Sistema de pulverización catódica por magnetrón con esclusa de carga
Sistema de pulverización catódica por magnetrón con sistema de carga y esclusa - ToronSputter™ SD
Sistema de pulverización catódica por magnetrón con esclusa de carga – Descomposición por pulverización
El ToronSputter™ SD es un sistema de pulverización catódica por magnetrón con cámara de carga y configuración de pulverización descendente, diseñado para la investigación y producción de PVD de alto rendimiento que requiere el mantenimiento continuo del vacío en la cámara principal entre los intercambios de muestras. Una bomba dedicada evacua la cámara de carga a 10⁻⁶ Torr en 10 minutos, lo que permite el intercambio continuo de muestras sin necesidad de ventilar la cámara principal, que mantiene una presión base de 10⁻⁸ Torr. El mecanismo de transferencia de brazo magnético carga y descarga sustratos de 2", 3", 4" y 6". El ciclo rápido permite realizar de 20 a 30 experimentos por día.
Se ofrecen pistolas de pulverización catódica de 1 a 6 pulgadas de diámetro en configuraciones de RF y CC, con cabezal flexible y sellos de compresión. El sistema deposita conductores como Au, Al, Ti y Ni, y aislantes como MgO, TiO₂, SiO₂ y TiN a altas velocidades con control de recetas. Las entradas de gas MFC digitales con una sensibilidad de 0.1 sccm suministran Ar, N₂, O₂, He y CH₄ para pulverización catódica inerte y reactiva. El calentamiento de la muestra controlado por PID entre 50 y 600 °C con una precisión de ±1 °C permite la deposición sobre sustratos calentados.
La evaporación térmica está disponible mediante fuentes térmicas secuenciales de 8 V a 500 A y 5000 W, con un diseño que evita la contaminación cruzada y facilita el reemplazo de materiales y fuentes. Un controlador de espesor de doble canal con dos QCM monitoriza la tasa de deposición con una precisión de 0.1 Å/s, con rotación de la muestra de 2 a 30 rpm y limpieza por plasma de CC/RF. El control de presión ajusta la presión de trabajo a los valores deseados mediante el control de flujo aguas arriba y aguas abajo. El control informático y el panel de control funcionan con pantallas LCD en tiempo real, y LabVIEW gestiona las secuencias de obturador y espesor.
Sistema de pulverización catódica por magnetrón con sistema de carga y descarga - Aplicaciones ToronSputter™ SD
El ToronSputter™ SD está diseñado para entornos de investigación y producción de PVD de alto rendimiento, donde la integridad del vacío de la cámara principal, la limpieza del sustrato y el tiempo del ciclo experimental son factores primordiales. Su arquitectura de esclusa de carga y su configuración de pulverización catódica lo hacen apto para programas de recubrimiento multicapa y programas de investigación que requieren cambios frecuentes de sustrato.
- Instalaciones de investigación PVD de alto rendimientoMúltiples deposiciones de sustrato por día sin necesidad de ventilar la cámara principal, lo que permite programas iterativos de investigación de películas delgadas con una rápida rotación de muestras.
- Fabricación de semiconductores y microelectrónica: deposición por pulverización catódica de contactos metálicos, capas de barrera y películas dieléctricas sobre obleas de 2" a 6" bajo vacío limpio y mantenido continuamente.
- Ingeniería de recubrimientos duros y superficies de herramientas: pulverización catódica reactiva de recubrimientos de TiN, CrN, TiAlN y DLC sobre herramientas de corte y moldes a altas tasas de deposición con procesos controlados por receta
- Producción de películas delgadas ópticas: deposición de TiO₂, SiO₂ y otros recubrimientos ópticos con control de presión aguas abajo y aguas arriba para pulverización catódica reactiva estequiométrica
- Recubrimiento de componentes electrónicos y de radiofrecuencia: Deposición por pulverización catódica de CC y RF de Au, Al, Ti y otros conductores para electrónica, encapsulado de RF y metalización de conectores de precisión.
- Académico y University Programas de investigacionPlataforma flexible de múltiples fuentes para la investigación en ciencia de materiales, física de dispositivos e ingeniería de superficies con intercambio rápido de muestras mediante sistema de carga y descarga.
- Recubrimientos para dispositivos médicos e implantes: deposición por pulverización catódica de películas metálicas de TiN, DLC y biocompatibles en vacío limpio con secuencias de procesos controladas por receta.
Sistema de pulverización catódica por magnetrón con bloqueo de carga - Características principales de ToronSputter™ SD
El ToronSputter™ SD integra un sistema de intercambio de muestras con esclusa de carga, una configuración de cañón de pulverización descendente, control de gas MFC y calentamiento de sustrato PID en una plataforma de alto vacío diseñada para la pulverización catódica de alto rendimiento en investigación y producción.
- Bomba Load-Lock dedicada, 10⁻⁶ Torr en 10 minutos.Un sistema de bombeo independiente evacua la esclusa de carga por separado, lo que permite introducir la muestra sin perturbar el vacío de la cámara principal.
- Presión base de la cámara principal: 10⁻⁸ Torr: La combinación de bomba turbomolecular y mecánica con opción de bomba seca permite alcanzar el nivel de presión base necesario para la pulverización catódica por magnetrón de alta pureza.
- Transferencia de muestras mediante brazo magnético, para sustratos de 2" a 6".: El mecanismo de carga y descarga del brazo magnético maneja sustratos de 2" a 6" de diámetro para una compatibilidad flexible con sustratos.
- Capacidad para procesar entre 20 y 30 experimentos por día.La arquitectura de esclusa de carga permite un intercambio rápido de muestras y reduce el tiempo entre depósitos, lo que facilita los programas de investigación y producción de alto volumen.
- Pistolas de pulverización catódica de RF y CC de 1 a 6 pulgadas con cabezal giratorio flexible.: amplio rango de diámetro de pistola con rotación sobre eje propio y juntas de compresión para una configuración de objetivo flexible y un sellado al vacío fiable
- Deposición de conductores y aislantes a altas velocidades: deposición controlada por receta de conductores (Au, Al, Ti, Ni) y aislantes (MgO, TiO₂, SiO₂, TiN) con procesos de pulverización catódica de alta velocidad.
- Cámara de acero inoxidable SS304 (prismática o cilíndrica) con superficies electropulidas.Interior electropulido de tacto suave con revestimiento de acero inoxidable SS304; superficies de la cámara refrigeradas por agua disponibles cuando sea necesario.
- Puertos pasamuros estándar de 1 pulgada, QF, CF e ISO.La selección de puertos configurable permite actualizar a fuentes térmicas y de pulverización catódica adicionales sin modificar la cámara.
- Ventana de observación con bloqueo de rayos UV y control de obturador mediante LabVIEW.: obturador de puerta giratorio para la sincronización del proceso, con obturador de muestra gestionado por LabVIEW e integración del control de espesor.
- Configuración de la válvula de mariposa, ventilación, aislamiento y compuertaEl completo conjunto de válvulas gestiona todas las transiciones de presión; la cámara principal permanece continuamente bajo vacío mediante una válvula de aislamiento cuando está en reposo.
- Control totalmente automático mediante ordenador y panel con pantallas LCD.Todas las operaciones de deposición se ejecutan automáticamente bajo control informático, con anulación desde el panel y visualización del estado en tiempo real en la pantalla LCD.
- Refrigeración por agua automática con sistema de enclavamientoEl sistema de refrigeración por agua de circuito cerrado se activa y desactiva automáticamente, con un sistema de bloqueo que evita la pulverización catódica o la evaporación sin flujo activo de refrigerante.
- Control de vacío de amplio rango (de 1000 a 10⁻⁹ Torr): medición y control de vacío integrados en todo el rango de presión para el monitoreo de gases de proceso y vacío de base profunda.
- Control de presión aguas abajo y aguas arriba: la presión de trabajo se puede fijar a los valores deseados utilizando métodos de control de flujo másico aguas abajo o aguas arriba, lo que permite una pulverización catódica reactiva precisa.
- Calentamiento del sustrato mediante PID de 50 a 600 °C con sensibilidad de ±1 °C.El control de temperatura de circuito cerrado permite la deposición sobre sustratos calentados en un amplio rango de cristalinidad y adhesión de la película.
- Rotación de la muestra de 2 a 30 rpm con limpieza por plasma de CC/RF: rotación del sustrato ajustable con control de velocidad mediante PC, además de limpieza por plasma de CC/RF para eliminar los óxidos nativos antes de la deposición.
- Entradas de gas del MFC digital (Ar, N₂, O₂, He, CH₄) con una sensibilidad de 0.1 sccm: El suministro de gas mixto con control de flujo digital admite procesos de pulverización catódica inertes y reactivos.
- Monitorización del espesor mediante dos microbalanzas de cristal de cuarzo (QCM) de doble canal a 0.1 Å/s: medición de la tasa de deposición de precisión y del espesor acumulado en dos canales independientes simultáneamente
- Fuentes térmicas de 8 V a 500 A, 5000 W para coevaporaciónFuentes térmicas de alta potencia, secuenciales y de coevaporación, con diseño para prevenir la contaminación cruzada y fácil sustitución de materiales.
- Sistema de carga adaptable a sistemas de haz de electrones y fuentes térmicas.La arquitectura de la cámara de carga se puede configurar para plataformas que combinan la pulverización catódica por magnetrón con fuentes de evaporación térmica y por haz de electrones.
- Garantía de dos años para materiales, diseño y mano de obra.Cobertura integral de dos años para componentes del sistema, diseño y calidad de fabricación.
Teoría y método
Una cámara de carga es una pequeña cámara auxiliar con bombeo independiente que permite la transferencia de sustratos sin exponer la cámara principal a la presión atmosférica. Los sistemas convencionales ventilan toda la cámara principal a la atmósfera con cada cambio de muestra, lo que requiere un ciclo completo de vacío antes de cada deposición. Una cámara de carga separa estos espacios de vacío con válvulas de compuerta, de modo que la cámara principal mantiene la presión base mientras las muestras entran y salen. Esta arquitectura reduce el tiempo entre deposiciones consecutivas a minutos en lugar de horas, lo que permite realizar entre 20 y 30 experimentos al día.
La pulverización catódica con magnetrón descendente posiciona los blancos sobre el sustrato, de modo que los átomos pulverizados se desplazan hacia abajo, reduciendo la contaminación por partículas provenientes de los residuos que caen. Esta orientación contrasta con las configuraciones de pulverización ascendente, donde la gravedad dirige las escamas del blanco y las partículas sueltas directamente sobre la superficie de la película en crecimiento. El campo magnético del magnetrón confina el plasma cerca de la cara del blanco, aumentando la eficiencia de la pulverización y permitiendo altas tasas de deposición a bajas presiones de trabajo. La alimentación de CC se utiliza para blancos conductores, mientras que la RF a 13.56 MHz extiende el proceso a materiales aislantes.
La cámara principal mantiene una presión base de 10⁻⁸ Torr mediante una bomba turbomolecular y mecánica, mientras que una bomba independiente evacua la esclusa de carga hasta 10⁻⁶ Torr en 10 minutos. Las válvulas de estrangulamiento, ventilación, aislamiento y compuerta controlan todas las transiciones de presión, y la cámara principal se mantiene continuamente al vacío mediante una válvula de aislamiento. La refrigeración por agua con enclavamiento automático de encendido/apagado impide el funcionamiento del cañón de pulverización o la fuente térmica sin flujo activo de refrigerante. La capacidad de la fuente térmica de 8 V a 500 A, 5000 W admite la coevaporación y la deposición secuencial de múltiples materiales en la misma ejecución.
Sistema de pulverización catódica por magnetrón con sistema de carga y esclusa - Especificaciones técnicas de ToronSputter™ SD
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Presión base de la cámara principal | 10⁻⁸ Torr |
| Nivel de vacío de la esclusa de carga | 10⁻⁶ Torr en 10 minutos |
| Rango de control de vacío | 1000 a 10⁻⁹ Torr |
| Configuración de la bomba | Turbomolecular + Mecánica (bomba seca opcional); bomba de esclusa de carga dedicada |
| Configuración de la válvula | Válvulas de mariposa, ventilación, aislamiento y compuerta |
| material de cámara | Acero inoxidable SS304 (prismático o cilíndrico); electropulido; revestimiento de acero inoxidable SS304. |
| Refrigeración de la superficie de la cámara | Superficies refrigeradas por agua (cuando sea necesario) |
| Puertos de paso | Estándar de 1 pulgada, QF, CF, ISO |
| Ventana de observación | Protección UV; persiana giratoria |
| Configuración de pulverización catódica | Rebota |
| Pistolas de pulverización | De 1 a 6 pulgadas; RF y CC; cabezal flexible; rotación autoeje; sello de compresión |
| Transferencia de muestra | Brazo de transferencia magnético |
| Tamaños de muestra | 2 ", 3", 4 ", 6" |
| Calentamiento del sustrato | De 50 a 600 °C (controlado por PID, ±1 °C) |
| Velocidad de rotación de la muestra | De 2 a 30 rpm (controlado por PC) |
| Limpieza de plasma | Plasma de CC/RF |
| Entradas de gas | Ar, N₂, O₂, He, CH₄ y otros; MFC digital; sensibilidad de 0.1 sccm |
| Método de control de presión | Control de flujo aguas abajo y aguas arriba |
| Monitoreo de espesor | Doble canal; precisión de 0.1 Å/s; 2 QCM |
| Fuentes térmicas | De 8 V a 500 A, 5000 W (secuencial y coevaporación) |
| Sistema de refrigeración | Refrigeración por agua automática de circuito cerrado (con sistema de enclavamiento). |
| Sistema de control | Control informático totalmente automático; control de panel; pantalla LCD en tiempo real; LabVIEW |
| Rendimiento del experimento | De 20 a 30 experimentos por día |
| Garantía | 2 años (materiales, diseño y mano de obra) |