Sistema de deposición por pulverización catódica con bloqueo de carga
Sistema de deposición por pulverización catódica Load-Lock - ToronSputter™ SU
Sistema de pulverización catódica por magnetrón con esclusa de carga – Pulverización ascendente
El sistema de deposición por pulverización catódica con cámara de carga y bloqueo combina fuentes de pulverización catódica magnetrónica orientadas hacia arriba con celdas de efusión orgánica en una cámara de carga y bloqueo para la deposición combinada de películas delgadas inorgánicas y orgánicas. La configuración de pulverización catódica posiciona los blancos debajo del sustrato, que está orientado hacia abajo, lo que permite una geometría de deposición confocal y la integración de múltiples fuentes. Una bomba dedicada para la cámara de carga y bloqueo alcanza los 10⁻⁶ Torr en 10 minutos, manteniendo la cámara principal a una presión base de 10⁻⁸ Torr. El intercambio de muestras en la cámara de carga y bloqueo mediante un brazo magnético permite realizar entre 20 y 30 experimentos por día.
La evaporación orgánica utiliza celdas de efusión controladas por PID a temperaturas de 50 a 800 °C con una precisión de ±1 °C para la deposición de semiconductores orgánicos y materiales OLED. La pulverización catódica inorgánica utiliza cañones de RF y CC de 1 a 6 pulgadas, depositando conductores y aislantes, incluyendo Au, Al, TiN y SiO₂, a altas velocidades con control de recetas. Las entradas de gas MFC digitales con una sensibilidad de 0.1 sccm permiten la pulverización catódica inerte y reactiva. Las fuentes térmicas de alta potencia de 8 V a 500 A y 5000 W añaden capacidad de coevaporación secuencial en la misma ejecución.
El calentamiento del sustrato controlado por PID entre 50 y 600 °C con una precisión de ±1 °C, combinado con una rotación de 2 a 30 rpm y limpieza por plasma de CC/RF, permite la deposición sobre sustratos calentados. Un controlador de espesor de doble canal con dos QCM registra la tasa de deposición y el espesor acumulado a 0.1 Å/s. El control de vacío abarca de 10⁻¹ a 10⁻⁹ Torr con capacidad de fijación de presión aguas arriba y aguas abajo. El bloqueo automático de encendido/apagado de la refrigeración por agua y una ventana de observación con bloqueo UV y control de obturador LabVIEW gestionan la seguridad del proceso y la sincronización de la deposición.
Sistema de deposición por pulverización catódica Load-Lock - Aplicaciones ToronSputter™ SU
El sistema de deposición por pulverización catódica Load-Lock está diseñado para la investigación de películas delgadas orgánicas e inorgánicas que requieren la combinación de deposición por pulverización catódica y evaporación orgánica en una plataforma de vacío continuo. Su geometría de pulverización catódica confocal, celdas de efusión orgánica y arquitectura Load-Lock lo hacen idóneo para la fabricación de dispositivos multicapa orgánicos-inorgánicos y programas de investigación PVD de alto rendimiento.
- Fabricación de OLED y dispositivos orgánicos emisores de luz: deposición in situ combinada de capas de emisor orgánico y de transporte mediante celda de efusión y capas de electrodos metálicos mediante pulverización catódica, sin exposición al aire entre pasos.
- Investigación sobre células fotovoltaicas orgánicas: deposición por pulverización catódica de capas de contacto transparentes y películas de óxido depositadas por pulverización catódica reactiva junto con capas activas orgánicas depositadas por efusión para la creación de prototipos de dispositivos OPV.
- Desarrollo de células solares de perovskita: transporte de huecos orgánicos combinado con deposición de contacto metálico en un único entorno de vacío, reduciendo los defectos causados por la humedad atmosférica y la exposición al oxígeno.
- Investigación sobre semiconductores orgánicos y transistores de efecto de campo orgánicos (OFET).: Deposición precisa en celda de efusión de semiconductores orgánicos de molécula pequeña con metalización por pulverización catódica confocal para la fabricación de contactos de dispositivos.
- Investigación sobre películas delgadas ópticas: deposición reactiva por pulverización catódica de TiO₂, SiO₂ y otros recubrimientos ópticos con control de presión posterior para una precisión estequiométrica
- Recubrimientos duros e ingeniería de superficies: pulverización catódica reactiva por radiofrecuencia de películas de TiN, CrN, DLC y películas relacionadas a partir de objetivos montados en la parte inferior y orientados hacia arriba sobre herramientas y componentes mecánicos.
- Investigación sobre PVD multimaterial de alto rendimientoDe 20 a 30 experimentos por día con intercambio de muestras en esclusa de carga, compatible con programas iterativos de deposición orgánica-inorgánica multicapa.
Sistema de deposición por pulverización catódica con bloqueo de carga - Características principales de ToronSputter™ SU
El sistema de deposición por pulverización catódica Load-Lock integra cañones magnetrónicos confocales de pulverización catódica, celdas de efusión Knudsen para compuestos orgánicos, control de gas MFM e intercambio de muestras en una plataforma de alto vacío para la investigación combinada de películas delgadas orgánicas e inorgánicas.
- Celdas de efusión de 50 a 800 °C para evaporación orgánica (PID de ±1 °C)Las celdas de efusión de Knudsen proporcionan una deposición precisa de semiconductores orgánicos, emisores OLED y materiales de transporte de huecos junto con fuentes de pulverización catódica en la misma cámara, lo que distingue a este sistema de las configuraciones de pulverización catódica descendente.
- Pistolas de pulverización catódica RF y CC de 1 a 6 pulgadas con cabezal giratorio flexible.: cañones orientados hacia arriba con rotación de eje propio y sellos de compresión para geometría de deposición multisource confocal en sustratos orientados hacia abajo.
- Geometría de pulverización catódica confocal: Los múltiples ejes de la pistola convergen en un punto central común del sustrato, lo que mejora la uniformidad de la codeposición y permite la deposición de múltiples materiales sin necesidad de reposicionar el sustrato.
- Presión base de la cámara principal: 10⁻⁸ TorrLa combinación de bomba turbomolecular y mecánica con opción de bomba seca mantiene el nivel de presión base necesario para la deposición de películas orgánicas e inorgánicas de alta pureza.
- Bomba Load-Lock dedicada, 10⁻⁶ Torr en 10 minutos.: El sistema de bombeo independiente evacua la esclusa de carga sin alterar el vacío de la cámara principal; adaptable a plataformas de haz de electrones y fuente térmica.
- Transferencia de muestras mediante brazo magnético, para sustratos de 2" a 6".: Carga y descarga mediante brazo magnético para sustratos de 2" a 6" de diámetro con opciones de intercambio de muestras sencillas.
- De 20 a 30 experimentos por día.La arquitectura de bloqueo de carga permite un ciclo rápido de muestras, lo que facilita la investigación multicapa de alto rendimiento y los programas iterativos de fabricación de dispositivos.
- 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.
- 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 admite actualizaciones a fuentes térmicas y de pulverización catódica adicionales.
- Ventana de observación con bloqueo de rayos UV y control de obturador mediante LabVIEW.: obturador de puerta giratorio y obturador de muestra integrado en LabVIEW para una integración precisa del control de tiempo y espesor de la deposición.
- Configuración de la válvula de mariposa, ventilación, aislamiento y compuerta: El completo conjunto de válvulas gestiona todas las transiciones de presión; la cámara principal se mantiene continuamente bajo vacío mediante una válvula de aislamiento cuando está inactiva.
- 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 monitorización del proceso en tiempo real mediante 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 impide el funcionamiento de la fuente sin flujo activo de refrigerante.
- Control de vacío de amplio rango (10⁻¹ a 10⁻⁹ Torr) con fijación de presión.: medición de vacío y capacidad de fijación de presión aguas abajo o aguas arriba para ventanas de proceso de pulverización catódica reactiva precisas
- Calentamiento del sustrato mediante PID de 50 a 600 °C con sensibilidad de ±1 °C.: control de temperatura del sustrato en circuito cerrado para la cristalinidad de la película, la adhesión y la gestión de la interfaz en una amplia gama
- Rotación de la muestra de 2 a 30 rpm con limpieza por plasma de CC/RF: Rotación del sustrato controlada por PC para uniformidad de deposición, además de limpieza con plasma de CC/RF para eliminar óxidos superficiales antes de la deposición.
- Entradas de gas del MFC digital (Ar, N₂, O₂, He, CH₄) con una sensibilidad de 0.1 sccm: El sistema de suministro de gas mixto controlado por MFC 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 simultánea de la tasa y el espesor a través de canales de deposición orgánicos e inorgánicos
- Sistema de carga adaptable a sistemas de haz de electrones y fuentes térmicas.La arquitectura de la esclusa 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
La técnica de pulverización catódica por magnetrón con orientación hacia arriba coloca los blancos debajo del sustrato, el cual está orientado hacia abajo con su superficie de deposición expuesta al flujo pulverizado ascendente. Esta geometría, con el sustrato hacia abajo y la fuente hacia arriba, permite configuraciones confocales donde múltiples ejes del cañón convergen en el centro del sustrato, mejorando la uniformidad de la composición durante la codeposición. El sustrato orientado hacia abajo se sitúa directamente sobre las celdas de efusión orgánica, lo que permite la deposición secuencial o simultánea de materiales orgánicos e inorgánicos en el mismo ciclo de vacío. El acceso mediante esclusa de carga mantiene la cámara principal al vacío mientras las muestras entran y salen a través de la antecámara.
La evaporación de materiales orgánicos utiliza celdas de efusión de Knudsen en lugar de las cabinas de alta corriente empleadas para metales inorgánicos. El control PID a ±1 °C en el rango de 50 a 800 °C mantiene un flujo molecular estable, dado que los materiales orgánicos responden de manera desproporcionada a pequeñas variaciones de temperatura. El monitoreo del espesor mediante QCM a 0.1 Å/s registra la acumulación de películas orgánicas e inorgánicas en dos canales en tiempo real. La geometría de la muestra-objetivo en la configuración de pulverización catódica coloca las fuentes orgánicas y metálicas en el mismo lado, depositándolas ambas en la misma cara del sustrato sin necesidad de reposicionamiento.
La cámara principal mantiene una presión base de 10⁻⁸ Torr con una bomba turbomolecular y mecánica, mientras que una bomba de esclusa de carga independiente alcanza los 10⁻⁶ Torr en 10 minutos. Las válvulas de estrangulamiento, ventilación, aislamiento y compuerta controlan todas las transiciones de vacío, y la cámara principal se mantiene continuamente bajo vacío cuando el sistema está inactivo. La medición y el control del vacío abarcan de 10⁻¹ a 10⁻⁹ Torr, con capacidad de fijación de presión aguas abajo o aguas arriba. Fuentes térmicas de alta potencia de 8 V a 500 A y 5000 W complementan la pulverización catódica con capacidad de coevaporación y deposición secuencial.
Sistema de deposición por pulverización catódica con bloqueo de carga - Especificaciones técnicas de ToronSputter™ SU
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Configuración de depósito | Pulverización catódica ascendente (sustrato hacia abajo, fuentes hacia arriba) |
| Evaporación orgánica | Celdas de efusión de Knudsen; 50 a 800 °C; control PID; ±1 °C |
| 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 | 10⁻¹ 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 |
| Pistolas de pulverización | De 1 a 6 pulgadas (orientado hacia arriba); RF y CC; cabezal flexible; rotación sobre eje propio; sello de compresión |
| Fuentes térmicas | De 8 V a 500 A, 5000 W (secuencial y coevaporación) |
| 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 |
| 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) |