Sistema de pulverización catódica con magnetrón - ToronSputter™ Mag
Sistema de pulverización catódica con magnetrón - ToronSputter™ Mag
ToronSputter™ Mag es un sistema de pulverización catódica por magnetrón totalmente automatizado para la deposición de películas delgadas en investigación y producción, utilizando corriente continua (CC) y radiofrecuencia (RF). La fuente de CC proporciona de 0 a 1000 V y 2000 W para blancos conductores; la fuente de RF, a 13.56 MHz y de 300 a 1200 W, cubre aislantes y procesos reactivos. De una a cuatro fuentes en blancos de 1 a 4 pulgadas de diámetro permiten la deposición de un solo blanco o de múltiples blancos. La cámara de acero inoxidable SS304 (de 30 a 60 cm) alcanza una presión base de 10⁻⁸ Torr y 2 × 10⁻⁶ Torr en 20 minutos.
El control de gas MFM de tres canales (Ar, N₂, O₂, He, CH₄, H₂) admite la pulverización catódica inerte y reactiva en un rango de 1 a 100 mTorr, con válvulas de estrangulamiento, ventilación y aislamiento para un ajuste preciso de la presión. Un manómetro de capacitancia proporciona una medición adicional de la presión del plasma durante los procesos reactivos. El calentamiento PID a 50 a 700 °C y la rotación de 2 a 30 rpm con limpieza de plasma RF mediante polarización del sustrato preparan los sustratos. El control de vacío de amplio rango (1000 a 10⁻⁹ Torr) y el horneado a 120 °C mantienen la presión base y las condiciones de la cámara.
Un controlador de espesor de doble canal con 1 a 4 QCM a 0.1 Å/s, gestionado mediante automatización LabVIEW, controla cada secuencia de capas de forma totalmente automática. La cámara SS304, disponible en configuraciones de 30/40/50/60 cm, cuenta con superficies electropulidas y puertos estándar de 1 pulgada, QF, CF e ISO. El sistema de refrigeración por agua de circuito cerrado con arranque y parada automáticos, junto con una ventana de observación con obturador giratorio, permiten monitorizar la deposición. Su base de 75 × 120 cm, montada sobre ruedas con bloqueo, permite el paso por puertas estándar e incluye iluminación interna y capacidad de horneado a 120 °C.
Sistema de pulverización catódica con magnetrón: aplicaciones ToronSputter™ Mag
El ToronSputter™ Mag presta servicio a instalaciones de investigación y producción de PVD que requieren pulverización catódica por magnetrón de CC y RF en una amplia gama de materiales conductores y aislantes, con flexibilidad para múltiples objetivos y un control preciso de la pulverización reactiva.
- Investigación en semiconductores y microelectrónica: deposición de contactos metálicos, capas de barrera y películas dieléctricas sobre sustratos de obleas mediante pulverización catódica por magnetrón de CC y RF a velocidades y composiciones controladas.
- Deposición de películas delgadas ópticas: pulverización catódica reactiva por radiofrecuencia de recubrimientos de TiO₂, SiO₂ y otros óxidos ópticos con control de presión mediante manómetro capacitivo para una precisión estequiométrica
- Ingeniería de recubrimientos duros y superficies resistentes al desgaste: pulverización catódica reactiva de CC y RF de películas de TiN, CrN, TiAlN y DLC sobre herramientas de corte, moldes y componentes mecánicos.
- Investigación de dispositivos energéticos: pulverización catódica de óxidos conductores transparentes, capas de barrera y contactos metálicos para la investigación de células solares de película delgada, pilas de combustible y dispositivos de almacenamiento de energía.
- Investigación en ciencia de materiales y películas de aleación: pulverización catódica múltiple y simultánea de aleaciones, películas compuestas y óxidos mixtos para estudios de composición e investigación de la relación estructura-propiedades.
- Recubrimiento de componentes electrónicos y de radiofrecuencia: Deposición por pulverización catódica de CC de Au, Al, Ti y otros metales conductores para encapsulado de componentes electrónicos, conectores de RF y metalización de componentes de precisión.
- Académico y University Laboratorios PVDPlataforma flexible de múltiples fuentes para la enseñanza y la investigación de materiales en una amplia gama de materiales y técnicas de deposición de películas delgadas.
Sistema de pulverización catódica con magnetrón: características clave de ToronSputter™ Mag
El ToronSputter™ Mag integra la pulverización catódica por magnetrón de CC y RF con control de gas MFM de tres canales, automatización de capas mediante LabVIEW y monitorización de la presión del plasma mediante manómetro de capacitancia en una plataforma de pulverización catódica de alto vacío con múltiples objetivos.
- De 1 a 4 fuentes de pulverización catódica por magnetrón de CC/RF (objetivos de 1" a 4"): diseño configurable de una a cuatro fuentes para la deposición de películas delgadas multicapa secuenciadas, mediante pulverización catódica conjunta y con un solo material.
- Fuente de alimentación de CC (0 a 1000 V, 2000 W)Fuente de alimentación de CC de alta potencia para pulverización catódica de objetivos conductores con velocidad de deposición controlada por voltaje.
- Fuente de alimentación de RF (13.56 MHz, de 300 a 1200 W)Cubre el rango de potencia de RF necesario para la pulverización catódica de objetivos aislantes y los procesos de óxidos y nitruros reactivos.
- Control de gases MFM de 3 canales (Ar, N₂, O₂, He, CH₄, H₂): control y visualización electrónica en tiempo real para tres canales de gas independientes que admiten pulverización catódica inerte y reactiva.
- Manómetro de capacitancia adicional para presión de plasma: El manómetro de capacitancia dedicado proporciona una medición precisa de la presión del plasma durante los procesos de pulverización catódica reactiva.
- Válvulas de mariposa, ventilación y aislamiento, de precisión de 1 a 100 mTorr: ajuste preciso de la presión de trabajo para el control del gas de proceso reactivo y la estabilidad del plasma
- Presión base de 10⁻⁸ Torr, 2×10⁻⁶ Torr en 20 minutos: Vacío rápido hasta alcanzar el vacío de trabajo con bomba turbomolecular y mecánica; bomba criogénica y bomba seca disponibles como opciones.
- Control de vacío de amplio rango (de 1000 a 10⁻⁹ Torr): medición y control de vacío integrados desde vacío atmosférico hasta vacío profundo para el monitoreo tanto de gases de proceso como de presión base.
- Control de deposición capa por capa basado en LabVIEWLa automatización mediante LabVIEW controlada por PC gestiona cada capa de deposición de forma independiente, lo que permite ejecutar secuencias de procesos multicapa complejas.
- Medición de espesor de doble canal a 0.1 Å/s con 1 a 4 QCM.: Monitorización escalable de espesor y velocidad mediante múltiples sensores en hasta cuatro canales QCM simultáneamente
- Calentamiento del sustrato mediante PID de 50 a 700 °CControl de temperatura del sustrato mediante PID para la deposición a temperaturas elevadas, con el fin de lograr una buena cristalinidad y adhesión de la película.
- Rotación de la muestra de 2 a 30 rpmLa rotación ajustable del sustrato promueve una distribución uniforme del espesor de la película en toda la superficie del sustrato.
- Unidad de limpieza de plasma de muestras (RF mediante polarización del sustrato)La limpieza in situ mediante plasma de radiofrecuencia elimina los óxidos superficiales nativos antes de la deposición sin romper el vacío.
- Refrigeración por agua de circuito cerrado con arranque y parada automáticosLa gestión térmica automática activa y desactiva la refrigeración en función del estado del sistema, protegiendo las fuentes y la cámara durante todo el funcionamiento.
- Retención por vacío con válvula de aislamientoLa cámara principal permanece al vacío cuando no está en uso, lo que reduce el tiempo de evacuación entre experimentos sucesivos.
- Cámara SS304 (de 30 a 60 cm, prismática o cilíndrica)Superficies interiores limpias y electropulidas en múltiples opciones de tamaño de caja con revestimiento de acero inoxidable SS304.
- Puertos pasamuros estándar de 1 pulgada, QF, CF e ISO.: selección de puertos configurable para una integración flexible de paso, manómetro y gas de proceso
- Iluminación interior y capacidad de horneado a 120 °C.Iluminación interna para la inspección de la cámara y el horneado para el acondicionamiento y la eliminación de la humedad residual.
- Ventana frontal con contraventana giratoria.Acceso visual directo para la monitorización del proceso con obturador giratorio para una sincronización precisa de la deposición.
- Control informático totalmente automático con panel de pantalla táctil.: La pantalla táctil y las pantallas LCD en tiempo real gestionan automáticamente todas las operaciones del sistema durante todo el proceso.
- Tiempo de ciclo del experimento: 1.5 horas: El ciclo rápido de bombeo y procesamiento admite un rendimiento constante en múltiples ejecuciones para programas de investigación y producción.
- Plataforma móvil de 75 × 120 cm con ruedas con freno.Su tamaño compacto permite pasar por puertas estándar y facilita su reubicación dentro de las instalaciones.
- Garantía de un año para diseño, materiales y mano de obra.: cobertura anual para componentes del sistema, diseño y calidad de fabricación
Teoría y método
La pulverización catódica por magnetrón ioniza un gas de proceso para producir iones que bombardean un blanco catódico, expulsando átomos que se condensan sobre el sustrato formando una película delgada. Un campo magnético confina el plasma cerca de la superficie del blanco, aumentando la densidad iónica y el rendimiento de la pulverización a bajas presiones de trabajo. La alimentación de CC permite trabajar con blancos conductores de 0 a 1000 V; la RF a 13.56 MHz disipa la acumulación de carga en aislantes. Esto amplía el rango de materiales a óxidos, nitruros y películas dieléctricas, además de blancos cerámicos.
Las configuraciones multiobjetivo de una a cuatro fuentes permiten la deposición secuencial en un único ciclo de bombeo descendente, reduciendo la contaminación entre las capas de material. La codeposición por pulverización catódica desde fuentes alimentadas simultáneamente permite obtener películas de aleación y con composición gradual sin pasos de deposición separados. La pulverización catódica reactiva introduce N₂ u O₂ mediante entradas controladas por MFM durante la pulverización de objetivos metálicos, formando películas de nitruro u óxido sin objetivos compuestos. El control mediante válvula de estrangulamiento y manómetro de capacitancia mantiene una presión de plasma estable en el rango de 1 a 100 mTorr del proceso reactivo.
La automatización mediante LabVIEW gestiona la secuencia completa de capas, controlando la temporización del obturador, los niveles de potencia y el flujo de gas en cada paso sin intervención del operador entre capas. La limpieza por plasma de radiofrecuencia mediante polarización del sustrato elimina los óxidos nativos antes de la deposición, mejorando la adhesión en la interfaz película-sustrato. El calentamiento del sustrato mediante PID a 50-700 °C favorece la cristalinidad de la película y la difusión superficial durante el crecimiento. La válvula de aislamiento mantiene la cámara principal al vacío entre ciclos, eliminando la necesidad de bombeo para deposiciones sucesivas.
Sistema de pulverización catódica por magnetrón - Especificaciones técnicas de ToronSputter™ Mag
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Fuente de alimentación DC | De 0 a 1000 V CC, 2000 W |
| Fuente de alimentación de RF | 13.56 MHz, de 300 a 1200 W |
| Número de fuentes de pulverización catódica | 1 a 4 (CC/RF) |
| Diámetros objetivo | 1 ", 2", 3 ", 4" |
| Presión base | 10⁻⁸ Torr |
| Vacío de trabajo (tiempo de bombeo) | 2×10⁻⁶ Torr en 20 minutos |
| Rango de control de vacío | 1000 a 10⁻⁹ Torr |
| Configuración de la bomba | Turbomolecular + Mecánico (criogénico y bomba seca como opciones) |
| Rango de presión de trabajo de la turbina | De 1 a 100 mTorr (controlado por la válvula de mariposa) |
| Medición de la presión plasmática | manómetro de capacitancia adicional |
| material de cámara | Acero inoxidable SS304 (prismático o cilíndrico); electropulido |
| Tamaños de las cámaras | Tamaño de la caja: 30/40/50/60 cm |
| Puertos de paso | Estándar de 1 pulgada, QF, CF, ISO |
| Ventana de observación | Ventana frontal; persiana giratoria |
| Iluminación Interna | Sí: |
| Capacidad de horneado | Hasta 120 °C (interno) |
| Entradas de gas | Ar, N₂, O₂, He, CH₄, H₂; MFM de 3 canales; pantalla electrónica en tiempo real |
| Configuración de la válvula | Válvulas de mariposa, ventilación y aislamiento |
| Calentamiento del sustrato | De 50 a 700 °C (controlado por PID) |
| Velocidad de rotación de la muestra | 2 a 30 rpm |
| Limpieza de plasma | Plasma de RF mediante polarización del sustrato |
| Monitoreo de espesor | Doble canal; precisión de 0.1 Å/s; de 1 a 4 QCM |
| Sistema de control | Control informático totalmente automático; panel táctil; pantalla LCD en tiempo real; LabVIEW |
| Sistema de refrigeración | Refrigeración por agua de circuito cerrado con arranque y parada automáticos |
| Tiempo de ciclo del experimento | 1.5 horas |
| Footprint | 75 x 120 cm |
| Espacio libre para puertas | Pasa por puertas estándar |
| Movilidad | Ruedas bloqueables |
| Garantía | 1 año (diseño, materiales y mano de obra) |