Sistem Penguapan Berkas Elektron
Sistem Evaporasi Berkas Elektron - ToronEva™ EB
ToronEva™ EB adalah sistem penguapan berkas elektron vakum tinggi untuk deposisi film tipis logam, paduan, dan oksida titik leleh tinggi. Pistol berkas elektron beroperasi pada 10 kV dan arus berkas hingga 600 mA, memungkinkan deposisi Al, Pt, Ni, TiO₂, SiO₂, dan material serupa dengan penyesuaian laju yang dikontrol resep. Ruang SS304 mencapai tekanan dasar 10⁻⁸ Torr, memenuhi persyaratan kemurnian untuk aplikasi PVD penelitian yang menuntut. Sumber termal tambahan 2500 W menambahkan kemampuan ko-evaporasi dan doping dalam siklus vakum yang sama.
Pemanasan substrat yang dikontrol PID, mencakup suhu 50 hingga 700 °C dengan sensitivitas ±1 °C, dikombinasikan dengan rotasi 2 hingga 30 rpm, mencapai homogenitas ketebalan film lebih baik dari 3% di seluruh substrat 4 inci. Sistem ini menerima wafer 3", 4", dan 6" serta lampiran sampel antara 1 dan 15 cm. Pengontrol ketebalan saluran ganda dengan dua QCM memantau laju deposisi hingga 0.1 Å/s secara real-time. Kontrol komputer otomatis sepenuhnya dengan perangkat lunak berbasis LabVIEW dan tampilan LCD real-time mengkoordinasikan urutan vakum, interlock, dan penyaluran daya.
Sistem pengukur aliran massa digital mengelola masukan gas Ar, N₂, O₂, He, dan CH₄ dengan sensitivitas 0.2 sccm untuk penguapan reaktif dan kontrol gas proses. Unit pembersih plasma ICP, CCP, dan DC-RF terintegrasi mempersiapkan permukaan substrat sebelum deposisi, menghilangkan kontaminasi pada antarmuka. Ruang elektro-poles berpendingin air dengan jendela pengamatan penghalang UV mendukung siklus eksperimen 1.5 jam, memungkinkan empat hingga enam kali proses deposisi per hari. Port 1 inci, QF, CF, dan ISO yang dapat dikonfigurasi mengakomodasi sumber panas tambahan dan saluran proses sesuai kebutuhan.
Sistem Evaporasi Berkas Elektron - Aplikasi ToronEva™ EB
ToronEva™ EB melayani program penelitian film tipis yang membutuhkan pengendapan logam refraktori dan material oksida kompleks dengan kemurnian tinggi yang tidak dapat diproses hanya dengan penguapan resistif. Pemanasan substrat, kemampuan gas reaktif, dan pembersihan plasma in-situ menjadikannya solusi platform tunggal untuk aplikasi yang jika tidak akan membutuhkan beberapa alat pengendapan.
- Penelitian Semikonduktor dan Mikroelektronika: pengendapan dielektrik gerbang, kontak logam, dan lapisan pasivasi termasuk TiO₂, SiO₂, Pt, dan Ni pada wafer hingga 6 inci
- Penelitian Film Tipis Optik: pengendapan lapisan oksida indeks bias tinggi dan cermin logam untuk perangkat fotonik, filter optik, dan lapisan anti-reflektif
- Akademis dan University Laboratorium PVDFabrikasi film tipis tingkat penelitian untuk ilmu material, fisika perangkat, dan studi materi terkondensasi yang membutuhkan vakum di bawah 10⁻⁷ Torr
- Fabrikasi Perangkat MEMS dan NEMS: metalisasi konformal dan deposisi oksida fungsional untuk pengembangan prototipe sensor, aktuator, dan resonator
- Elektronik Organik dan Fotovoltaik: pengendapan kontak oksida konduktif transparan dan elektroda logam pada susunan perangkat organik dengan kontrol laju dan suhu substrat yang presisi
- Penelitian Pelapisan Keras dan Rekayasa Permukaan: Deposisi berkas elektron (e-beam) film oksida, nitrida, dan logam tahan aus untuk studi tribologi dan ketahanan material
- Penelitian Film Oksida dan Nitrida Reaktif: pengendapan reaktif terkontrol dari film TiO₂, SiO₂, Al₂O₃, TiN, dan senyawa terkait dari sumber logam menggunakan pengenalan gas proses
Sistem Evaporasi Berkas Elektron - Fitur Utama ToronEva™ EB
ToronEva™ EB menggabungkan sumber berkas elektron 10 kV dengan pemanasan substrat PID, kontrol gas multi-saluran, pembersihan plasma in-situ, dan sumber termal tambahan dalam satu platform vakum tinggi untuk aplikasi PVD penelitian yang menuntut.
- Catu Daya E-Beam 10 kV, 600 mA dengan Perlindungan Busur Listrik: Pasokan tegangan tinggi memberikan energi pancaran terkonsentrasi ke target, dengan perlindungan busur aktif yang mencegah kerusakan akibat pelepasan muatan selama pengendapan bahan isolasi atau reaktif
- Ruang Vakum SS304 yang Dipoles Secara ElektrolitikRuang berbentuk prisma atau silinder dengan permukaan yang dipoles secara elektrokimia dan didinginkan air serta lapisan SS304 mengurangi pembentukan partikel dan menyederhanakan pembersihan pasca-deposisi.
- Tekanan Dasar 10⁻⁸ TorrKombinasi pompa turbomolekuler dan mekanis (pompa kering opsional) mencapai tekanan dasar 10⁻⁸ Torr dan tekanan kerja 10⁻⁷ Torr untuk sistem yang terisi penuh dalam satu jam.
- Kontrol Vakum Rentang Luas dengan Perbaikan Tekanan (1000 hingga 10⁻⁹ Torr)Sistem kontrol dan pengukuran vakum terintegrasi memungkinkan operator untuk mengatur dan mempertahankan nilai tekanan target selama proses pengendapan.
- Pemanasan Substrat PID 50 hingga 700 °CKontrol suhu loop tertutup dengan sensitivitas ±1 °C mendukung suhu substrat dalam rentang yang luas, meningkatkan kristalinitas dan adhesi untuk film oksida dan fungsional.
- Rotasi Substrat 2 hingga 30 rpm dengan Kontrol HomogenitasRotasi yang dapat disesuaikan secara terus menerus, dikendalikan melalui panel atau PC, mencapai homogenitas ketebalan film lebih baik dari 3% di seluruh sampel berukuran 4 inci.
- Pemilihan Pemegang Sampel Multi-Format: menerima wafer 3", 4", dan 6" serta lampiran sampel antara 1 dan 15 cm untuk mengakomodasi berbagai macam geometri substrat.
- Deposisi Logam dan Oksida yang Dikendalikan Resep: Resep pengendapan yang telah ditentukan sebelumnya mengatur peningkatan daya dan laju pancaran elektron untuk Al, Pt, Ni, TiO₂, SiO₂, dan material lainnya pada laju penguapan tinggi
- Sumber Panas Berurutan 2500 W untuk Ko-EvaporasiSumber termal tambahan 8 V hingga 300 A menyediakan kemampuan ko-evaporasi dan doping dalam siklus vakum yang sama, dengan desain sumber yang mencegah kontaminasi silang dan mendukung penggantian sumber yang mudah.
- Pengontrol Laju Ketebalan Saluran Ganda 0.1 Å/s dengan Dua QCM: dua QCM independen memantau laju deposisi dengan presisi 0.1 Å/s, dengan implementasi ion gun opsional untuk kontrol proses tambahan
- Pengontrol Aliran Massa Gas Digital (Ar, N₂, O₂, He, CH₄)Sistem MFM yang dioperasikan melalui panel atau PC mengelola beberapa masukan gas proses dengan sensitivitas 0.2 sccm, memungkinkan pengendapan reaktif dan pencampuran gas yang terkontrol.
- Unit Pembersihan Plasma ICP, CCP, dan DC-RF: Pengkondisian permukaan substrat in-situ sebelum deposisi menghilangkan oksida alami dan kontaminan, meningkatkan adhesi film dan kualitas antarmuka
- Pemilihan Port yang Dapat Dikonfigurasi (1 inci, QF, CF, ISO)Opsi port standar dan vakum tinggi mendukung konfigurasi saluran masuk khusus dan pemasangan sumber panas tambahan yang mudah.
- Jendela Observasi Penghalang UV dengan Rana yang Dapat DiputarJendela penyaring UV yang dipasang di bagian depan memungkinkan pemantauan proses sekaligus melindungi operator; posisi penutup terintegrasi dengan kontrol ketebalan berbasis LabVIEW.
- Kontrol Mode Ganda (Komputer Otomatis dan Panel Manual)Kontrol komputer otomatis sepenuhnya dengan perangkat lunak berbasis LabVIEW dan pengoperasian panel manual bekerja secara independen atau bersama-sama, dengan status LCD waktu nyata sepanjang proses.
- Sistem Pendingin Air Otomatis yang Dilindungi InterlockSistem pendinginan tertutup dengan fungsi hidup/mati otomatis dan perlindungan interlock mencegah penyaluran daya sinar elektron tanpa aliran pendingin aktif, sehingga melindungi komponen senjata dan ruang tembak.
- Konfigurasi Katup Throttle, Ventilasi, dan IsolasiKatup isolasi menjaga ruang tetap vakum di antara percobaan; katup pengatur tekanan memberikan kontrol tekanan kerja yang tepat selama pengendapan.
- Siklus Eksperimen 1.5 Jam dengan Throughput Multi-RunDirancang untuk penggunaan harian yang konsisten dengan empat hingga enam percobaan pengendapan per hari yang dapat dicapai dalam operasi rutin.
- Garansi Penuh Dua Tahun: cakupan untuk material, desain, dan pengerjaan memberikan jaminan yang lebih luas untuk investasi fasilitas penelitian
Teori dan Metode
Evaporasi berkas elektron mengarahkan berkas elektron berenergi tinggi yang terfokus ke bahan sumber yang ditempatkan dalam wadah tembaga berpendingin air, memanaskan target hingga suhu penguapannya tanpa memanaskan wadah. Sebuah pistol elektron 10 kV membelokkan berkas secara magnetis, memusatkan energi pada permukaan target dengan arus berkas hingga 600 mA. Pendekatan ini menguapkan bahan refraktori yang tidak dapat dijangkau oleh pemanasan resistif, termasuk logam dengan titik leleh tinggi dan oksida kompleks. Atom yang menguap bergerak melalui ruang hampa dalam garis lurus dan mengembun pada substrat di atasnya.
Evaporasi berkas elektron membutuhkan vakum yang lebih dalam daripada evaporasi termal resistif karena berkas elektron dapat mengionisasi gas sisa, menyebabkan hamburan dan ketidakstabilan berkas pada tekanan yang lebih tinggi. Kombinasi pompa turbomolekuler dan mekanis mendorong ruang SS304 ke tekanan dasar 10⁻⁸ Torr, cukup rendah untuk mempertahankan berkas yang terfokus dengan baik dan stabil. Katup isolasi menjaga ruang tetap dalam kondisi vakum di antara eksperimen, menghilangkan biaya pemompaan tambahan di antara percobaan berturut-turut. Katup pengatur dan ventilasi memungkinkan penyesuaian tekanan yang tepat di seluruh rentang 1000 hingga 10⁻⁹ Torr.
Penguapan reaktif memasukkan O₂ atau N₂ melalui saluran gas yang dikendalikan MFM, menghasilkan lapisan oksida atau nitrida dari sumber logam tanpa target senyawa. Tahap pembersihan plasma ICP, CCP, dan DC-RF menghilangkan oksida alami dari permukaan substrat sebelum deposisi, meningkatkan nukleasi dan adhesi. Pemanasan substrat pada suhu 50 hingga 700 °C meningkatkan kristalinitas lapisan selama pertumbuhan, yang sangat relevan untuk lapisan oksida di mana fase kristal menentukan sifat-sifatnya. Monitor ketebalan dua saluran dengan dua QCM melacak laju deposisi hingga 0.1 Å/s, memberikan umpan balik berkelanjutan untuk kontrol daya e-beam.
Sistem Evaporasi Berkas Elektron - Spesifikasi Teknis ToronEva™ EB
| Parameter | Spesifikasi |
|---|---|
| Catu Daya E-Beam | 10 kV, 600 mA |
| Perlindungan Busur Listrik | Integrado |
| Sumber Daya Termal Tambahan untuk Pasokan Daya | 2500 W (8 V – 300 A), sekuensial |
| Tekanan Dasar | 10⁻⁸ Torsi |
| Tingkat Vakum Kerja (Waktu Pemompaan Henti) | 10⁻⁷ Torr dalam 1 jam (sistem dengan beban penuh) |
| Rentang Kontrol Vakum | 1000 hingga 10⁻⁹ Torr |
| Konfigurasi Pompa | Turbomolekuler + Mekanik (pompa kering opsional) |
| Chamber Material | SS304 (prisma atau silindris); dipoles secara elektrokimia, didinginkan dengan air |
| Pelapis Ruang | SS304 |
| Jendela Pengamatan | Penyangga UV, terpasang di bagian depan; rana dapat diputar. |
| port | Standar 1", QF, CF, ISO (dapat dikonfigurasi) |
| Control System | Kontrol komputer otomatis sepenuhnya; kontrol panel manual; perangkat lunak berbasis LabVIEW. |
| Display | LCD waktu nyata |
| Sistem Pendingin | Pendinginan air sistem tertutup otomatis (dilindungi interlock, otomatis hidup/mati) |
| Opsi Pemegang Sampel | Wafer 3", 4", 6"; lampiran sampel 1 hingga 15 cm |
| Kecepatan Rotasi Sampel | 2 hingga 30 rpm (dapat disesuaikan secara terus menerus; panel atau PC) |
| Homogenitas Film | Lebih baik dari 3% di seluruh sampel 4 inci |
| Rentang Pemanasan Sampel | 50 hingga 700 °C (dikontrol PID, ±1 °C) |
| Pemantauan Ketebalan | Saluran ganda; presisi 0.1 Å/s; 2 QCM; pistol ion opsional |
| Masukan Gas | Ar, N₂, O₂, He, CH₄ dan lainnya; MFM digital; sensitivitas 0.2 sccm; panel atau PC |
| Mode Pembersihan Plasma | ICP, CCP, DC-RF (tekanan yang dapat disesuaikan) |
| Konfigurasi Katup | Katup pengatur aliran, ventilasi, dan isolasi |
| Siklus Waktu | ~1.5 jam (4 hingga 6 percobaan per hari) |
| Jaminan | 2 tahun (bahan, desain, dan pengerjaan) |