Sistema de evaporação térmica e pulverização catódica em forma de sino
Sistema de evaporação térmica e pulverização catódica Bell-Jar - ToronEva™ BJT
O ToronEva™ BJT é um sistema totalmente automatizado de evaporação térmica e pulverização catódica em câmara de sino para deposição de filmes finos PVD de nível de pesquisa. Um canhão de pulverização catódica DC de 2 polegadas e duas fontes de evaporação térmica compartilham a mesma câmara, permitindo a deposição sequencial ou combinada sem necessidade de ventilação. As opções de pulverização catódica DC e RF, o controle de gás MFC de três canais e um tempo de ciclo de 1 hora suportam processos de deposição padrão e reativo. O sistema atinge uma pressão base de 10⁻⁷ Torr e uma pressão de trabalho de 10⁻⁶ Torr em menos de 30 minutos.
A potência de pulverização catódica pode ser selecionada entre 600 VCC, 3 A CC ou 300 W, 13.56 MHz RF, abrangendo materiais-alvo condutores e isolantes. Um sistema MFC de três canais controla as entradas de Ar, N₂ e O₂ com sensibilidade de 0.1 sccm e mistura digital em tempo real, suportando pulverização catódica com gases inertes e reativos. Válvulas de controle de fluxo, ventilação e isolamento permitem o ajuste manual preciso da pressão em toda a faixa de trabalho de pulverização catódica, de 1 a 100 mTorr. A ventilação automática e o preenchimento com N₂ simplificam a ciclagem da câmara entre as deposições.
O lado de evaporação térmica utiliza uma fonte de alimentação de 2000 W (8 V a 300 A) e um design proprietário de fonte em caixa que evita o contato cruzado do evaporante e a contaminação da câmara. Os suportes de amostra aceitam wafers de 2", 3" e 4", lamelas de 1×3" e pequenas amostras por meio de presilhas de mola, abrangendo uma ampla gama de geometrias de substrato. A distância entre a fonte e o substrato é ajustável para otimizar a taxa de deposição e a uniformidade. Um sino de vidro opcional em aço inoxidável com guincho expande o sistema para substratos maiores ou lotes de deposição.
Sistema de evaporação térmica e pulverização catódica Bell-Jar - Aplicações ToronEva™ BJT
O ToronEva™ BJT atende à crescente necessidade de capacidades combinadas de PVD em laboratórios de pesquisa, onde múltiplos métodos de deposição são necessários em um único fluxo de trabalho. A configuração híbrida de evaporação térmica e pulverização catódica do sistema reduz o espaço ocupado pelos equipamentos e elimina os riscos de contaminação cruzada que surgem ao transferir substratos entre sistemas separados.
- Acadêmico e University Laboratórios de PesquisaDeposição de filmes finos metálicos, de óxido e compostos para estudos de ciência dos materiais e física de dispositivos, que requerem camadas depositadas por evaporação e por pulverização catódica em um único ciclo de vácuo.
- Prototipagem de Dispositivos SemicondutoresFabricação de contatos metálicos, óxidos de porta e camadas dielétricas em wafers de silício usando evaporação sequencial e deposição por pulverização catódica reativa sem quebra de vácuo.
- Eletrônica Orgânica e Pesquisa em OLEDEvaporação térmica de camadas emissoras orgânicas combinada com contatos de óxido condutor transparente depositados por pulverização catódica para o desenvolvimento de dispositivos OLED e fotovoltaicos orgânicos.
- Pesquisa sobre revestimentos ópticosDeposição de espelhos metálicos, camadas antirreflexivas e filtros ópticos utilizando pulverização catódica por radiofrequência (RF) de camadas de óxido combinada com evaporação térmica de sobrecamadas metálicas.
- Fabricação de MEMS e NEMSMetalização e deposição de filmes funcionais combinando camadas de adesão depositadas por pulverização catódica com sobrecamadas evaporadas termicamente para o desenvolvimento de protótipos de microdispositivos.
- Pesquisa em células solares e fotovoltaicasDeposição de camadas de contato, filmes absorvedores e camadas de buffer por meio de evaporação e pulverização catódica reativa para prototipar estruturas de células fotovoltaicas de filme fino.
- Ciência dos Materiais e Engenharia de SuperfíciesInvestigação da composição e das propriedades de filmes finos em sistemas de materiais co-depositados ou depositados sequencialmente em um ambiente de gás reativo controlado.
Sistema de evaporação térmica e pulverização catódica Bell-Jar - Principais características do BJT ToronEva™
O ToronEva™ BJT integra evaporação térmica e pulverização catódica por magnetron DC/RF em uma única plataforma tipo sino de vidro, oferecendo a flexibilidade de dois métodos de deposição com a conveniência de um único sistema de vácuo.
- Sistema de aspiração totalmente automatizado com ciclo de 1 hora.A operação controlada por painel completa um ciclo completo de ventilação à deposição em aproximadamente uma hora, minimizando o tempo de inatividade entre as operações.
- Campânula de vidro Pyrex ou aço inoxidável 304O operador seleciona o material da câmara de acordo com a química do processo, com portas padrão de 1 polegada na placa de base para integração flexível de passagem de cabos.
- Seleção de porta-amostras multiformatoAcomoda wafers de 2", 3" e 4", lamelas de 1×3" e pequenas amostras presas por presilhas de mola, suportando uma ampla gama de geometrias de substrato.
- Distância ajustável entre fonte e substratoOtimiza a geometria de deposição para processos de evaporação e pulverização catódica sem modificação da câmara.
- Jaqueta de proteção interna SS304Protege o interior da câmara da exposição direta aos evaporados, reduzindo o acúmulo de contaminantes e prolongando os intervalos de manutenção.
- Pressão base de 10⁻⁷ Torr com bombeamento rápido para baixoAtinge uma pressão de trabalho de 10⁻⁶ Torr em menos de 30 minutos, permitindo ciclos rápidos tanto para evaporação quanto para pulverização catódica.
- Conjunto de bombas turbomoleculares e mecânicasBombas combinadas com mangueira flexível SS316 e filtro de poeira proporcionam vácuo limpo e com baixa contaminação até níveis UHV (ultra-alto vácuo).
- Controle de vácuo de ampla faixa (1000 a 10⁻⁹ Torr)Sistema integrado de controle e medição com ventilação automática e enchimento com N₂ elimina a necessidade de sequenciamento manual de válvulas.
- Resfriador de água integrado de ciclo fechadoO gerenciamento térmico automático ativa e desativa o resfriamento para proteger os componentes do sistema durante a operação contínua.
- Fonte de alimentação de evaporação térmica de 2000 WSaída de 8 V a 300 A para evaporação resistiva de metais, materiais orgânicos e ligas com uma ampla faixa de corrente.
- Design proprietário de evaporação tipo caixaDuas fontes térmicas com um invólucro em forma de caixa evitam a contaminação cruzada entre as fontes e a câmara, preservando a pureza do material em deposições consecutivas.
- Pistola de pulverização catódica CC de 2 polegadas: posicionado na placa de base para deposição direta em linha reta sobre substratos carregados acima da fonte
- Fonte de alimentação para pulverização catódica CC ou RFA fonte de alimentação comutada de 600 VCC e 3 A lida com alvos condutores; a opção de RF de 300 W e 13.56 MHz amplia a capacidade para dielétricos e isolantes.
- Controle de gás MFC de três canaisO gerenciamento digital em tempo real dos fluxos de Ar, N₂ e O₂ com sensibilidade de 0.1 sccm permite composições estáveis de gases de pulverização catódica inertes e reativos.
- Controle preciso da pressão de pulverização catódica (1 a 100 mTorr)As válvulas de controle de fluxo, ventilação e isolamento permitem o ajuste manual preciso da pressão de trabalho em toda a faixa de operação de pulverização catódica.
- Pulverização catódica com argônio e gás reativoFilmes finos de óxido e nitreto podem ser depositados diretamente usando gás reativo N₂ ou O₂, eliminando a necessidade de alvos compostos.
- Desligamento automático em caso de falha de energia com retenção a vácuoO desligamento seguro em caso de perda de energia e a preservação do vácuo na câmara protegem as amostras e evitam a exposição à atmosfera.
- Obturador de fonte dupla controlado por servoUm obturador servoacionado compartilhado controla simultaneamente o início e o fim da deposição para ambas as fontes térmicas.
- Controle de ventilação com um toqueUm único botão inicia o gerenciamento automático de vácuo para acesso à câmara, substituindo os procedimentos manuais de válvula passo a passo.
- Plataforma móvel compacta com interface intuitiva.: Área de ocupação de 75×120 cm sobre rodas com trava, com um layout de controle claro e intuitivo para uso diário em laboratório.
- Espaço livre padrão na portaO sistema passa por uma porta padrão de 85 cm, eliminando barreiras de instalação em edifícios com corredores de largura convencional.
- Opções combinadas de pulverização catódica DC-RF e evaporação térmicaAs fontes de evaporação térmica e de pulverização catódica podem operar na mesma execução, permitindo a deposição de filmes multicamadas heterogêneos em um único ciclo de vácuo.
- Sino de vidro opcional em aço inoxidável com guincho.A campânula de aço inoxidável com mecanismo de içamento integrado simplifica o acesso à câmara em sistemas que lidam com cargas de substrato maiores.
- Garantia total de um anoA cobertura para projeto, materiais e mão de obra proporciona confiança na confiabilidade do sistema a longo prazo.
Teoria e Método
O BJT ToronEva™ opera com dois mecanismos complementares de PVD: evaporação térmica e pulverização catódica por magnetron, dentro de uma câmara de sino compartilhada. A evaporação térmica impulsiona o material de origem a partir de um suporte resistivo, bobina ou cesto, com a fonte de alimentação de 2000 W, até que o material vaporize. Os átomos viajam em uma trajetória em linha reta através do alto vácuo e se condensam no substrato acima. Este mecanismo é preferido para filmes metálicos e orgânicos de alta pureza, onde o aquecimento do substrato e o bombardeio iônico devem ser minimizados.
A pulverização catódica funciona bombardeando um alvo sólido com íons energéticos provenientes de um plasma de argônio de baixa pressão. A configuração de magnetron CC confina o plasma próximo à superfície do alvo com um campo magnético, aumentando o rendimento de pulverização e a taxa de deposição. Os átomos pulverizados chegam ao substrato com maior energia cinética do que os átomos evaporados termicamente, produzindo filmes mais densos com maior adesão e melhor cobertura de etapas. A alimentação por radiofrequência (RF) a 13.56 MHz estende essa tecnologia a alvos isolantes, como óxidos e nitretos, que não suportam plasma CC.
A pulverização catódica reativa adiciona N₂ ou O₂ através de linhas de gás controladas por MFC para formar filmes de nitreto ou óxido diretamente no substrato, eliminando a necessidade de alvos compostos. O sistema MFC de três canais ajusta o fluxo de cada gás independentemente com resolução de 0.1 sccm, com controle por válvula de estrangulamento mantendo a pressão de trabalho precisa na faixa de 1 a 100 mTorr. A combinação de camadas depositadas por pulverização catódica reativa com sobrecamadas metálicas evaporadas termicamente constrói estruturas multimateriais sem quebrar o vácuo, preservando a limpeza da interface. Um obturador servo-controlado gerencia o tempo de deposição em ambas as fontes térmicas simultaneamente.
Sistema de evaporação térmica e pulverização catódica Bell-Jar - Especificações técnicas do BJT ToronEva™
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Fonte de alimentação para evaporação térmica | 2000 W (8 V – 300 A) |
| Fonte de alimentação para pulverização catódica | 600 VCC, 3 A (CC) ou 300 W, 13.56 MHz (RF) |
| Pressão base | 10⁻⁷ Torr |
| Nível de vácuo de trabalho (tempo de bombeamento) | 10⁻⁶ Torr em ≤30 minutos |
| Tempo de Ciclo | Aproximadamente 1 hora (da ventilação à deposição) |
| Faixa de controle de vácuo | 1000 a 10⁻⁹ Torr |
| Faixa de pressão de trabalho de pulverização catódica | 1 a 100 mTorr (manualmente através da válvula de aceleração) |
| Configuração da bomba | Turbomolecular + Mecânico |
| Mangueira de bomba | Mangueira flexível SS316 com filtro de poeira |
| Material de sino de vidro | Cilindro de vidro Pyrex ou SS304 |
| Portas de sino | Padrão de 1 polegada, na placa de base |
| Jaqueta de proteção interna | Cilíndrico SS304 |
| Pistola de pulverização catódica | Canhão de pulverização catódica DC de 1 × 2 polegadas (montado em placa de base) |
| Fontes de evaporação térmica | 2 (design proprietário de caixa-fonte) |
| Opções de suporte para amostras | wafers de 2”, 3” e 4”; lamelas de 1×3”; suporte de mola para amostras pequenas |
| Distância da fonte ao substrato | Ajustável |
| Entradas de gás | Ar, N₂, O₂; controlado por MFC, 3 canais, sensibilidade de 0.1 sccm |
| Controle de Gás | Digital em tempo real; mixagem de canais independentes |
| Configuração de válvula | Válvulas de controle de fluxo, ventilação e isolamento |
| Modos de pulverização catódica | Argônio DC; reativo (N₂ ou O₂) |
| Shutter | Servocontrolado, comum a duas fontes térmicas. |
| Sistema de Arrefecimento | Bebedouro de água de ciclo fechado (liga/desliga automático) |
| Funções de gerenciamento de vácuo | Ventilação automática; enchimento com N₂ |
| Pegada | 75 × 120 cm |
| Espaço livre da porta | Passa por uma porta padrão de 85 cm. |
| Para fornecer mobilidade com contentor (certificado SOC) | Rodas bloqueáveis |
| Configurações opcionais | Pulverização catódica combinada DC-RF; campânula de aço inoxidável com guincho |
| Garantia | 1 ano (design, materiais e mão de obra) |