Sistema de evaporação por feixe de elétrons
Sistema de evaporação por feixe de elétrons - ToronEva™ EB
O ToronEva™ EB é um sistema de evaporação por feixe de elétrons em alto vácuo para deposição de filmes finos de metais, ligas e óxidos de alto ponto de fusão. O canhão de feixe de elétrons opera a 10 kV e até 600 mA de corrente, permitindo a deposição de Al, Pt, Ni, TiO₂, SiO₂ e materiais similares com ajuste de taxa controlado por receita. A câmara de aço inoxidável 304 atinge uma pressão base de 10⁻⁸ Torr, atendendo aos requisitos de pureza para aplicações de deposição física de vapor (PVD) em pesquisa exigente. Fontes térmicas auxiliares de 2500 W adicionam capacidade de coevaporação e dopagem no mesmo ciclo de vácuo.
O aquecimento do substrato controlado por PID, abrangendo de 50 a 700 °C com sensibilidade de ±1 °C, combinado com rotação de 2 a 30 rpm, permite alcançar uma homogeneidade de espessura de filme superior a 3% em substratos de 4 polegadas. O sistema aceita wafers de 3", 4" e 6" e acessórios de amostra entre 1 e 15 cm. Um controlador de espessura de canal duplo com dois QCMs monitora a taxa de deposição em tempo real com precisão de 0.1 Å/s. O controle computadorizado totalmente automático com software baseado em LabVIEW e displays LCD em tempo real coordena o sequenciamento de vácuo, os intertravamentos e o fornecimento de energia.
Um sistema digital de medição de vazão mássica gerencia as entradas de gases Ar, N₂, O₂, He e CH₄ com sensibilidade de 0.2 sccm para evaporação reativa e controle de gases de processo. Uma unidade integrada de limpeza por plasma ICP, CCP e DC-RF condiciona as superfícies do substrato antes da deposição, removendo a contaminação na interface. A câmara eletropolida e refrigerada a água, com janela de observação com bloqueio UV, suporta um ciclo experimental de 1.5 hora, permitindo de quatro a seis deposições por dia. Portas configuráveis de 1 polegada, QF, CF e ISO acomodam fontes térmicas adicionais e conexões de processo conforme necessário.
Sistema de evaporação por feixe de elétrons - ToronEva™ Aplicações EB
O ToronEva™ EB atende a programas de pesquisa de filmes finos que exigem a deposição de alta pureza de metais refratários e materiais de óxido complexos que não podem ser processados apenas por evaporação resistiva. O aquecimento do substrato, a capacidade de utilizar gases reativos e a limpeza por plasma in situ fazem dele uma solução de plataforma única para aplicações que, de outra forma, exigiriam múltiplas ferramentas de deposição.
- Pesquisa em Semicondutores e MicroeletrônicaDeposição de dielétricos de porta, contatos metálicos e camadas de passivação, incluindo TiO₂, SiO₂, Pt e Ni, em wafers de até 6 polegadas.
- Pesquisa de filmes finos ópticosDeposição de camadas de óxido de alto índice de refração e espelhos metálicos para dispositivos fotônicos, filtros ópticos e revestimentos antirreflexo.
- Acadêmico e University Laboratórios PVDFabricação de filmes finos de nível de pesquisa para ciência dos materiais, física de dispositivos e estudos da matéria condensada que requerem vácuo abaixo de 10⁻⁷ Torr
- Fabricação de dispositivos MEMS e NEMSMetalização conformal e deposição de óxido funcional para o desenvolvimento de protótipos de sensores, atuadores e ressonadores.
- Eletrônica Orgânica e FotovoltaicaDeposição de contatos de óxido condutor transparente e eletrodos metálicos em estruturas de dispositivos orgânicos com controle preciso da taxa de deposição e da temperatura do substrato.
- Pesquisa em Revestimentos Duros e Engenharia de SuperfíciesDeposição por feixe de elétrons de filmes de óxido, nitreto e metálicos resistentes ao desgaste para estudos de tribologia e durabilidade de materiais.
- Pesquisa sobre filmes de óxidos e nitretos reativosDeposição reativa controlada de filmes de TiO₂, SiO₂, Al₂O₃, TiN e compostos relacionados a partir de fontes metálicas utilizando introdução de gás de processo.
Sistema de evaporação por feixe de elétrons - ToronEva™ EB Principais características
O ToronEva™ EB combina uma fonte de feixe de elétrons de 10 kV com aquecimento de substrato PID, controle de gás multicanal, limpeza de plasma in situ e fontes térmicas auxiliares em uma única plataforma de alto vácuo para aplicações exigentes de deposição física de vapor (PVD) em pesquisa.
- Fonte de alimentação para feixe de elétrons de 10 kV e 600 mA com proteção contra arco elétrico.A fonte de alta tensão fornece energia de feixe concentrada ao alvo, com proteção ativa contra arco elétrico, prevenindo danos por descarga durante a deposição de materiais isolantes ou reativos.
- Câmara de vácuo em aço inoxidável 304 eletropolidoCâmara prismática ou cilíndrica com superfícies eletropolidas e refrigeradas a água, revestidas com aço inoxidável 304, reduz a geração de partículas e simplifica a limpeza pós-deposição.
- Pressão base de 10⁻⁸ TorrA combinação de bomba turbomolecular e mecânica (bomba seca opcional) atinge uma pressão base de 10⁻⁸ Torr e uma pressão de trabalho de 10⁻⁷ Torr para um sistema totalmente carregado em uma hora.
- Controle de vácuo de ampla faixa com ajuste de pressão (1000 a 10⁻⁹ Torr)O sistema integrado de controle e medição de vácuo permite ao operador definir e manter um valor de pressão alvo durante todo o processo de deposição.
- Aquecimento de substrato PID de 50 a 700 °CO controle de temperatura em circuito fechado com sensibilidade de ±1 °C suporta temperaturas de substrato em uma ampla faixa, promovendo cristalinidade e adesão para filmes de óxido e funcionais.
- Rotação do substrato de 2 a 30 rpm com controle de homogeneidadeRotação continuamente ajustável, controlada por painel ou PC, que proporciona homogeneidade de espessura de filme superior a 3% em amostras de 4 polegadas.
- Seleção de porta-amostras multiformatoAceita wafers de 3", 4" e 6" e acessórios de amostra entre 1 e 15 cm para acomodar uma ampla gama de geometrias de substrato.
- Deposição de metais e óxidos controlada por receitaReceitas de deposição predefinidas gerenciam a rampa e a taxa de potência do feixe de elétrons para Al, Pt, Ni, TiO₂, SiO₂ e outros materiais em altas taxas de evaporação.
- Fontes térmicas sequenciais de 2500 W para coevaporaçãoFontes térmicas auxiliares de 8 V a 300 A proporcionam capacidade de coevaporação e dopagem no mesmo ciclo de vácuo, com um design que previne a contaminação cruzada e facilita a substituição da fonte.
- Controlador de taxa de espessura de canal duplo de 0.1 Å/s com dois QCMsDois QCMs independentes monitoram a taxa de deposição com precisão de 0.1 Å/s, com implementação opcional de canhão de íons para controle adicional do processo.
- Medidor de Fluxo de Massa Digital para Controle de Gás (Ar, N₂, O₂, He, CH₄)O sistema MFM, operado por painel ou PC, gerencia múltiplas entradas de gás de processo com sensibilidade de 0.2 sccm, permitindo deposição reativa e mistura controlada de gases.
- Unidade de limpeza de plasma ICP, CCP e DC-RFO condicionamento in situ da superfície do substrato antes da deposição remove óxidos nativos e contaminantes, melhorando a adesão do filme e a qualidade da interface.
- Seleção de porta configurável (1 polegada, QF, CF, ISO)As opções de portas padrão e de alto vácuo suportam configurações de passagem personalizadas e instalação simplificada de fontes térmicas adicionais.
- Janela de observação com bloqueio UV e obturador giratórioA janela frontal com filtro UV permite o monitoramento do processo, protegendo o operador; a posição do obturador integra-se ao controle de espessura baseado em LabVIEW.
- Controle de modo duplo (computador automático e painel manual)Controle computadorizado totalmente automático com software baseado em LabVIEW e operação manual por painel, funcionando de forma independente ou conjunta, com status em tempo real no LCD durante todo o processo.
- Sistema de resfriamento a água automático com proteção de intertravamentoO sistema de refrigeração em circuito fechado com ativação/desativação automática e proteção de intertravamento impede o fornecimento de energia do feixe de elétrons sem fluxo ativo de líquido refrigerante, protegendo os componentes do canhão e da câmara.
- Configuração da válvula de controle de fluxo, ventilação e isolamentoA válvula de isolamento mantém a câmara sob vácuo entre os experimentos; a válvula de controle de pressão proporciona um controle preciso da pressão de trabalho durante toda a deposição.
- Ciclo experimental de 1.5 horas com capacidade de execução múltipla.Projetado para uso diário consistente, com quatro a seis experimentos de deposição por dia, alcançáveis em operação de rotina.
- Garantia total de dois anosA cobertura para materiais, projeto e mão de obra oferece garantia estendida para o investimento em instalações de pesquisa.
Teoria e Método
A evaporação por feixe de elétrons direciona um feixe focalizado de elétrons de alta energia para um material fonte contido em um cadinho de cobre resfriado a água, aquecendo o alvo até sua temperatura de evaporação sem aquecer o cadinho. Um canhão de elétrons de 10 kV deflete o feixe magneticamente, concentrando a energia na superfície do alvo com uma corrente de feixe de até 600 mA. Essa abordagem vaporiza materiais refratários que o aquecimento resistivo não consegue alcançar, incluindo metais de alto ponto de fusão e óxidos complexos. Os átomos vaporizados viajam pelo vácuo em linhas retas e se condensam em substratos acima.
A evaporação por feixe de elétrons requer um vácuo mais profundo do que a evaporação térmica resistiva, pois o feixe de elétrons pode ionizar o gás residual, causando dispersão e instabilidade do feixe em pressões mais altas. A combinação de bomba turbomolecular e mecânica leva a câmara de aço inoxidável 304 a uma pressão base de 10⁻⁸ Torr, suficientemente baixa para manter um feixe estável e bem focalizado. Uma válvula de isolamento mantém a câmara sob vácuo entre os experimentos, eliminando a necessidade de bombeamento adicional entre execuções sucessivas. Válvulas de controle de fluxo e ventilação permitem o ajuste preciso da pressão na faixa de 1000 a 10⁻⁹ Torr.
A evaporação reativa introduz O₂ ou N₂ através de linhas de gás controladas por MFM, produzindo filmes de óxido ou nitreto a partir de fontes metálicas sem alvos compostos. O estágio de limpeza por plasma ICP, CCP e DC-RF remove os óxidos nativos das superfícies do substrato antes da deposição, melhorando a nucleação e a adesão. O aquecimento do substrato a temperaturas entre 50 e 700 °C promove a cristalinidade do filme durante o crescimento, o que é particularmente relevante para filmes de óxido, onde a fase cristalina determina as propriedades. Um monitor de espessura de canal duplo com dois QCMs acompanha a taxa de deposição com precisão de 0.1 Å/s, fornecendo feedback contínuo para o controle da potência do feixe de elétrons.
Sistema de Evaporação por Feixe de Elétrons - ToronEva™ EB - Especificações Técnicas
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Fonte de alimentação do feixe de elétrons | 10 kV, 600 mA |
| Proteção de Arco | Integral |
| Fonte de alimentação de fontes térmicas auxiliares | 2500 W (8 V – 300 A), sequencial |
| Pressão base | 10⁻⁸ Torre |
| Nível de vácuo de trabalho (tempo de bombeamento) | 10⁻⁷ Torr em 1 hora (sistema totalmente carregado) |
| Faixa de controle de vácuo | 1000 a 10⁻⁹ Torr |
| Configuração da bomba | Turbomolecular + Mecânico (bomba seca opcional) |
| material de câmara | Aço inoxidável 304 (prismático ou cilíndrico); eletropolido, refrigerado a água. |
| Revestimento da câmara | SS304 |
| Janela de Observação | Bloqueio UV, montagem frontal; obturador rotativo |
| Portos | Padrão 1", QF, CF, ISO (configurável) |
| Sistema de controle | Controle computadorizado totalmente automático; controle manual por painel; software baseado em LabVIEW |
| Ecrã | LCD em tempo real |
| Sistema de Arrefecimento | Refrigeração automática em circuito fechado a água (proteção por intertravamento, liga/desliga automático) |
| Opções de suporte para amostras | Wafer de 3", 4" e 6"; acessórios de amostra de 1 a 15 cm |
| Velocidade de rotação da amostra | 2 a 30 rpm (ajustável continuamente; painel ou PC) |
| Homogeneidade do filme | Melhor que 3% em uma amostra de 4 polegadas. |
| Faixa de aquecimento de amostra | 50 a 700 °C (controlado por PID, ±1 °C) |
| Monitoramento de Espessura | Canal duplo; precisão de 0.1 Å/s; 2 QCMs; canhão de íons opcional |
| Entradas de gás | Ar, N₂, O₂, He, CH₄ e outros; MFM digital; sensibilidade de 0.2 sccm; painel ou PC |
| Modos de limpeza a plasma | ICP, CCP, DC-RF (pressão ajustável) |
| Configuração de válvula | Válvulas de controle de fluxo, ventilação e isolamento |
| Tempo de Ciclo | Aproximadamente 1.5 horas (4 a 6 experimentos por dia) |
| Garantia | 2 anos (materiais, projeto e mão de obra) |