Sistema de pulverização catódica Magnetron - ToronSputter™ Mag
Sistema de pulverização catódica Magnetron - ToronSputter™ Mag
O ToronSputter™ Mag é um sistema de pulverização catódica por magnetron totalmente automatizado para deposição de filmes finos em pesquisa e produção, utilizando alimentação CC e RF. A fonte CC fornece de 0 a 1000 V e 2000 W para alvos condutores; a fonte RF, a 13.56 MHz e 300 a 1200 W, abrange isolantes e processos reativos. De uma a quatro fontes, com diâmetros de alvo de 1 a 4 polegadas, permitem a deposição em alvo único e em múltiplos alvos. A câmara de aço inoxidável SS304 (30 a 60 cm) atinge uma pressão base de 10⁻⁸ Torr e 2×10⁻⁶ Torr em 20 minutos.
O controle de gás MFM de três canais (Ar, N₂, O₂, He, CH₄, H₂) suporta a pulverização catódica inerte e reativa em pressões de 1 a 100 mTorr, com válvulas de controle de pressão, ventilação e isolamento para ajuste preciso da pressão. Um manômetro capacitivo fornece medições adicionais da pressão do plasma durante os processos reativos. O aquecimento PID de 50 a 700 °C e a rotação de 2 a 30 rpm, com limpeza por plasma de radiofrequência via polarização do substrato, preparam os substratos. O controle de vácuo de ampla faixa (1000 a 10⁻⁹ Torr) e o aquecimento a 120 °C mantêm a pressão base e as condições da câmara.
Um controlador de espessura de dois canais com 1 a 4 QCMs a 0.1 Å/s, gerenciado por automação LabVIEW, controla cada sequência de camadas de forma totalmente automática. A câmara SS304, disponível nas configurações de 30/40/50/60 cm, possui superfícies eletropolidas e portas padrão de 1 polegada, QF, CF e ISO. O sistema de refrigeração a água em circuito fechado com partida e parada automáticas e uma janela de observação com obturador rotativo permitem o monitoramento da deposição. A estrutura de 75×120 cm sobre rodas com trava permite a passagem por portas padrão, com iluminação interna e capacidade de aquecimento a 120 °C.
Sistema de pulverização catódica Magnetron - Aplicações ToronSputter™ Mag
O ToronSputter™ Mag atende instalações de pesquisa e produção de PVD que requerem pulverização catódica por magnetron DC e RF em uma ampla gama de materiais condutores e isolantes, com flexibilidade multialvo e controle preciso de pulverização reativa.
- Pesquisa em Semicondutores e MicroeletrônicaDeposição de contatos metálicos, camadas de barreira e filmes dielétricos em substratos de wafer usando pulverização catódica por magnetron DC e RF em taxas e composições controladas.
- Deposição de Filmes Finos ÓpticosPulverização catódica reativa por radiofrequência de TiO₂, SiO₂ e outros revestimentos de óxido óptico com controle de pressão por manômetro capacitivo para precisão estequiométrica.
- Revestimento Duro e Engenharia de Superfícies Resistentes ao DesgastePulverização catódica reativa DC e RF de filmes de TiN, CrN, TiAlN e DLC em ferramentas de corte, moldes e componentes mecânicos.
- Pesquisa de Dispositivos de EnergiaPulverização catódica de óxidos condutores transparentes, camadas de barreira e contatos metálicos para células solares de película fina, células a combustível e pesquisa de dispositivos de armazenamento de energia.
- Ciência dos Materiais e Pesquisa de Filmes de LigasPulverização catódica múltipla e co-pulverização de ligas, filmes compostos e óxidos mistos para estudos de composição e pesquisa de estrutura-propriedade.
- Revestimento de componentes eletrônicos e de radiofrequênciaDeposição por pulverização catódica DC de Au, Al, Ti e outros metais condutores para encapsulamento eletrônico, conectores de RF e metalização de componentes de precisão.
- Acadêmico e University Laboratórios PVDPlataforma flexível com múltiplas fontes para ensino e pesquisa de materiais em uma ampla gama de materiais e técnicas de deposição de filmes finos.
Sistema de pulverização catódica Magnetron - Principais recursos do ToronSputter™ Mag
O ToronSputter™ Mag integra pulverização catódica por magnetron DC e RF com controle de gás MFM de três canais, automação de camadas LabVIEW e monitoramento da pressão do plasma por manômetro capacitivo em uma plataforma de pulverização catódica de alto vácuo com múltiplos alvos.
- 1 a 4 fontes de pulverização catódica magnetron DC/RF (alvos de 1" a 4")Layout configurável de uma a quatro fontes para deposição de filmes finos de material único, co-sputtering e multicamadas sequenciais
- Fonte de alimentação CC (0 a 1000 V, 2000 W)Fonte de alimentação CC de alta potência para pulverização catódica de alvos condutivos com taxa de deposição controlada por tensão.
- Fonte de alimentação RF (13.56 MHz, 300 a 1200 W)Abrange a faixa de potência de RF necessária para pulverização catódica de alvos isolantes e processos de óxido e nitreto reativos.
- Controle de gás MFM de 3 canais (Ar, N₂, O₂, He, CH₄, H₂)Controle e visualização eletrônicos em tempo real para três canais de gás independentes, compatíveis com pulverização catódica inerte e reativa.
- Manômetro capacitivo adicional para pressão de plasmaO manômetro capacitivo dedicado fornece medições precisas da pressão do plasma durante processos de pulverização catódica reativa.
- Válvulas de controle de fluxo, ventilação e isolamento, precisão de 1 a 100 mTorrAjuste preciso da pressão de trabalho para controle de gases de processo reativos e estabilidade do plasma.
- Pressão base de 10⁻⁸ Torr, 2×10⁻⁶ Torr em 20 minutos: Redução rápida do vácuo até o nível de trabalho com bomba turbomolecular e mecânica; bomba criogênica e bomba seca disponíveis como opcionais
- Controle de vácuo de ampla faixa (1000 a 10⁻⁹ Torr)Medição e controle integrados de vácuo, desde a pressão atmosférica até o vácuo profundo, para monitoramento tanto da pressão do gás de processo quanto da pressão base.
- Controle de deposição camada por camada baseado em LabVIEWA automação LabVIEW controlada por PC gerencia cada camada de deposição de forma independente, suportando sequências complexas de processos multicamadas.
- Medição de espessura de canal duplo a 0.1 Å/s com 1 a 4 QCMsMonitoramento escalável de espessura e taxa de deformação com múltiplos sensores em até quatro canais QCM simultaneamente.
- Aquecimento de substrato PID de 50 a 700 °CControle PID para gerenciamento da temperatura do substrato na deposição em altas temperaturas, visando a cristalinidade e adesão do filme.
- Rotação da amostra de 2 a 30 rpmA rotação ajustável do substrato promove uma distribuição uniforme da espessura do filme em toda a superfície do substrato.
- Unidade de limpeza de plasma de amostra (RF via polarização do substrato)A limpeza por plasma de radiofrequência in situ remove os óxidos superficiais nativos antes da deposição, sem quebrar o vácuo.
- Refrigeração a água de circuito fechado com partida e parada automáticasO gerenciamento térmico automático ativa e desativa o resfriamento com base no estado do sistema, protegendo as fontes e a câmara durante toda a operação.
- Retenção a vácuo com válvula de isolamentoA câmara principal permanece sob vácuo quando não está em uso, reduzindo o tempo de bombeamento entre experimentos sucessivos.
- Câmara SS304 (30 a 60 cm, prismática ou cilíndrica)Superfícies internas limpas e eletropolidas em diversas opções de tamanho de caixa com revestimento em aço inoxidável 304.
- Portas de passagem padrão de 1 polegada, QF, CF e ISO.Seleção de portas configurável para integração flexível de passagem, medição e gás de processo.
- Iluminação interna e capacidade de cozimento a 120 °C.Iluminação interna para inspeção da câmara e secagem para condicionamento e remoção de umidade residual.
- Janela frontal com persiana giratóriaAcesso visual direto para monitoramento do processo com obturador rotativo para temporização precisa da deposição.
- Controle computadorizado totalmente automático com painel de tela sensível ao toqueTelas sensíveis ao toque e displays LCD em tempo real gerenciam todas as operações do sistema automaticamente durante todo o processo.
- Tempo de ciclo experimental de 1.5 horasO rápido bombeamento e o ciclo de processo permitem uma produção consistente em múltiplas etapas para programas de pesquisa e produção.
- Plataforma móvel de 75×120 cm com rodas traváveis: Seu tamanho compacto permite a passagem por portas padrão e o reposicionamento dentro das instalações.
- Garantia de um ano para design, materiais e mão de obra.Cobertura anual para componentes do sistema, projeto e qualidade de fabricação.
Teoria e Método
A pulverização catódica por magnetron ioniza um gás de processo para produzir íons que bombardeiam um alvo catódico, ejetando átomos que se condensam no substrato formando uma película fina. Um campo magnético confina o plasma próximo à face do alvo, aumentando a densidade iônica e o rendimento da pulverização em baixas pressões de trabalho. A corrente contínua (CC) permite o processamento de alvos condutores com tensões de 0 a 1000 V; a radiofrequência (RF) a 13.56 MHz dissipa o acúmulo de carga em isolantes. Isso amplia a gama de materiais para óxidos, nitretos e filmes dielétricos, em vez de alvos cerâmicos.
Configurações com múltiplos alvos, de uma a quatro fontes, permitem a deposição sequencial em um único ciclo de bombeamento, reduzindo a contaminação entre as camadas de material. A co-sputtering a partir de fontes alimentadas simultaneamente possibilita a obtenção de filmes com composição graduada e ligas sem etapas de deposição separadas. A sputtering reativa introduz N₂ ou O₂ por meio de entradas controladas por MFM durante a sputtering de alvos metálicos, formando filmes de nitreto ou óxido sem a necessidade de alvos compostos. O controle por válvula de estrangulamento e manômetro capacitivo mantém a pressão do plasma estável em toda a faixa de processo reativo de 1 a 100 mTorr.
A automação em LabVIEW gerencia toda a sequência de camadas, controlando o tempo de abertura e fechamento do obturador, os níveis de potência e o fluxo de gás para cada etapa, sem intervenção do operador entre as camadas. A limpeza por plasma de radiofrequência (RF) via polarização do substrato remove os óxidos nativos antes da deposição, melhorando a adesão na interface filme-substrato. O aquecimento do substrato por PID, de 50 a 700 °C, promove a cristalinidade do filme e a difusão superficial durante o crescimento. A válvula de isolamento mantém a câmara principal sob vácuo entre as deposições, eliminando a necessidade de bombeamento adicional para deposições subsequentes.
Sistema de pulverização catódica por magnetron - Especificações técnicas do ToronSputter™ Mag
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| DC Power Supply | 0 a 1000 V CC, 2000 W |
| Fonte de alimentação RF | 13.56 MHz, 300 a 1200 W |
| Número de fontes de pulverização catódica | 1 a 4 (DC/RF) |
| Diâmetros alvo | 1 ", 2", 3 ", 4" |
| Pressão base | 10⁻⁸ Torre |
| Vácuo de trabalho (tempo de bombeamento) | 2×10⁻⁶ Torr em 20 minutos |
| Faixa de controle de vácuo | 1000 a 10⁻⁹ Torr |
| Configuração da bomba | Turbomolecular + Mecânico (bomba criogênica e bomba seca como opções) |
| Faixa de pressão de trabalho de pulverização catódica | 1 a 100 mTorr (controlado pela válvula de aceleração) |
| Medição da pressão plasmática | Manômetro capacitivo adicional |
| material de câmara | Aço inoxidável 304 (prismático ou cilíndrico); eletropolido |
| Tamanhos de câmara | Tamanho da caixa: 30/40/50/60 cm |
| Portas de passagem | Padrão 1 polegada, QF, CF, ISO |
| Janela de Observação | Janela de visualização frontal; persiana giratória |
| Iluminação Interna | Sim |
| Capacidade de assar | Até 120 °C (interno) |
| Entradas de gás | Ar, N₂, O₂, He, CH₄, H₂; MFM de 3 canais; visor eletrônico em tempo real |
| Configuração de válvula | Válvulas de controle de fluxo, ventilação e isolamento |
| Aquecimento de substrato | 50 a 700 °C (controlado por PID) |
| Velocidade de rotação da amostra | 2 a 30 rpm |
| Limpeza de plasma | Plasma de radiofrequência via polarização do substrato |
| Monitoramento de Espessura | Canal duplo; precisão de 0.1 Å/s; 1 a 4 QCMs |
| Sistema de controle | Controle computadorizado totalmente automático; painel com tela sensível ao toque; LCD em tempo real; LabVIEW |
| Sistema de Arrefecimento | Refrigeração a água em circuito fechado com partida e parada automáticas |
| Tempo do ciclo experimental | 1.5 horas |
| Pegada | 75 × 120 cm |
| Espaço livre da porta | Passa por portas padrão |
| Para fornecer mobilidade com contentor (certificado SOC) | Rodas bloqueáveis |
| Garantia | 1 ano (design, materiais e mão de obra) |