Hệ thống phún xạ Magnetron - ToronSputter™ Mag
Hệ thống phún xạ Magnetron - ToronSputter™ Mag
ToronSputter™ Mag là hệ thống lắng đọng màng mỏng bằng phương pháp phún xạ magnetron hoàn toàn tự động, dùng cho nghiên cứu và sản xuất, sử dụng nguồn điện DC và RF. Nguồn DC cung cấp điện áp từ 0 đến 1000 V, công suất 2000 W cho các mục tiêu dẫn điện; nguồn RF ở tần số 13.56 MHz, công suất từ 300 đến 1200 W phù hợp với các chất cách điện và các quy trình phản ứng. Từ một đến bốn nguồn với đường kính mục tiêu từ 1 đến 4 inch cho phép lắng đọng trên một mục tiêu và nhiều mục tiêu. Buồng SS304 (30 đến 60 cm) đạt áp suất nền 10⁻⁸ Torr và áp suất tăng lên 2×10⁻⁶ Torr trong 20 phút.
Hệ thống điều khiển khí MFM ba kênh (Ar, N₂, O₂, He, CH₄, H₂) hỗ trợ quá trình lắng đọng chân không và phản ứng trong phạm vi áp suất từ 1 đến 100 mTorr, với các van điều tiết, van thông hơi và van cách ly để thiết lập áp suất chính xác. Một áp kế điện dung cung cấp thêm phép đo áp suất plasma trong các quá trình phản ứng. Hệ thống gia nhiệt PID ở nhiệt độ 50 đến 700 °C và tốc độ quay từ 2 đến 30 vòng/phút với quá trình làm sạch plasma RF thông qua việc cấp điện áp cho chất nền giúp chuẩn bị chất nền. Hệ thống điều khiển chân không phạm vi rộng (1000 đến 10⁻⁹ Torr) và quá trình nung ở 120 °C duy trì áp suất cơ bản và điều kiện buồng.
Bộ điều khiển độ dày hai kênh với 1 đến 4 QCM ở tốc độ 0.1 Å/s, được quản lý bởi phần mềm tự động hóa LabVIEW, điều khiển hoàn toàn tự động trình tự từng lớp. Buồng SS304 với các cấu hình 30/40/50/60 cm có bề mặt được đánh bóng điện hóa và các cổng tiêu chuẩn 1 inch, QF, CF và ISO. Hệ thống làm mát bằng nước khép kín tự động khởi động/dừng và cửa sổ quan sát với màn chắn xoay hỗ trợ giám sát quá trình lắng đọng. Kích thước 75×120 cm trên bánh xe có khóa giúp dễ dàng đi qua các cửa ra vào tiêu chuẩn, với đèn chiếu sáng bên trong và khả năng nung ở 120 °C.
Hệ thống phún xạ Magnetron - Ứng dụng ToronSputter™ Mag
ToronSputter™ Mag phục vụ các cơ sở nghiên cứu và sản xuất PVD yêu cầu lắng đọng phún xạ magnetron DC và RF trên nhiều loại vật liệu dẫn điện và cách điện, với tính linh hoạt đa mục tiêu và khả năng kiểm soát phún xạ phản ứng chính xác.
- Nghiên cứu bán dẫn và vi điện tử: lắng đọng các tiếp điểm kim loại, lớp chắn và màng điện môi trên chất nền wafer bằng phương pháp phún xạ magnetron DC và RF với tốc độ và thành phần được kiểm soát.
- Phương pháp lắng đọng màng mỏng quang học: Phun phủ RF phản ứng các lớp phủ TiO₂, SiO₂ và các oxit quang học khác với điều khiển áp suất bằng áp kế điện dung để đạt độ chính xác về thành phần hóa học.
- Kỹ thuật phủ cứng và bề mặt chống mài mòn: Phun phủ phản ứng DC và RF các lớp màng TiN, CrN, TiAlN và DLC lên dụng cụ cắt, khuôn mẫu và các bộ phận cơ khí
- Nghiên cứu thiết bị năng lượngNghiên cứu lắng đọng phún xạ các oxit dẫn điện trong suốt, lớp chắn và các tiếp điểm kim loại cho pin mặt trời màng mỏng, pin nhiên liệu và thiết bị lưu trữ năng lượng.
- Nghiên cứu Khoa học Vật liệu và Màng Hợp kim: Phun phủ đa mục tiêu và đồng thời các hợp kim, màng phức hợp và oxit hỗn hợp để nghiên cứu thành phần và mối quan hệ cấu trúc-tính chất.
- Lớp phủ linh kiện điện tử và tần số vô tuyếnPhun phủ DC các kim loại dẫn điện như Au, Al, Ti và các kim loại khác để chế tạo bao bì điện tử, đầu nối RF và mạ kim loại cho các linh kiện chính xác.
- Học thuật và University Phòng thí nghiệm PVDNền tảng đa nguồn linh hoạt dành cho giảng dạy và nghiên cứu vật liệu trên nhiều loại vật liệu và kỹ thuật lắng đọng màng mỏng.
Hệ thống phún xạ Magnetron - Các tính năng chính của ToronSputter™ Mag
ToronSputter™ Mag tích hợp quá trình lắng đọng phún xạ magnetron DC và RF với điều khiển khí MFM ba kênh, tự động hóa lớp LabVIEW và giám sát áp suất plasma bằng áp kế điện dung trong một nền tảng lắng đọng phún xạ chân không cao đa mục tiêu.
- Từ 1 đến 4 nguồn phún xạ magnetron DC/RF (mục tiêu từ 1" đến 4"): Bố cục có thể cấu hình từ một đến bốn nguồn cho quá trình lắng đọng màng mỏng đa lớp bằng một vật liệu duy nhất, bằng phương pháp phún xạ đồng thời và theo trình tự.
- Nguồn điện DC (0 đến 1000 V, 2000 W)Nguồn điện DC công suất cao cho quá trình lắng đọng vật liệu dẫn điện bằng phương pháp phún xạ với tốc độ lắng đọng được điều khiển bằng điện áp.
- Bộ nguồn RF (13.56 MHz, 300 đến 1200 W)Bao gồm dải công suất RF cần thiết cho quá trình lắng đọng phún xạ mục tiêu cách điện và các quy trình oxit và nitrua phản ứng.
- Điều khiển khí MFM 3 kênh (Ar, N₂, O₂, He, CH₄, H₂): Điều khiển và hiển thị điện tử thời gian thực cho ba kênh khí độc lập hỗ trợ quá trình phún xạ khí trơ và khí phản ứng.
- Đồng hồ đo áp suất điện dung bổ sung cho áp suất huyết tương: Đồng hồ đo áp suất điện dung chuyên dụng cung cấp phép đo áp suất plasma chính xác trong các quá trình lắng đọng phún xạ phản ứng.
- Van tiết lưu, van thông hơi và van cách ly, độ chính xác từ 1 đến 100 mTorr.Điều chỉnh áp suất làm việc chính xác để kiểm soát khí phản ứng và ổn định plasma.
- Áp suất cơ bản 10⁻⁸ Torr, tăng 2×10⁻⁶ Torr trong 20 phút: Hút chân không nhanh chóng đến độ chân không hoạt động bằng bơm turbomolecular và bơm cơ học; bơm đông lạnh và bơm khô có sẵn dưới dạng tùy chọn
- Điều khiển áp suất chân không phạm vi rộng (1000 đến 10⁻⁹ Torr): Hệ thống đo và điều khiển chân không tích hợp từ áp suất khí quyển đến chân không sâu, dùng để giám sát cả khí xử lý và áp suất nền.
- Điều khiển quá trình lắng đọng từng lớp dựa trên LabVIEWHệ thống tự động hóa LabVIEW điều khiển bằng máy tính quản lý từng lớp lắng đọng một cách độc lập, hỗ trợ các chuỗi quy trình nhiều lớp phức tạp.
- Đo độ dày hai kênh với độ phân giải 0.1 Å/giây bằng 1 đến 4 QCM: Giám sát độ dày và tốc độ đa cảm biến có khả năng mở rộng trên tối đa bốn kênh QCM đồng thời
- Gia nhiệt chất nền PID từ 50 đến 700 °CQuản lý nhiệt độ chất nền bằng bộ điều khiển PID để lắng đọng ở nhiệt độ cao nhằm cải thiện độ kết tinh và độ bám dính của màng.
- Tốc độ quay mẫu từ 2 đến 30 vòng/phútKhả năng điều chỉnh độ xoay của chất nền giúp phân bố độ dày màng đồng đều trên toàn bề mặt chất nền.
- Bộ làm sạch plasma mẫu (RF thông qua phân cực nền): Quá trình làm sạch bằng plasma RF tại chỗ loại bỏ các oxit bề mặt tự nhiên trước khi lắng đọng mà không làm gián đoạn chân không.
- Hệ thống làm mát bằng nước khép kín, tự động khởi động/dừng.Hệ thống quản lý nhiệt tự động kích hoạt và vô hiệu hóa quá trình làm mát dựa trên trạng thái hệ thống, bảo vệ nguồn nhiệt và buồng chứa trong suốt quá trình hoạt động.
- Van giữ chân không có van cách lyBuồng chính được giữ ở trạng thái chân không khi không sử dụng, giúp giảm thời gian hút chân không giữa các thí nghiệm liên tiếp.
- Buồng SS304 (30 đến 60 cm, hình lăng trụ hoặc hình trụ): Bề mặt bên trong được đánh bóng điện hóa sạch sẽ, với nhiều tùy chọn kích thước hộp và lớp lót SS304.
- Các cổng xuyên tiêu chuẩn 1 inch, QF, CF và ISO: Lựa chọn cổng có thể cấu hình để tích hợp linh hoạt các cổng cấp khí, đo áp suất và khí xử lý.
- Đèn chiếu sáng bên trong và khả năng nướng ở nhiệt độ 120 °C.: Hệ thống chiếu sáng bên trong để kiểm tra buồng và sấy khô nhằm điều chỉnh nhiệt độ và loại bỏ hơi ẩm còn sót lại.
- Cửa sổ quan sát phía trước có cửa chớp xoay được.: Quan sát trực tiếp quá trình giám sát với màn chắn xoay được để định thời điểm lắng đọng chính xác
- Hệ thống điều khiển tự động hoàn toàn bằng máy tính với bảng điều khiển cảm ứng.Màn hình cảm ứng và màn hình LCD hiển thị thời gian thực tự động quản lý tất cả các hoạt động của hệ thống trong suốt quá trình.
- Chu kỳ thí nghiệm 1.5 giờ: Khả năng hút chân không nhanh và chu kỳ xử lý linh hoạt hỗ trợ năng suất ổn định trong nhiều lần chạy cho các chương trình nghiên cứu và sản xuất.
- Bệ đỡ di động 75×120 cm có bánh xe khóa đượcKích thước nhỏ gọn giúp thiết bị dễ dàng đi qua các cửa ra vào tiêu chuẩn và cho phép di chuyển dễ dàng trong phạm vi cơ sở.
- Bảo hành một năm cho thiết kế, vật liệu và chất lượng thi công.Bảo hiểm hàng năm cho các thành phần hệ thống, thiết kế và chất lượng sản xuất.
Lý thuyết và Phương pháp
Phương pháp phún xạ magnetron ion hóa khí xử lý để tạo ra các ion bắn phá mục tiêu catốt, đẩy các nguyên tử ra ngoài và ngưng tụ trên chất nền thành một lớp màng mỏng. Từ trường giữ plasma gần bề mặt mục tiêu, làm tăng mật độ ion và hiệu suất phún xạ ở áp suất làm việc thấp. Nguồn điện một chiều (DC) xử lý các mục tiêu dẫn điện ở điện áp từ 0 đến 1000 V; tần số vô tuyến (RF) ở 13.56 MHz giúp tiêu tán sự tích tụ điện tích trên chất cách điện. Điều này mở rộng phạm vi vật liệu sang oxit, nitrit và màng điện môi từ các mục tiêu gốm.
Cấu hình đa mục tiêu từ một đến bốn nguồn cho phép lắng đọng tuần tự trong một chu kỳ hút chân không duy nhất, giảm thiểu sự nhiễm bẩn giữa các lớp vật liệu. Đồng lắng đọng từ các nguồn được cấp điện đồng thời cho phép tạo ra các màng hợp kim và màng có thành phần thay đổi mà không cần các bước lắng đọng riêng biệt. Lắng đọng phản ứng đưa N₂ hoặc O₂ vào thông qua các đầu vào được điều khiển bằng MFM trong quá trình lắng đọng mục tiêu kim loại, tạo thành các màng nitrit hoặc oxit mà không cần mục tiêu hợp chất. Van tiết lưu và điều khiển áp kế điện dung duy trì áp suất plasma ổn định trong phạm vi quy trình phản ứng từ 1 đến 100 mTorr.
Hệ thống tự động hóa LabVIEW quản lý toàn bộ trình tự các lớp, điều khiển thời gian đóng mở màn trập, mức công suất và lưu lượng khí cho mỗi bước mà không cần sự can thiệp của người vận hành giữa các lớp. Quá trình làm sạch plasma RF thông qua việc cấp điện áp cho chất nền loại bỏ các oxit tự nhiên trước khi lắng đọng, cải thiện độ bám dính tại giao diện màng-chất nền. Gia nhiệt chất nền PID ở nhiệt độ 50 đến 700 °C thúc đẩy độ kết tinh của màng và sự khuếch tán bề mặt trong quá trình tăng trưởng. Van cách ly giữ buồng chính ở trạng thái chân không giữa các lần chạy, loại bỏ chi phí hút chân không cho các lần lắng đọng liên tiếp.
Hệ thống lắng đọng phún xạ magnetron - Thông số kỹ thuật ToronSputter™ Mag
| Tham số | Đặc điểm kỹ thuật |
|---|---|
| DC Power Supply | Điện áp DC từ 0 đến 1000 V, công suất 2000 W. |
| RF Power Supply | 13.56 MHz, 300 đến 1200 W |
| Số lượng nguồn bắn phá | 1 đến 4 (DC/RF) |
| Đường kính mục tiêu | 1 ", 2", 3 ", 4" |
| áp lực cơ sở | 10⁻⁸ Tô-rây |
| Áp suất chân không khi vận hành (Thời gian hút chân không) | 2×10⁻⁶ Torr trong 20 phút |
| Phạm vi kiểm soát chân không | 1000 đến 10⁻⁹ Torr |
| Cấu hình máy bơm | Turbomolecular + Cơ học (tùy chọn bơm chân không lạnh và bơm khô) |
| Phạm vi áp suất làm việc của quá trình phún xạ | Từ 1 đến 100 mTorr (điều khiển bằng van tiết lưu) |
| Đo áp suất huyết tương | Áp kế điện dung bổ sung |
| Phòng Vật liệu | Thép không gỉ SS304 (dạng lăng trụ hoặc hình trụ); được đánh bóng điện hóa |
| Kích thước buồng | Kích thước hộp 30/40/50/60 cm |
| Cổng xuyên suốt | Tiêu chuẩn 1 inch, QF, CF, ISO |
| Cửa sổ quan sát | Cửa sổ quan sát phía trước; cửa chớp xoay được |
| Chiếu sáng nội bộ | Có |
| Khả năng nướng | Lên đến 120 °C (bên trong) |
| Đầu vào khí | Ar, N₂, O₂, He, CH₄, H₂; MFM 3 kênh; màn hình điện tử thời gian thực |
| Cấu hình van | Van tiết lưu, van thông hơi và van cách ly |
| Hệ thống sưởi nền | 50 đến 700 °C (điều khiển bằng PID) |
| Tốc độ quay mẫu | 2 đến 30 vòng / phút |
| Làm sạch Plasma | Plasma RF thông qua phân cực chất nền |
| Giám sát độ dày | Hai kênh; độ chính xác 0.1 Å/s; 1 đến 4 QCM |
| Hệ thống điều khiển | Hệ thống điều khiển hoàn toàn tự động bằng máy tính; màn hình cảm ứng; màn hình LCD hiển thị thời gian thực; phần mềm LabVIEW. |
| Hệ thống làm lạnh | Hệ thống làm mát bằng nước khép kín tự động khởi động-dừng |
| Thời gian chu kỳ thí nghiệm | 1.5 giờ |
| Dấu chân | 75 x 120 cm |
| Thông quan cửa | Có thể đi qua các cửa ra vào tiêu chuẩn. |
| Di động | Bánh xe có khóa |
| Chính sách bảo hành | 1 năm (thiết kế, vật liệu và chất lượng thi công) |