电子束蒸发系统 - ToronEva™ EB
ToronEva™ EB 是一款高真空电子束蒸发系统，用于金属、合金和高熔点氧化物的薄膜沉积。该电子束枪工作电压为 10 kV，束流高达 600 mA，可沉积 Al、Pt、Ni、TiO₂、SiO₂ 及类似材料，并可通过配方控制沉积速率。SS304 真空室的基压可达 10⁻⁸ Torr，满足高纯度科研 PVD 应用的要求。辅助的 2500 W 热源可在同一真空循环内实现共蒸发和掺杂。
采用PID控制的基片加热系统，温度范围为50至700 °C，精度为±1 °C，结合2至30 rpm的旋转速度，可在4英寸基片上实现优于3%的薄膜厚度均匀性。该系统可兼容3英寸、4英寸和6英寸晶圆，以及1至15厘米的样品附件。配备两个石英晶体微天平（QCM）的双通道厚度控制器可实时监测沉积速率，精度达0.1 Å/s。基于LabVIEW的全自动计算机控制系统和实时LCD显示屏可协调真空顺序、联锁装置和电源输出。
数字质量流量计系统以 0.2 sccm 的灵敏度管理 Ar、N₂、O₂、He 和 CH₄ 气体的输入，用于反应蒸发和工艺气体控制。集成的 ICP、CCP 和 DC-RF 等离子清洗单元在沉积前对基材表面进行预处理，去除界面处的污染物。电抛光水冷腔室配备紫外线阻隔观察窗，支持 1.5 小时的实验周期，每天可进行 4 至 6 次沉积运行。可配置的 1 英寸、QF、CF 和 ISO 接口可根据需要连接额外的热源和工艺馈通装置。
电子束蒸发系统 - ToronEva™ 电子束应用
ToronEva™ 电子束蒸发器适用于需要高纯度沉积难熔金属和复杂氧化物材料的薄膜研究项目，这些材料仅靠电阻蒸发无法处理。其集基片加热、反应气体功能和原位等离子清洗于一体，使其成为一种单一平台解决方案，可满足原本需要多种沉积设备才能完成的应用需求。
- 半导体和微电子研究在最大尺寸为 6 英寸的晶圆上沉积栅极介质、金属触点和钝化层，包括 TiO₂、SiO₂、Pt 和 Ni。
- 光学薄膜研究：用于光子器件、光学滤波器和抗反射涂层的高折射率氧化物层和金属镜的沉积
- 学术和 University PVD实验室：用于材料科学、器件物理和凝聚态物质研究的研究级薄膜制备，真空度低于 10⁻⁷ Torr
- MEMS和NEMS器件制造用于传感器、执行器和谐振器原型开发的共形金属化和功能氧化物沉积
- 有机电子学和光伏学：在有机器件堆叠层上以精确的速率和衬底温度控制沉积透明导电氧化物接触和金属电极
- 硬涂层和表面工程研究：利用电子束沉积法制备耐磨氧化物、氮化物和金属薄膜，用于摩擦学和材料耐久性研究
- 活性氧化物和氮化物薄膜研究：利用工艺气体引入法，从金属源控制反应沉积TiO₂、SiO₂、Al₂O₃、TiN及相关化合物薄膜
电子束蒸发系统 - ToronEva™ EB 主要特点
ToronEva™ EB 将 10 kV 电子束源与 PID 基板加热、多通道气体控制、原位等离子体清洗和辅助热源集成在一个高真空平台上，适用于要求苛刻的研究 PVD 应用。
- 10 kV、600 mA 电子束电源，带电弧保护高压电源将集中的束流能量输送到靶材，主动式电弧保护装置可防止在沉积绝缘或活性材料过程中发生放电损伤。
- 电抛光 SS304 真空腔采用水冷、电抛光表面和SS304内衬的棱柱形或圆柱形腔室，可减少颗粒物产生并简化沉积后清洗。
- 10⁻⁸托基准压力采用涡轮分子泵和机械泵组合（可选配干式泵），满载系统在一小时内可达到 10⁻⁸ Torr 的基础压力和 10⁻⁷ Torr 的工作压力。
- 宽范围真空控制，带压力固定功能（1000 至 10⁻⁹ Torr）集成式真空控制和测量系统允许操作员在整个沉积过程中设定并保持目标压力值。
- 50 至 700 °C PID 基板加热闭环温度控制灵敏度为±1 °C，可支持宽范围的衬底温度，从而提高氧化物和功能薄膜的结晶度和附着力。
- 2至30转/分的基板旋转及均匀性控制通过控制面板或电脑控制的连续可调旋转，可在 4 英寸样品上实现优于 3% 的薄膜厚度均匀性。
- 多格式样品架选择：可容纳 3 英寸、4 英寸和 6 英寸晶圆，以及 1 至 15 厘米的样品附件，以适应各种基板几何形状。
- 金属和氧化物的配方控制沉积预设沉积配方可控制电子束功率的升降幅和速率，适用于高蒸发速率下的 Al、Pt、Ni、TiO₂、SiO₂ 和其他材料。
- 用于共蒸发的 2500 W 顺序热源辅助的 8V 至 300A 热源可在同一真空循环中实现共蒸发和掺杂，其设计可防止交叉污染并方便更换。
- 具有两个QCM的0.1 Å/s双通道厚度速率控制器两个独立的石英晶体微天平（QCM）以 0.1 Å/s 的精度监测沉积速率，并可选配离子枪以进行额外的过程控制。
- 数字质量流量计气体控制（Ar、N₂、O₂、He、CH₄）面板或PC操作的MFM系统能够以0.2 sccm的灵敏度管理多个工艺气体输入，从而实现反应沉积和可控气体混合。
- ICP、CCP 和 DC-RF 等离子清洗装置沉积前对衬底表面进行原位处理，可去除原生氧化物和污染物，从而提高薄膜附着力和界面质量。
- 可配置端口选择（1英寸、QF、CF、ISO）标准和高真空端口选项支持自定义馈通配置，并可轻松安装额外的热源
- 带旋转快门的紫外线阻隔观察窗前置式紫外线过滤窗口可在保护操作人员的同时实现过程监控；快门位置与基于 LabVIEW 的厚度控制系统集成。
- 双模式控制（自动电脑控制和手动面板控制）：采用基于LabVIEW软件的全自动计算机控制和手动面板操作可独立或协同工作，并在整个过程中实时显示LCD状态。
- 联锁保护式自动水冷系统闭环冷却系统具备自动开关和互锁保护功能，可防止在冷却剂未主动流动的情况下输送电子束功率，从而保护电子枪和枪膛组件。
- 节气门、通气和隔离阀配置隔离阀在实验间隙保持腔室处于真空状态；节流阀在整个沉积过程中提供精确的工作压力控制。
- 1.5 小时实验周期，多运行通量专为日常持续使用而设计，在常规操作中每天可进行四到六次沉积实验。
- 两年全面保修：涵盖材料、设计和工艺，为科研设施投资提供更全面的保障。
理论与方法
电子束蒸发技术将一束聚焦的高能电子束照射到置于水冷铜坩埚中的靶材上，在不加热坩埚的情况下将靶材加热至蒸发温度。10 kV电子枪利用磁力偏转电子束，将能量集中在靶材表面，束流强度最高可达600 mA。这种方法能够蒸发电阻加热无法触及的难熔材料，包括高熔点金属和复杂氧化物。蒸发的原子在真空中沿直线运动，并在上方的基底上冷凝。
电子束蒸发需要比电阻热蒸发更低的真空度，因为电子束会电离残余气体，导致在高压下发生散射和束流不稳定。涡轮分子泵和机械泵的组合将SS304真空室的基压降至10⁻⁸ Torr，该低真空度足以维持聚焦良好的稳定电子束。隔离阀在实验间隙保持真空室的真空状态，从而避免了连续实验之间需要抽真空的额外工作。节流阀和排气阀可实现1000至10⁻⁹ Torr范围内的精确压力调节。
反应蒸发通过MFM控制的气体管路引入O₂或N₂，无需化合物靶材，即可利用金属源制备氧化物或氮化物薄膜。ICP、CCP和DC-RF等离子体清洗阶段在沉积前去除衬底表面的原生氧化物，从而改善成核和附着力。衬底加热至50至700℃可促进薄膜生长过程中的结晶，这对于晶相决定性能的氧化物薄膜尤为重要。配备两个QCM的双通道厚度监测器可追踪沉积速率至0.1 Å/s，为电子束功率控制提供连续反馈。
电子束蒸发系统 - ToronEva™ EB 技术规格
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 电子束电源 | 10千伏，600毫安 |
| 电弧保护 | 多材料 |
| 辅助热源电源 | 2500 瓦（8 伏 – 300 安），顺序 |
| 基准压力 | 10⁻⁸托 |
| 工作真空度（抽真空时间） | 1 小时内达到 10⁻⁷ Torr（满载系统） |
| 真空控制范围 | 1000 至 10⁻⁹ 托 |
| 泵配置 | 涡轮分子泵 + 机械泵（可选干式泵） |
| 材料商会 | SS304（棱柱形或圆柱形）；电抛光，水冷 |
| 腔室衬里 | SS304 |
| 观察窗 | 前置式紫外线阻隔旋转快门 |
| 端口 | 标准 1”，QF、CF、ISO（可配置） |
| 控制系统 | 全自动计算机控制；手动面板控制；基于 LabVIEW 的软件 |
| 展示 | 实时液晶显示屏 |
| 冷却系统 | 自动闭环水冷（联锁保护，自动开关） |
| 样品架选项 | 3英寸、4英寸、6英寸晶圆；1至15厘米样品附件 |
| 样品旋转速度 | 2 至 30 转/分（连续可调；面板或电脑控制） |
| 薄膜均匀性 | 在4英寸样本中优于3% |
| 样品加热范围 | 50 至 700 °C（PID 控制，±1 °C） |
| 厚度监测 | 双通道；精度 0.1 Å/s；2 个石英晶体微天平；可选配离子枪 |
| 气体输入 | Ar、N₂、O₂、He、CH₄ 等；数字式 MFM；灵敏度 0.2 sccm；面板或 PC |
| 等离子清洗模式 | ICP、CCP、DC-RF（可调压力） |
| 阀门配置 | 节气门、通风阀和隔离阀 |
| 周期 | 约1.5小时（每天4至6次实验） |
| 保修政策 | 2年（材料、设计和工艺） |