装载锁定磁控溅射系统 - ToronSputter™ SD
装载锁定磁控溅射系统 – 溅射向下
ToronSputter™ SD 是一款采用下溅射配置的磁控溅射系统，专为高通量物理气相沉积 (PVD) 研究和生产而设计，可在样品更换之间持续保持主腔室真空。专用泵可在 10 分钟内将上样锁抽真空至 10⁻⁶ Torr，从而无需对保持 10⁻⁸ Torr 基准压力的主腔室进行排气即可实现连续样品更换。磁臂传输机构可装卸 2 英寸、3 英寸、4 英寸和 6 英寸的基片。快速循环可实现每天 20 至 30 次实验。
直径为 1 至 6 英寸的下溅射枪提供射频和直流两种配置，配备柔性旋转头和压缩密封。该系统能够以高速率沉积包括 Au、Al、Ti 和 Ni 在内的导体以及包括 MgO、TiO₂、SiO₂ 和 TiN 在内的绝缘体，并可精确控制沉积配方。数字式质量流量控制器 (MFC) 气体输入灵敏度为 0.1 sccm，可提供 Ar、N₂、O₂、He 和 CH₄ 气体，用于惰性气体和反应性溅射。PID 控制的样品加热范围为 50 至 600 °C，精度为 ±1 °C，支持在加热基板上进行沉积。
热蒸发功能通过 8V 至 500A、5000W 的顺序热源实现，其设计可防止交叉污染，并便于材料和热源的更换。双通道厚度控制器配备两个石英晶体微天平 (QCM)，可精确监测沉积速率至 0.1 Å/s，样品旋转速度为 2 至 30 rpm，并采用直流/射频等离子体进行等离子体清洗。压力控制功能通过下游和上游流量控制将工作压力固定到所需值。计算机控制和面板控制均采用实时液晶显示屏，并使用 LabVIEW 管理快门和厚度顺序。
装载锁定磁控溅射系统 - ToronSputter™ SD 应用
ToronSputter™ SD 适用于高通量 PVD 研究和生产环境，在这些环境中，主腔室真空完整性、基材清洁度和实验周期时间都是主要考虑因素。其装载锁定结构和溅射向下配置使其适用于多层镀膜程序和需要频繁更换基材的研究程序。
- 高通量物理气相沉积研究设施：无需通风主腔室即可每日进行多次基底沉积，支持快速样品周转的迭代薄膜研究项目。
- 半导体和微电子制造在洁净、持续真空条件下，于 2 英寸至 6 英寸晶圆上采用溅射沉积法沉积金属触点、阻挡层和介电薄膜。
- 硬质涂层和刀具表面工程采用工艺控制，以高沉积速率在切削刀具和模具上反应溅射沉积TiN、CrN、TiAlN和DLC涂层。
- 光学薄膜生产：采用下游和上游压力控制进行化学计量反应溅射，沉积TiO₂、SiO₂和其他光学涂层
- 电子和射频元件涂层用于电子产品、射频封装和精密连接器金属化的Au、Al、Ti和其他导体的直流和射频溅射沉积
- 学术和 University 研究计划：一个灵活的多源平台，适用于材料科学、器件物理和表面工程研究，并具备快速装载锁定样品交换功能。
- 医疗器械和植入物涂层：在洁净真空条件下，采用配方控制的工艺流程，溅射沉积TiN、DLC和生物相容性金属薄膜
装载锁定磁控溅射系统 - ToronSputter™ SD 主要特性
ToronSputter™ SD 将装载锁样品交换系统、溅射枪配置、MFC 气体控制和 PID 基板加热集成在一个高真空平台上，专为高通量研究和生产溅射而设计。
- 专用负载锁定泵，10 分钟内达到 10⁻⁶ Torr独立的抽气系统可独立抽取装载锁内的真空，从而在不干扰主腔室真空的情况下引入样品。
- 10⁻⁸ Torr 主腔室基压：采用涡轮分子泵和机械泵组合，并可选配干式泵，可达到高纯度磁控溅射所需的基准压力水平。
- 磁臂样品转移装置，适用于 2 英寸至 6 英寸基板磁臂式上下料机构可处理直径为 2 英寸至 6 英寸的基板，兼容柔性基板。
- 每天 20 到 30 个实验的吞吐量装载锁定架构可实现快速样品交换并缩短沉积间隔时间，从而支持大批量研究和生产项目。
- 1至6英寸射频和直流溅射枪，带柔性旋转头枪口直径范围广，具有自轴旋转和压缩密封功能，可实现灵活的目标配置和可靠的真空密封。
- 高速导体和绝缘体沉积：采用高速溅射工艺，通过配方控制沉积导体（Au、Al、Ti、Ni）和绝缘体（MgO、TiO₂、SiO₂、TiN）
- SS304 腔体（棱柱形或圆柱形），表面经电抛光处理：内壁经轻柔电抛光处理，并衬有 SS304 不锈钢；可根据需要提供水冷式腔体表面
- 标准 1 英寸、QF、CF 和 ISO 直通端口可配置的端口选择功能支持升级到其他热源和溅射源，而无需对腔室进行任何改动。
- 带 LabVIEW 快门控制的紫外线阻隔观察窗口：用于过程计时的可旋转门快门，集成了 LabVIEW 管理的样品快门和厚度控制功能。
- 节流阀、通风阀、隔离阀和闸阀配置：一套完整的阀门系统可控制所有压力变化；主腔室在空闲时通过隔离阀保持持续真空状态。
- 全自动电脑和面板控制，带液晶显示屏所有沉积操作均在计算机控制下自动运行，并配有控制面板手动操作和实时液晶显示屏。
- 联锁保护的自动水冷闭环水冷系统可自动启动和关闭，并具有联锁功能，可防止在无冷却液流动的情况下发生溅射或蒸发。
- 宽范围真空控制（1000 至 10⁻⁹ Torr）：对工艺气体和深基极真空监测进行全压力范围内的集成真空测量和控制
- 下游和上游压力控制：可通过下游或上游质量流量控制方法将工作压力固定到所需值，从而支持精确的反应溅射。
- 50至600℃ PID基板加热，灵敏度±1℃闭环温度控制支持在加热基板上进行宽范围的薄膜沉积，从而实现薄膜结晶度和附着力的稳定控制。
- 采用直流/射频等离子清洗技术，样品旋转速度为 2 至 30 rpm。：可调节基板旋转，并可通过电脑控制速度，此外还配备直流/射频等离子清洗装置，用于在沉积前去除原生氧化物。
- 数字式MFC气体输入（Ar、N₂、O₂、He、CH₄）在0.1 sccm灵敏度下采用数字流量控制的混合气体输送系统支持惰性及反应性溅射工艺
- 利用两个石英晶体微天平进行0.1 Å/s双通道厚度监测：同时测量两个独立通道的精确沉积速率和累积厚度
- 8V至500A，5000W共蒸发用热源：具有交叉污染预防设计和易于更换材料的高功率顺序和共蒸发热源
- 适用于电子束和热源系统的装载锁：该装载锁定架构可配置用于结合磁控溅射、电子束和热蒸发源的平台。
- 材料、设计和工艺两年质保：系统组件、设计和制造质量的两年全面保修
理论与方法
装载锁是一个小型独立抽真空的前室，它允许在不使主处理室暴露于大气压力的情况下转移衬底。传统系统每次更换样品时都会将整个主处理室排气至大气，因此每次沉积运行前都需要进行完整的抽真空循环。装载锁利用闸阀将这些真空空间分隔开来，从而使主处理室在样品进出时保持基准压力。这种结构将连续沉积之间的间隔时间从数小时缩短到数分钟，从而实现每天 20 到 30 次实验。
磁控溅射向下方式将靶材置于衬底上方，使溅射出的原子向下运动，从而减少因落屑造成的颗粒污染。这种方向与磁控溅射向上方式截然不同，在磁控溅射向上方式中，重力会将靶材碎片和松散颗粒直接导向正在生长的薄膜表面。磁控管的磁场将等离子体限制在靶材表面附近，提高了溅射效率，并可在低工作压力下实现高沉积速率。直流电源适用于导电靶材，而13.56 MHz的射频电源则可将工艺扩展到绝缘材料。
主腔室通过涡轮分子泵和机械泵维持 10⁻⁸ Torr 的基准压力，而另一台独立的泵可在 10 分钟内将装载舱抽真空至 10⁻⁶ Torr。节流阀、排气阀、隔离阀和闸阀控制所有压力转换，隔离阀使主腔室持续保持真空状态。带自动开关联锁的水冷系统可防止溅射枪或热源在无冷却液流动的情况下运行。热源的额定电压为 8V，额定电流为 500A，功率为 5000W，支持在同一次运行中进行共蒸发和顺序多材料沉积。
装载锁定磁控溅射系统 - ToronSputter™ SD 技术规格
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 主腔室基压 | 10⁻⁸托 |
| 装载锁定真空度 | 10分钟内达到10⁻⁶托 |
| 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）；专用负载锁定泵 |
| 阀门配置 | 节流阀、通风阀、隔离阀和闸阀 |
| 材料商会 | 304不锈钢（棱柱形或圆柱形）；电抛光；304不锈钢衬套 |
| 腔室表面冷却 | 水冷表面（必要时） |
| 馈通端口 | 标准 1 英寸、QF、CF、ISO |
| 观察窗 | 防紫外线；可旋转门帘 |
| 溅射配置 | 喷溅式下降 |
| 枪声 | 1至6英寸；射频和直流；柔性头；自轴旋转；压缩密封 |
| 样品转移 | 磁性传输臂 |
| 样本量 | 2“，3”，4“，6” |
| 基板加热 | 50 至 600 °C（PID 控制，±1 °C） |
| 样品旋转速度 | 2 至 30 转/分（电脑控制） |
| 等离子清洗 | 直流/射频等离子体 |
| 气体输入 | Ar、N₂、O₂、He、CH₄ 等；数字式质量流量控制器；灵敏度 0.1 sccm |
| 压力控制方法 | 下游和上游流量控制 |
| 厚度监测 | 双通道；精度 0.1 Å/s；2 个石英晶体微天平 |
| 热源 | 8V 至 500A，5000W（顺序蒸发和共蒸发） |
| 冷却系统 | 自动闭环水冷（联锁保护） |
| 控制系统 | 全自动计算机控制；面板控制；实时液晶显示屏；LabVIEW |
| 实验吞吐量 | 每天进行 20 到 30 次实验 |
| 保修政策 | 2年（材料、设计和工艺） |