HEX Series

Técnicas de deposição de filmes finos

O sistema HEX é ideal para pesquisa e desenvolvimento devido à sua natureza modular. Todos os elementos essenciais são acessíveis, permitindo o teste de vários componentes e a exploração completa dos processos envolvidos em várias técnicas de deposição de filmes finos, incluindo:

• Preparação de amostras para análise de superfície
• Sputtering
• Evaporação térmica
• Deposição física de vapor orgânico

As metodologias suportadas no modelo base incluem:

• Processo de lift-off de metal e fotorresistente
• Preparação de amostras EM
• Pesquisa e desenvolvimento de novos revestimentos
• Otimização da deposição de sputtering de magnetron

Caso seu caso de uso exija funcionalidade adicional, o sistema HEX contém muitos outros módulos que expandem o escopo do sistema para a maioria dos processos de deposição de filmes finos.

Design Modular para Configuração Rápida

O sistema HEX consiste em uma câmara de alto vácuo com estrutura de alumínio de seis lados, leve, mas rígida o suficiente para a maioria das aplicações de deposição física de vapor.

A estrutura hexagonal suporta seis painéis modulares, incluindo:

• Painel em branco
• Painel de visor
• Painel de fonte de deposição
• Painel de controle de processo de instrumento PLD, incluindo controladores de fluxo de massa e controle de espessura
• Painel QCM para monitoramento in-situ

O design usa conexões padronizadas, incluindo conexões rápidas Hamlet para conexões de gás e água e porcas borboleta para fixação de estágio de amostra e componentes. Essa padronização simplifica a troca de painéis e o ajuste do sistema para uma aplicação específica. O design modular também torna a manutenção e a reconfiguração mais rápidas e eficientes.

Aplicações

• Preparação de amostras
• Desenvolvimento de P&D de novos revestimentos
• Contatos elétricos
• Deposição por sputtering
• Ensino e treinamento
• Lift-off
• Atmosfera inerte - integração de luva
• Revestimentos ópticos

Opções

A capacidade do HEX de ser rapidamente reconfigurado com baixo custo adicional permite que o sistema forneça treinamento simples de filmes finos em uma plataforma reproduzível e reconhecível para várias técnicas de deposição/revestimento, desde preparação de amostras para análise de superfície até feixe eletrônico, sputtering, térmico, orgânico (para pesquisa de OLED) e uma variedade de outras técnicas de deposição de filmes finos.

A reconfiguração inclui RF e DC Sputtering, HiPims, PLD, E-Beam, Orgânico e Evaporação Térmica. As câmaras também podem ser integradas em uma luva para pesquisa em atmosfera inerte e podem ser equipadas com várias interfaces de medição in-situ e load locks de alto vácuo, garantindo uma ampla gama de opções de treinamento em deposição de filmes finos e análise de amostras.

Todos os conectores/fixações no sistema e nas fontes, incluindo fluxo de gás e água, são de conexão rápida, permitindo a eliminação da maioria das ferramentas durante a operação do sistema e alterações de amostra/alvo. O tamanho compacto do sistema e a opção de montá-lo em bancada, rack ou estrutura o tornam um tamanho ideal para qualquer ambiente de ensino e permite a transferência simples para outros laboratórios/departamentos, quando necessário.

A série HEX é um sistema verdadeiramente modular e, portanto, uma ampla gama de acessórios pode ser integrada quando o sistema inicial é configurado ou simplesmente encomendada como um item extra posteriormente, se e quando os requisitos de revestimento ou pesquisa mudarem.

QCM - Monitores de Taxa e Espessura de Deposição




Monitoramento de Cristal de Quartzo mede uma variação de massa por unidade de área, medindo a mudança na frequência de um ressonador de cristal de quartzo. A ressonância é perturbada pela adição ou remoção de uma pequena massa devido ao crescimento/decaimento de óxido ou deposição de filme na superfície do ressonador acústico.

O HEX QCM permite o monitoramento da taxa de deposição e espessura para todas as fontes na faixa de componentes e está disponível nas versões manual e totalmente automatizada.

Obturadores de Amostra, Visor e Instrumento

Todos os componentes de deposição e opções de estágio de amostra para a série HEX vêm com obturadores para controlar a deposição de materiais. Eles podem ser operados manualmente ou há também a opção de adicionar obturadores totalmente automatizados ao sistema, permitindo o controle total do sistema a partir de um laptop, usando nosso software personalizado Niobium.

Algumas das opções de sistema de filme fino estão listadas abaixo, mas entre em contato conosco se tiver requisitos específicos e teremos prazer em projetar uma configuração para atender às suas necessidades.

Painéis do Sistema



A série HEX tem uma ampla gama de opções de painéis laterais para a personalização de uma câmara de deposição, como

• Painéis de visor - para auxiliar no monitoramento do processo de deposição
• Painéis em branco (parede da câmara)
• Painéis de linha de gás - para introduzir gás na câmara para deposição reativa de filme fino ou recozimento pós-deposição.
• Painéis de instrumento - para fixação da faixa HEX ou instrumentos de deposição.
• Painéis superior e inferior personalizados - permitindo estágio de amostra personalizado e opções de bombeamento.

O HEX QCM permite o monitoramento da taxa de deposição e espessura para todas as fontes na faixa de componentes e está disponível nas versões manual e totalmente automatizada.

Integração com Glovebox



Devido à natureza modular dos sistemas de filme fino na série HEX, eles também podem ser integrados em glovebox, permitindo a deposição em uma atmosfera inerte para eliminar o risco de oxidação tanto do material alvo quanto das amostras de filme fino.

Medição In-Situ

Todos os sistemas da série HEX podem ser equipados com uma seleção de dispositivos de medição in-situ para aplicações como

• Monitoramento óptico de banda dupla para medição de espessura.
• Monitoramento óptico de banda larga para análise de espectros de transmissão e reflexão de camadas depositadas.
• Elipsometria espectroscópica para análise de espessura e composição.

Load Locks de Alto Vácuo



A série HEX HEX-L também tem a opção de incorporar um load lock de alto vácuo. Isso pode ser bombeado em menos de 10 minutos e permite que as amostras sejam introduzidas sem quebrar o vácuo da câmara principal dos sistemas.

Fontes

TES: EVAPORAÇÃO TÉRMICA




As fontes de evaporação térmica são geralmente usadas para processos básicos de deposição de filmes finos. O material evaporante é colocado em um barco condutor ou, alternativamente, em um cadinho mantido em uma bobina resistiva. O barco ou bobina é aquecido pela passagem de uma alta corrente elétrica através dele. À medida que a temperatura do barco aumenta, o material no barco começa a evaporar. A temperatura e, portanto, a taxa de evaporação do material, são controladas pela quantidade de corrente aplicada.

Uma vantagem importante da evaporação térmica é que nenhum gás de processo é necessário, portanto, o processo pode ser realizado sob condições de vácuo muito alto, resultando em muito poucas impurezas sendo incorporadas aos filmes depositados.

A fonte de barco térmico único permite a integração de uma variedade de barcos térmicos para a deposição de metais e orgânicos/polímeros.

As fontes de barco térmico Korvus TES permitem a remoção rápida das fontes para permitir o reabastecimento do material evaporante. Barcos e filamentos também podem ser facilmente e rapidamente substituídos.

As fontes TES estão disponíveis como uma única fonte por unidade de flange. Opcionalmente, termopares podem ser montados para monitorar a temperatura do barco. Cada fonte pode ser equipada com um obturador manual ou automático.

Várias fontes podem ser acomodadas em um sistema. As fontes também podem ser usadas em conjunto com outras técnicas, como sputtering, deposição de feixe eletrônico e fontes de baixa temperatura.

TAU Fonte de Evaporação de Feixe Eletrônico




Uma das desvantagens significativas da evaporação térmica tradicional é que ela usa aquecimento radiativo, limitando a temperatura máxima de evaporação. Certos metais, como tungstênio, rutênio e nióbio, têm pontos de fusão altos, pressões de vapor baixas e grandes energias de ligação entre átomos, tornando-os difíceis de vaporizar em um processo de evaporação térmica tradicional.

A evaporação por feixe de elétrons alivia esse problema usando um feixe de elétrons direto de alta energia que aquece o material alvo diretamente, sem a necessidade de um elemento de aquecimento. Isso não só permite uma alta eficiência de utilização de material, mas também permite uma gama mais ampla de materiais de origem.

Nossos evaporadores de feixe de elétrons mini de alta precisão (sub-monocamada) são ideais para deposição de filmes ultrafinos com controle de processo confiável. O material pode ser evaporado de hastes ou material mantido em um cadinho.

A fonte de evaporação de feixe de elétrons TAU é uma fonte "mini", o que significa que ela não usa os ímãs de curvatura de feixe encontrados em outras fontes de evaporação de feixe de elétrons maiores. O TAU produz uma alta tensão no material alvo enquanto usa a baixa tensão no filamento de emissão de tungstênio para produzir um efeito de aquecimento e evaporação direto.

Uma das preocupações mais significativas com o processo de evaporação por feixe de elétrons é o calor gerado durante a fase de vaporização. O TAU usa uma cabeça fechada que reduz a carga térmica na câmara de vácuo, permitindo o revestimento em temperaturas de substrato relativamente baixas. Essa energia térmica reduzida torna o TAU uma ferramenta útil em processos de lift-off e no revestimento de substratos sensíveis.

Orca - Evaporador Orgânico





A evaporação de materiais em baixa temperatura (50-600°C) requer fontes especializadas projetadas especificamente para operar nessa faixa.

Fontes de evaporação convencionais são construídas para operar com mais eficiência em >1000°C, o que exige que as perdas térmicas condutivas sejam mantidas no mínimo. Isso tem como consequência que o mecanismo que permite o controle PID preciso depende quase inteiramente de perdas radiativas. Em temperaturas mais baixas, as perdas radiativas são drasticamente reduzidas e os loops de controle em células convencionais sofrem de overshoot e mudança lenta de temperatura.

A fonte de deposição orgânica ORCA é projetada para operar entre 50 e 600°C para permitir que materiais orgânicos sensíveis sejam evaporados com controle preciso.

A fonte de evaporação de baixa temperatura ORCA emprega resfriamento ativo do cadinho para garantir que o processo de aquecimento seja equilibrado por um forte processo de resfriamento oposto, o que resulta em excelente estabilidade e controle de temperatura.

O cadinho é construído com material de alta condutividade térmica, garantindo que não surjam pontos quentes que possam distorcer a taxa de evaporação. Opcionalmente, revestimentos de alumina ou grafite podem ser empregados. O cadinho (completo com revestimento, se equipado) é facilmente removido/trocado sem a necessidade de ferramentas, embora isso geralmente não seja necessário, pois o acesso à fonte para reabastecer o cadinho é rápido e simples.

O termopar tipo K é inserido no corpo do cadinho, fornecendo leituras muito mais precisas do que os arranjos típicos de contato por toque. A fonte é fornecida com uma unidade de energia acoplada a um controlador PID ajustado para operação em baixa temperatura.

A fonte pode ser usada em conjunto com fontes de sputtering, fontes de feixe de elétrons, fontes térmicas e outras. A interferência térmica é mantida no mínimo através da tampa de proteção resfriada. O ORCA também é perfeitamente emparelhado com nosso estágio de amostra de gradiente de temperatura, permitindo o controle preciso da temperatura do substrato.

Sistema de Sputtering Magnetron Fission




A deposição por sputtering é uma deposição de filme fino amplamente utilizada. Um plasma é aceso acima de um "alvo" polarizado negativamente, o que tem o efeito de que os íons são retirados do plasma e acelerados em direção ao material alvo. No impacto, os íons de argônio ejetam átomos/moléculas da superfície, um processo conhecido como sputtering. O material sputtered forma um vapor, que pode ser recondensado em um substrato para formar um revestimento de filme fino.

A série Fission de sistemas de sputtering magnetron permite que os usuários alternem entre sputtering DC/RF de filme fino sem ferramentas especializadas ou tempo de inatividade prolongado. A fonte de deposição Fission é um módulo do sistema HEX modular que usa conectores de liberação rápida para resfriamento e conexões de água, tornando a configuração simples e rápida.

O sistema HEX fornece a estrutura para várias técnicas de deposição física de vapor, incluindo sputtering DC/RF.

O sistema acomoda o sputtering reativo através da introdução do gás reativo diretamente na câmara ou através de uma alimentação de gás separada. Recomendamos o uso da alimentação separada para manter a pressão parcial correta do gás reativo no alvo.

A série Fission permite o sputtering de todos os metais sólidos, materiais magnéticos, isolantes e semicondutores e pode até processar várias fontes para cultivar um filme fino composto.

O sistema HEX suporta até mesmo sputtering magnetron de impulso de alta potência (HiPIMS), resultando nas moléculas alvo chegando ao substrato como íons em vez de átomos neutros. A principal vantagem do HIPIMS é que ele permite um excelente controle sobre a microestrutura, composição de fase e propriedades ópticas do filme.