Sputter Coater - Hochvakuum

Q150T Serie von Quorum Technologies

Die Sputter Coater der Q150T-Serie sind modular aufgebaute vollautomatische Beschichtungsanlagen für feinkörnige Schichten für REM, TEM und die Dünnschichttechnik. Die Q150T-Serie ist als Sputter Coater (TS), Kombination aus Sputter Coater und Kohlebedampfung (TES) und für den Einbau in eine Glovebox (GB) erhältlich.

Features
Vollautomatischer Beschichtungsablauf
Eingebaute Turbopumpe
Große Probenkammer Ø 165 mm
Für Edelmetalle und oxidierende Materialien
Kombination Sputter Coater und Carbon Coater (Q150T ES)
Kombigerät zur Integration in eine Glovebox (Q150GB)

Mit dem Grundgerät und entsprechenden Optionen kann der Q150T als Sputter Coater oder für die Beglimmung genutzt werden. Die verschiedenen Kopfplatten sind in Sekunden für eine andere Anwendung getauscht. Der Wechsel wird vom Gerät erkannt und das Bedienmenü entsprechend geändert. Die Eingabe der Beschichtungsparameter, Anzeige des Beschichtungsablaufs und Fehlerausgabe erfolgen über einen Touchscreen. Anwender können ihre eigenen Rezepte mit allen Parametern abspeichern. Durch die Vergabe von Zugriffsrechten sind bestimmte Parameter vor Veränderung durch Anwender geschützt. Als Administrator hat man Zugriff auf alle Einstellungen.

Verschiedene optionale Probentische erlauben eine effiziente und reproduzierbare Beschichtung der unterschiedlichsten Probengeometrien. Durch die vollautomatische Steuerung entfällt die Einstellung der Argonprozessgasmenge mit einem Nadelventil im Sputterbetrieb. Je nach eingestellter Gasmenge (Vakuum) wird die Spannung automatisch nachgeregelt und der programmierte Sputterstorm (mA) konstant gehalten. Dadurch kann bei hoher Probentopographie auch diffus und mit geringem Sputterstrom gearbeitet werden.

Funktionsprinzip Magnetron-Sputter Coater
Die Magnetron-Sputter Coater (auch "kaltes Sputtern“) besitzen im Sputterkopf (Kathode), nahe dem Target einen für diese Anwendung optimierten Magneten. Er hat die Aufgabe auf seinen Feldlinien die bei der Ionisation freiwerdenden Elektronen/ Ionen zu lenken.

Dadurch werden

  • Elektronen effektivier für eine weitere Ionisierung von Prozessgasionen genutzt
  • übermäßige Erwärmung vermieden
  • die nutzbare Fläche des Target optimiert

Beim Sputter Coating wird ein Rezipient evakuiert und anschließend kontinuierlich ein Prozessgas, vorzugsweise Argon, zugeführt. Argon hat eine optimale Ionengröße und reagiert als Edelgas chemisch nicht mit anderen Materialien. In einem Vakuumfenster von ca. 1 x 10-1 mbar bis ca. 5 x 10-3 mbar werden in einem elektrischen Feld Prozessgasatome (Argon) ionisiert, also ein Plasma gezündet. Die positiven Argonionen werden auf die Kathode, den Magnetronkopf mit Target, beschleunigt und schlagen aus dem Target Atome heraus die alle Oberflächen innerhalb des Rezipienten benetzen. Auch die zu beschichtende Probe.

Durch den Einsatz der Turbopumpe und einer speziellen Stromversorgung ist es auch möglich unedle Metalle zu sputtern. Unedle Metalle haben den Vorteil einer kleineren Korngröße und damit sind für die Hochauflösung im REM nutzbar. Um Metalle wie Chrom sputtern zu können, muss zum einen die Oxidschicht entfernt (benötigt Strom von bis zu 200 mA) und zum anderen Sauerstoff frei gearbeitet werden.

Spezifikationen  Q150 TS / TE / TES
Abmessungen585 mm B x 470 mm T x 410 mm H (Höhe mit geöffnetem Kopfteil 650 mm)
Gewicht 33.4 kg
Rezipient Borosilikatglas  150 mm Ø (innen) x 127 mm H
Implosionsschutz(PET) Polyethylenterephthalat - Zylinder
Bildschirm145 mm x 320 mm x 240 mm TFT Touch-Screen
Benutzeroberfläche Intuitive vollständige grafische Oberfläche, Touch-Screen
Sputter target57 mm Ø x 0.3 mm dickes Chrom (Cr)-Target (nur in T S/T ES)
Vakuum
TurbomolekularpumpeIntern, 70 l/s luftgekühlt
Drehschieberpumpe 50 l/min. 2-stufige Drehschieberpumpe mit Ölnebelfilter und Anschlussmaterial – separat zu bestellen AG-DS102
VakuummessungPirani Messröhre (Anzeige bis 1x10-4 mbar danach HI-VAC)
typisches Endvakuum5x10-5 mbar
Druckbereich Sputtern5x10-3 und 5x10-1 mbar
Probenbühne50 mm Ø rotierende Bühne. Platz für 6 Probenstubs, 8–20 UPM. Alternative Probenbühnen unter Optionen und Zubehör
Anwendungen
Sputtering0–150 mA, Prozesssteuerung mit optionalem Schichtdickenmonitor oder nach programmierter Zeit. Die maximale Sputternzeit beträgt 60 Minuten ohne Bruch des Vakuum
Kohleverdampfungrobustes, „ripple free“ Netzteil mit kontinuierlich oder Impuls-Verdampfung für reproduzierbare Kohlenstoffverdampfung aus Stab- oder Fadenquelle. Strom: 1–90 A
Metallverdampfung/
Aperturblendenreinigung
(Option)
Für thermische Verdampfung von Drähten oder aus Schiffchen. Zur Reinigung von SEM oder TEM Aperturblenden wird ein Molybdänschiffchen verwendet. Die Metallverdampfung kann von oben nach unten oder unten noch erfolgen.
Weitere Informationen
GaseArgongas, 99.999% (T S and T ES versions) Stickstoffgas zur Belüftung (optional)
Stromversorgung90–250 V 50/60 Hz 1,400 VA inkl. Drehschieberpumpe. 110/240 V Spannung wählbar
KonformitätCE-Konformität: Blindleistungskompensation. Erfüllt die geltenden Vorschriften (CE-Zertifizierung)
Optionen und Zubehör
10879 Kohlestab-Verdampfungseinsatz für 3,05 mm Ø Stäbe (nur TE und T ES). Inklusive Spitzer und 3,05 mm Ø x 300 mm (Packung 10 St.)
10455Kohlefaden-Verdampfungseinsatz mit 1 m Kohlefaden und 1 m Kohleschnur
10837 Glimmentladung-Einsatz, Zur Modifizierung von Oberflächeneigenschaften (z.B. hydrophob zu hydrophil) (nur TS und T ES-Versionen), nachrüstbar
10457 Kopfplatte für Metallverdampfung & Apertur Reinigung inkl. Halterung für Verdampfung von unten nach oben 10 Wolframkörbchen (A0754) und Molybdänschiffchen  (nur für Q150T E, ES & GB)
10453 Zusätzliches Sputterkopfteil für die schnellen Materialwechsel (TS und nur T ES-Versionen).
10360'Rotacota' planetarische Probenbühne (Drehgeschwindigkeit 8-20 RPM). 50mm Ø Probentisch mit sechs Stub-Positionen für 15 mm, 10 mm, 6,5 mm oder 1/8 "Pin Stubs. Neigbar bis 30°
10357 Dreh-Kipptisch mit sechs Stub-Positionen für 15 mm oder 6,5 mm oder 1/8 "Pin Stubs. Neigungen bis 90° von der Horizontalen möglich.
10458 Probentisch für 4" Wafer inkl. Exzentergetriebe für großflächige Beschichtung und Einsatz mit Schichtdickenmonitor
10454 Schichtdickenmonitor mit Oszillator, Durchführung, Quarzkristallhalter und 2 Quarzen
10429Extra hoher Glasrezipient (214 mm h x 165 mm Ø), Implosionsschutz,  Empfohlen für erweiterten Abstand Beschichtungsquelle/Probenoberfläche.
10422Pumpstutzen für Vakuumschlauchanschluss, Winkel 90°, drehbar, falls Abstellfläche nicht min. 55 cm tief ist.
Auftragung von leitfähigen Schichten

Sputter Coater werden zur Abscheidung einer dünnen Metallschicht auf Substratoberflächen eingesetzt. In der Elektronenmikroskopie benutzt man das Sputtern, um elektrisch nicht leitende Oberflächen elektrisch leitfähig zu machen, da sich ansonsten die Elektronen aus dem Elektronenstrahl des Mikroskops auf der Probe sammeln und diese sich auflädt. Aufladung führt dazu, dass man Oberflächen mit einem REM nicht mehr abbilden kann. Die angestrebten Schichtdicken sind möglichst dünn, aber effektiv elektrisch leitend und haben eine Schichtdicke von 3 - 20 nm.

Sputter Coater mit Hochvakuum

Seit einigen Jahren setzten sich die Chrom- oder Hochvakuum-Sputter Coater mehr und mehr durch.
Die Vorteile sind ein weitgehendes "sauberes" Vakuum durch eine Turbomolekularpumpe und ein sehr starker Magnetronkopf für das Entfernen der Oxidschicht auf dem Targetmaterial.
Der maximale Sputterstrom beträgt 200 mA und ist für ein Absputtern der Oxidschicht sehr effektiv. Es können also Materialien gesputtert werden die mit einem Sputter Coater mit nur Vorvakuum nicht möglich waren.

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