Kohlebeschichter und Sputter Coater für höchste Ansprüche
Q150V Plus-Serie von Quorum TechnologiesDie Geräte der Q150V Plus-Serie sind vollautomatische Beschichtungsanlagen für die Herstellung leitfähiger Schichten für Anwendungen in der Elektronenmikroskopie bei sehr hohen Vergrößerungen (> 200.000-fach). Das Gerät ist in drei Konfigurationen erhältlich: als reiner Kohlebeschichter (VE), reiner Sputter Coater (VS) oder als Kombigerät (VES) aus Sputter Coater und Kohlebedampfer. Der sehr niedrige Kammerdruck sorgt dafür, dass Sauerstoff, Stickstoff und Wasserdampf aus der Kammer entfernt werden. Hierdurch werden chemische Reaktionen während des Sputterprozesses vermieden, welche zu Unreinheiten oder Defekten in den Schichten führen könnten. Ebenso wird durch niedrigere Streuung eine hohe Reinheit beim Dampfen von amorphen Kohlefilmen erreicht.
Die Q150V Plus-Serie hat alle Vorteile der Q150T Plus-Serie, erreicht aber kleinere Korngrößen und dünnere Schichten, welche sich für höchstaufgelöste Anwendungen in der Elektronenmikroskopie eignen.
- Vollautomatischer Beschichtungsablauf
(inkl. Prozesslogexport als .csv-Datei über USB) - Eingebaute Turbopumpe, Vakuum bis 1 x 10-6 mbar
- Große Probenkammer Ø 150 mm
- Schnelle Beschichtungszyklen
- VE: Kohlefaden- oder Kohlestabverdampfung, Option zur Metallwiderstandverdampfung
- VS: Sputtern von Edelmetallen und oxidierenden Materialien
- VES: Kombigerät aus Kohlebeschichter und Sputter Coater
Weitere Informationen
Die Q150V Plus Serie ist in drei Konfigurationen erhältlich:
- Q150V E Plus – automatischer Kohlebeschichter mit Option für die Metallverdampfung.
- Q150V S Plus – automatischer Sputter Coater für Edelmetalle mit Option zur Beglimmung
- Q150V ES Plus – Kombigerät aus Kohlebeschichter und Sputter Coater
Die verschiedenen Kopfplatten für die jeweiligen Anwendungen sind in Sekunden 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 (max. 1000) mit allen Parametern nutzerspezifisch abspeichern. Durch die Vergabe von Zugriffsrechten sind bestimmte Parameter vor Veränderung durch Anwender geschützt. Als Administrator sind alle Einstellungen verfügbar. Per USB-Stick lassen sich Rezepte sowie Prozesslogs sichern.
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 Sputterstrom (mA) konstant gehalten. Dadurch kann bei hoher Probentopographie auch diffus und mit geringem Sputterstrom gearbeitet werden.
Der Rezipient lässt sich vollständig entfernen, was den Probenwechsel und die Reinigung vereinfacht.
Funktionsprinzip Kohlebeschichter
Dünne leitfähige Schichten aus Carbon/Kohlenstoff werden durch Widerstandsverdampfung von Kohlefäden oder Kohlestäben erzeugt. Dabei wird die Kohlenstoffquelle von einem Strom (1-90 A) durchflossen, wodurch sich diese stark erwärmt bis hin zu einer Temperatur bei dem Kohlenstoff verdampft.
Die Freisetzung von Kohlenstoff (aus Kohlestab o. Kohlefaden) erfolgt in der Q150V-Serie entweder gepulst oder kontinuierlich. Beide Prozesse können mit und ohne Kontrolle durch einen Schichtdickenmonitor erfolgen. Durch Verwendung von Kohlefäden können Schichtdicken bis zu 20 nm erreicht werden, mit Kohlestäben etwa 3 - 15 nm. Die Schichtqualität ist jedoch, anders als bei der Vorvakuumserie Q150R, nicht vergleichbar. Reproduzierbare hochwertige Kohlenstofffilme für die Hochauflösung, EBSD oder Trägerfilme für TEM-Anwendungen können nur mittels Kohlestabverdampfung erzeugt 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 Targets 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. Somit auch die zu beschichtende Probe.
Durch den Einsatz der Turbopumpe und einer speziellen Stromversorgung ist es auch möglich unedle Metalle zu sputtern. Diese haben den Vorteil, dass sie eine kleinere Korngröße haben und sind damit für die Hochauflösung im REM nutzbar. Um Metalle wie Chrom sputtern zu können, muss zum einen die Oxidschicht vom Target entfernt (benötigt Strom von bis zu 200 mA) und zum anderen Sauerstoff frei gearbeitet werden.
Spezifikationen
Q150V S / E / ES Plus | |
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Abmessungen | 585 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 133 mm H |
Implosionsschutz | Polyethylenterephthalat (PET) - Zylinder |
Bildschirm | 115.5 mm x 86.4 mm (aktive Fläche) kapazitives Touch-Farbdisplay |
Benutzeroberfläche | Intuitive vollständige grafische Oberfläche Touch-Screen, inklusive Log der letzten 1000 Beschichtungsvorgänge und USB-Schnittstelle |
Sputtertarget | 57 mm Ø x 0.3 mm dickes Chrom (Cr)-Target (nur in VS/VES) |
Vakuum | |
Turbomolekularpumpe | Intern, 70 l/s luftgekühlt |
Drehschieberpumpe | 50 l/min. 2-stufige Drehschieberpumpe mit Ölnebelfilter und Anschlussmaterial – separat zu bestellen AG-DS102 |
Vakuummessung | Wide range gauge |
typisches Endvakuum | ∼1x10-6 mbar * |
Abpumpzeit | 5x10-6 mbar * in 30 min |
Druckbereich Sputtern | Zw. 5x10-3 und 5x10-1 mbar |
Probenbühne | 50 mm Ø rotierende Bühne. Platz für 6 Probenstubs, 8–20 UPM. Alternative Probenbühnen unter Optionen und Zubehör. |
Anwendungen | |
Sputtern | 0–150 mA Prozesssteuerung mit optionalem Schichtdickenmonitor oder nach programmierter Zeit. Die maximale Sputterzeit beträgt 60 Minuten ohne Bruch des Vakuums. |
Kohleverdampfung | robustes, „ripple free“ Netzteil mit Puls Verdampfung für reproduzierbare Kohlenstoffverdampfung aus Stab- oder Fadenquellen. Stromimpuls: 1–90 A |
Metallverdampfung/ | 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 nach oben erfolgen. |
Weitere Informationen | |
Gase | Argongas, 99.999% (nur VS und VES), Stickstoffgas zur Belüftung (optional) |
Stromversorgung | 90–250 V 50/60 Hz 1400 VA inkl. Drehschieberpumpe. 110/240 V Spannung wählbar. |
Konformität | CE-Konformität: Blindleistungskompensation. Erfüllt die geltenden Vorschriften (CE-Zertifizierung). |
Optionen und Zubehör | |
10879 | Kohlestab-Verdampfungseinsatz für 3,05 mm Ø Stäbe (nur VE und VES). Inklusive Spitzer, Keilwerkzeug und Kohlestäbe 3,05 mm Ø x 300 mm (Packung 10 St.) |
10262 | Glimmentladung-Einsatz zur Modifizierung von Oberflächeneigenschaften (z.B. hydrophob zu hydrophil) (nur VS und VES), nachrüstbar. |
10726 | Zusätzliches Sputterkopfteil für schnellen Materialwechsel (nur VS und VES). |
10360 | 'Rotacota': planetarische Probenbühne (Drehgeschwindigkeit 8–20 RPM). 50 mm 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. |
10429 | Extra hoher Glasrezipient (214 mm h x 165 mm Ø), Implosionsschutz, empfohlen für einen erweiterten Abstand von Beschichtungsquelle zu Probenoberfläche |
10731 | Pumpstutzen für Vakuumschlauchanschluss, Winkel 90°, drehbar, falls Abstellfläche nicht min. 55 cm tief ist. |
* bei sauberem System und Belüften mit Stickstoffgas
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