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Sputter Coater mit großer Probenkammer

Q300T Plus-Serie von Quorum Technologies

Die Sputter Coater (Metall-/Kohlebedampfer) der Q300T Plus-Serie sind modular aufgebaute vollautomatische Beschichtungsanlagen mit großem Rezipienten für feinkörnige Schichten für REM, TEM und die Dünnschichttechnik. Das Gerät ist in drei Versionen erhältlich.

Eigenschaften

Vollautomatischer Beschichtungsablauf
(inkl. Prozesslogexport als .csv-Datei über USB)
Eingebaute Turbopumpe, Vakuum bis 5 x 10^-5 mbar
Extra große Probenkammer Ø 300 mm
Schnelle Beschichtungszyklen
Q300T T Plus: Sputter Coater mit 3 Targets
Q300T D Plus: Sputter Coater mit 2 Targets zur sequentiellen Beschichtung
Q300T ES Plus: Kombigerät aus Sputter Coater, Kohlebeschichter und Metallverdampfer

Weitere Informationen

Der Q300T T Plus Sputter Coater bietet die Möglichkeit große Proben bis 20 cm zu beschichten. Das Modell Q300T D Plus kann eine Probe sequenziell mit zwei unterschiedlichen Materialen besputtern und so Multi-Layer-Systeme realisieren (bis zu 5 Schichten). Der Q300T ES Plus ist durch austauschbare Beschichtungskopfteile in der Lage sowohl als Metall-/Kohleverdampfer als auch als Sputter Coater zu fungieren.

Q300T T Plus: Sputter Coater für Edelmetalle und oxidierende Metalle mit 3 Targets, für Beschichtung von Proben mit max. 20 cm Durchmesser
Q300T D Plus: Sputter Coater für Edelmetalle und oxidierende Metalle mit 2 Targets für sequentielle Beschichtung von Proben mit max. 15 cm Durchmesser.
Q300T ES Plus: Metallbedampfung, Kohlebeschichter und Sputter Coater für Edelmetalle und oxidierende Metalle für Beschichtung von Proben mit max. 15 cm Durchmesser (Metallverdampfung) oder ca. 10 cm für Kohle/Sputter.

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 Sputterstorm (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 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 effektiver 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. Auch die zu beschichtende Probe. Das Modell Q300T T Plus verfügt über drei Magnetronsputterköpfe mit optimierter Anordnung zur homogenen Beschichtung von großflächigen Proben (max. 20 cm Durchmesser). Die Variante Q300T D Plus besitzt zwei Sputterköpfe und ermöglicht so ein sequentielles Beschichten mit zwei Materialien und einer gesamt Prozesszeit von bis zu 300 Minuten ohne Vakuumbruch.

Spezifikationen

Spezifikationen Q300T T/ D / ES Plus
Abmessungen	590 mm B x 535 mm T x 420 mm H (Höhe mit geöffnetem Kopfteil: 772 mm)
Gewicht	36,5 kg
Rezipient	Borosilikatglas 283 mm Ø (innen) x 127 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	Q300T T Plus – inkl. 3 Chromtargets Q300T D Plus – inkl. 1 Chromtarget und 1 Goldtarget Q300T ES Plus – inkl. 1 Chromtarget
Vakuum
Turbomolekularpumpe	Intern, 70 l/s luftgekühlt
Drehschieberpumpe	50 l/min. 2-stufige Drehschieberpumpe mit Ölnebelfilter und Anschlussmaterial – separat zu bestellen AG-DS102
Vakuummessung	Pirani Vakuummessröhre, Anzeige max. 5 x 10^-4 mbar, danach „High Vacuum“ (”Full Range Gauge” Penning-Messröhre als Option)
typisches Endvakuum	∼5x10^-5mbar^*
Druckbereich Sputtern	Zw. 5x10^-3 und 5x10^-2 mbar^*
Probenbühne	- rotierender Probentisch 8“ (Q300T T Plus) - rotierender Probentisch 4“ (Q300T D/ES Plus) 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. Q300T T Plus - 3 Magnetronköpfe für gleichmäßige Beschichtung von großen Flächen, Ø ca. 20 cm Q300T D Plus - 2 Magnetronköpfe für sequentielle Beschichtung (bis zu 5 Schichten) mit 2 verschiedenen Materialien ohne Vakuumbruch. Q300T ES Plus - 1 Magnetronkopf für gleichmäßige Beschichtung von Flächen Ø ca. 10 cm.
Kohleverdampfung (nur Q300T ES Plus)	robustes, „ripple free“ Netzteil mit kontinuierlich oder Impuls-Verdampfung für reproduzierbare Kohlenstoffverdampfung aus Stab- oder Fadenquelle. Strom: 1–90 A (Beschichtung von Flächen Ø ca. 10 cm)
Metallverdampfung (nur Q300T ES Plus)	Zur thermischen Verdampfung von Drähten oder aus Schiffchen/Körbchen (Molybdän/ Wolfram) für gleichmäßige Beschichtung von Flächen Ø ca. 15 cm.
Weitere Informationen
Gase	Argongas, 99.999%
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
10596	Extra hoher Glasrezipient (214 mm h x 283 mm Ø), empfohlen für größeren Abstand Sputterquelle/Probenoberfläche bei hohen Proben inkl. Dichtungen.
AL410-414	Halter für 9 TEM-Netzchen/Grids
12996 (nur Q300T ES Plus)	Probenbühne mit Planetengetriebe und 3 rotierenden Probenteller (je 92 mm Ø)
10067	Probentisch, 50 mm Ø, Aufnahme für 6 Stiftprobenhaltern (gehört zum Lieferumfang)
10788	Probentisch, 10 cm Ø für Aufnahme von 18 Stiftprobenhaltern
10360	„RotaCota“ planetarischer Probentisch mit variabel einstellbarem Kippwinkel, Ø 50 mm, Aufnahme für 6 Stiftprobenhaltern. Erfordert extra hohen Glasrezipient 10596!
10357	Probentisch bis 90° kippbar, Ø 50 mm, Aufnahme für 6 Stiftprobenhaltern
10358	Probentisch mit Aufnahme für 2 Objektträger 75 mm x 25 mm oder 8 Stiftprobenhalter
12043	Probentisch mit Aufnahme von 9 Stück 20 x 20 mm Deckgläschen. Die Tischplatte lässt sich leicht von der Tischachse lösen, inkl. Mechanik für erleichterte Entnahme.
12305	Probentisch, 70 mm Ø für 4 Stück 25 mm Ø Stiftprobenhalter mit Fixierschraube. Kann auch auf planetarische Probenbühne 10360 montiert werden.
10808	Probentisch für 8 Stück 25 – 30 mm Ø Schliffe inkl. polierter Messingplatte mit Markierung für Schliffidentifizierung.
11856	Probentisch für 14 Stück 25 – 30 mm Ø Schliffe inkl. polierter Messingplatte mit Markierung für Schliffidentifizierung.
10787	Probentisch, einstellbar für 2“, 3“ & 4“ Wafer inkl. Aufnahme von 18 Stiftprobenhaltern.
10810	Probentisch für 4“ & 6“ Wafer, einstellbar, wird mit 10882 Probenteller für 27 Stiftprobenhalter geliefert
10882	Probenteller, 150 mm Ø für 27 Stiftprobenhalter
10428	Penning Vakuum-Messröhre „full range“ für Anzeige im Hochvakuumbereich
10994 (nur Q300T D Plus)	Rotierender Probentisch für 6“ Wafer inkl. Stoppmechanik für Target A oder B
10779 (nur Q300T D Plus)	2 Schichtdickenmonitore für die Steuerung der Schichtdicke von unterschiedlichen Materialien bei sequentieller Beschichtung
10454 (nur Q300T ES Plus)	Schichtdickenmonitor für die Steuerung der Schichtdicke
11520 (nur Q300T T Plus)	Schichtdickenmonitor für die Steuerung der Schichtdicke
12937(nur Q300T ES Plus)	Schichtwiderstandsmonitor zur Steuerung des Schichtwiderstands durch Metallverdampfung (Messbereich 20 Ω – 1 KΩ)
12624 (nur Q300T T Plus)	Probentisch für rechteckige 6“ Wafer/Masken

Anwendungen

Abscheidung dünner Kohlenstoffschichten Carbon Coater / Kohlenstoffbedampfer werden zur Abscheidung dünner Kohlenstoffschichten auf Substratoberflächen eingesetzt. In der Elektronenmikroskopie wird die Kohlebedampfung benutzt, um elektrisch nicht-leitende Oberflächen leitfähig zu machen. Die Beschichtung mit Kohlenstoff wird wegen der geringen Absorption von Röntgenstrahlung in der Elementanalyse bei EDX und WDX eingesetzt.

Auftragung dünner Metallschichten Sputter Coater werden zur Abscheidung einer dünnen Metallschicht auf Substratoberflächen eingesetzt. Dies findet Anwendung in der REM, TEM und Dünnschichttechnik. In der Elektronenmikroskopie benutzt man das Sputtern, um elektrisch nicht-leitende Oberflächen 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 Schichten sind möglichst dünn, aber effektiv elektrisch leitend und haben eine Schichtdicke von ca. 3 - 20 nm.

Sputter Coater und Dünnschicht-Anwendungen Sputter Coater können natürlich auch für andere Dünnschicht-Anwendungen eingesetzt werden wie beispielsweise für die elektrisch leitfähige Beschichtung von Glaskapillaren oder sonstigen Oberflächen, die Erzeugung metallischer Mehrschichtsysteme oder die definierte Beschichtung von bestimmten Sonden wie Cantilevern.

Vorteile von Sputtern und Bedampfen bei Hochvakuum Seit einigen Jahren setzen sich die Chrom- oder Hochvakuum-Sputter Coater mehr und mehr durch. Die Vorteile sind ein weitgehendes "sauberes" Vakuum durch Einsatz einer 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 nur mit Vorvakuum nicht möglich waren. Ebenso können bei besserem Vakuum Trägerfilme oder Oberflächenrepliken für TEM Anwendungen hergestellt werden. Das Hochvakuum ermöglicht die Herstellung von sehr dünnen amorphen Kohlefilmen.