Система Guardian™ контроля совместного напыления (контроллеры на основе эмиссионной спектроскопии электронного возбуждения)
Система Guardian™ контроля совместного напыления - точный контроль для передовых
технологий.
Контроллер Guardian совместного напыления на основе технологии эмиссионной спектроскопии электронного возбуждения (ЭСЭВ) значительно повышает воспроизводимость качества плёнки в процессе производства плёнок из диселенид галлия-индия-меди (CIGS). Прибор Guardian обеспечивает точный контроль скорости напыления в диапазоне 0,1-9999 Ä/с. Система работает с одним или двумя датчиками, имеет до 8 оптических вводов и управляет максимум восемью источниками напыления, обеспечивая возможность одновременного напыления до восьми материалов.
Уникальный ЭСЭВ-датчик Guardian (подана заявка на получение патента) более точно измеряет скорость напыления, не испытывая воздействия фоновых газов во время мониторинга CIGS-процессов. Программа под Windows® прибора обеспечивает простые настройку и управление процессами напыления тонких плёнок из нескольких материалов. Она полностью совместима с датчиками INFICON Sentinel®, что упрощает интеграцию в существующие системы. Контроллер Guardian совместного напыления идеально подходит для контроля одновременного совместного напыления нескольких материалов в таких приложениях как CIGS для фотоэлектрической энергетики, молекулярно-пучковая эпитаксия и сверхпроводящие тонкие плёнки.
Общие сведения о системе Guardian™
В состав полностью укомплектованной системы Guardian входят, по меньшей мере: один детектор, оптический фильтр, интерфейсный блок/контроллер, ПК (поставляет пользователь) с ПО Guardian. Эмиссионная спектроскопия электронного возбуждения (ЭСЭВ) используется, как правило, для контроля напыления нескольких материалов, поэтому в состав большинства ЭСЭВ-систем входят дополнительные датчики, детекторы, оптические устройства, например делители луча, и измерители на основе кристалла кварца (QCM) для калибровки или регулирования скорости напыления некоторых материалов. На рисунке 1 схематично показана типичная конфигурация системы Guardian. В этой системе Guardian контролирует скорость напыления четырёх материалов, используя технологию ЭСЭВ для трёх материалов и измеритель на основе кристалла кварца для четвёртого (Типичная конфигурация для напыления диселенид галлия-индия-меди (CIGS) в приложениях фотоэлектрической энергетики).
Преимущества системы контроля совместного напыления Guardian™
- Одновременные мониторинг и управление напылением максимум восьми материалов
- Скорость напыления в диапазоне от 0,1 до 9999 Ä/с
- Интегрированный ЭСЭВ и QCM контроль процесса напыления тонких плёнок
- Оптимально подходит для процесса напыления тонких плёнок из диселенид галлия-индия-меди (CIGS)
Конфигурация системы контроля совместного напыления Guardian для ваших нужд
Чтобы сконфигурировать систему guardian контроля совместного напыления, проанализируйте следующее: Какие длины первичной и вторичной волн эмиссии соответствуют напыляемым материалам? Если пики, соответствующие разным материалам, расположены близко один к другому, возможно потребуется мониторинг длины вторичной волны эмиссии, которая имеет меньшую интенсивность сигнала. В процессе напыления какие фоновые газы присутствуют в вакуумной камере и какие длины волн излучения соответствуют этим газам? Если излучение фоновых газов взаимодействует с напыляемыми материалами, рекомендуется использовать датчик с компенсацией влияния этих газов. ЭСЭВ – это наиболее эффективная технология с уникально определяемыми спектрами атомных частиц. Молекулярные частицы, создающие нестабильное излучение или излучающие в широком спектре, с высокой точностью измерить невозможно. Не рекомендуется применять технологию ЭСЭВ для органических материалов. Эти и другие факторы определяют оптимальную конфигурацию ЭСЭВ-системы для каждого конкретного приложения. Есть опубликованные статьи, в которых учитываемые факторы рассмотрены более подробно. При конфигурировании ЭСЭВ-системы обращайтесь к специалистам "Вакуум Техно" для всестороннего обсуждения вашего конкретного приложения.
Стандартный датчик имеет термоэлектронный катод, расположенный вблизи потока распыляемого материала. Испускаемое излучение передаётся по световоду детектору. Фильтр на входе детектора пропускает излучение только с конкретной, представляющей интерес, длиной волны. Такой датчик хорошо работает только в условиях высокого вакуума.
Датчик с компенсацией влияния газов имеет второй катод в дополнение к стандартному датчику. Этот второй катод расположен так, что взаимодействует только с фоновыми газами, а не потоком распыляемых материалов. Затем ПО Guardian вычитает сигнал, создаваемый фоновыми газами, из полезного сигнала, что значительно повышает стабильность измерений. Если излучение фоновых газов, например H20 или C02, искажает сигнал, создаваемый напыляемыми материалами, рекомендуется использовать датчик с компенсацией влияния этих газов.
В детекторе используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) для преобразования оптического сигнала от датчика в дискретный сигнал высокого разрешения. Фильтр на входе детектора пропускает излучение только с длиной волны, соответствующей представляющему интерес материалу. Детектор имеет встроенный держатель стандартных фильтров диаметром 25 мм. В системе напыления одного материала блок оптического детектора можно установить прямо на вакуумном вводе. В системе напыления нескольких материалов можно использовать делитель луча для согласованной передачи оптического сигнала от одного датчика нескольким детекторам. Коэффициент усиления каждого детектора настраивается отдельно, что позволяет оптимизировать рабочие характеристики для разных материалов.
Пользователи, имеющие опыт работы с устройствами управления оптическим лучом, могут без труда конструировать и создавать свои собственные делители луча, используя стандартные компоненты, выпускаемые многими производителями. Для получения наилучших результатов рекомендуем делить основной луч не более чем на 3-4 луча. Мы предлагаем волоконно-оптический делитель луча, расщепляющий основной оптический луч датчика на 2-4 луча. Если у вас другие требования – обращайтесь к нашим специалистам.
На входе каждого детектора установлен фильтр, пропускающий излучение только с определённой длиной волны, как правило, это длина первичной или вторичной волны эмисии материала, представляющего интерес. Фильтры с узкой полосой пропускания отсекают излучение со смежными длинами волн, но пропускают лишь часть излучения с нужной длиной волны. Выпускается большое число разных оптических фильтров, наши фильтры отличает оптимальный баланс между полосой пропускания и интенсивностью излучения, пропускаемого фильтром, для большинства приложений.
Контроллер Guardian предоставляет питание для 1-2 датчиков и максимум 8 оптических детекторов, выходные сигналы управления максимум 8 источниками и функции дискретного ввода-вывода (12 реле, 12 логических входов). Контроллер также служит цифровым интерфейсом между всеми этими функциями и ПК. Выпускаются две модели контроллера: базовый контроллер (782-900-031) использует один датчик, вторая модель (782-900-050) работает с двумя датчиками. Обе модели могут работать со стандартным датчиком или с датчиком, компенсирующим влияние газов.
ПО Guardian предоставляет все функции, необходимые контроллеру совместного напыления нескольких слоёв, имеющему восемь выходов и работающем с восемью датчиками. На любом этапе процесса напыления возможно отображение настроек параметров процесса, численных данных и графиков.
Последним недостающим компонентом ЭСЭВ-системы является ваш ПК и ПО Guardian, поставляемое в комплекте каждого контроллера. Эта программа предоставляет все возможности, необходимые для настройки и управления ЭСЭВ-системой с целью осуществления процесса напыления тонких плёнок из нескольких материалов.
Это ПО можно использовать с измерителем на основе кристалла кварца, например с измерительным преобразователем Q-pod или платой SQM-242, для калибровки ЭСЭВ по показаниям измерителя QCM или для контроля процесса напыления. Дополнительные платы SQM-242 и SAM-242 также можно использовать для калибровки и управления аналоговыми устройствами.
Принцип действия технологии эмиссионной спектроскопии электронного возбуждения
Работа контроллера Guardian базируется на технологии эмиссионной спектроскопии электронного возбуждения (ЭСЭВ) – очень эффективном методе контроля свойств тонких плёнок в процессе напыления многослойных плёнок. Осаждаемый материал возбуждается термоэлектронным эмиттером и испускает фотоны. Свет проходит через оптический фильтр и попадает в детектор с ФЭУ, который измеряет интенсивность излучения с определённой длиной волны. Затем Guardian формирует сигнал управления источником, распыляющим этот материал. При напылении нескольких материалов используются дополнительные детекторы с соответствующими оптическими фильтрами.
Технические характеристики
Датчики
|
Датчики |
Датчик Guardian, патент #7719681 |
|
Рабочее давление |
< 5 x 10-4 торр |
|
Температура |
макс. 450 °С во время работы и/или при прогреве |
|
Размер (приблизительный) |
19 x 32 x 45 мм |
|
Срок службы катода (типичный) |
1000 ч |
|
Соединение датчика с вакуумным вводом |
Негибкая трубка из нержавеющей стали регулируемой длины в диапазоне 175-550 мм |
Детектор
|
Фотоэлектронный умножитель |
Hamamatsu R7518 или аналогичный |
|
Спектральная чувствительность |
185-730 нм |
|
Предел чувствительности |
Мощность входного оптического излучения больше 5 фВт |
|
Коэффициент усиления ФЭУ |
103-107 (детекторы настраиваются по отдельности) |
|
Дискретность вывода |
20 бит |
|
Устройство оптического входа |
Встроенный держатель фильтров диаметром до 25 мм и толщиной до 5 мм |
|
Размер |
50 х 140 х 70 мм, монтажные отверстия с 3 сторон (имеются монтажные кронштейны – не входят в стандартный комплект) |
Контроллеры
|
Контроллеры |
782-900-031: работает с одним датчиком |
|
Датчики |
016-600-G22: стандартный датчик 22” |
|
Детекторы |
8 каналов оптических детекторов |
|
Управляющие выводы |
8 выводов управления источниками, 0-10 В постоянного тока, задаются через программу |
|
Дискретный ввод-вывод |
12 выводов реле и 12 логических вводов |
|
Электропитание |
100-240 В, 50/60 Гц, 150 Вт |
|
Размер |
483 х 89 х 305 мм |
|
Соответствие требованиям |
CE |
|
Интерфейс пользователя ПО: |
Программа настройки под Windows® входит в комплект поставки контроллера |
|
Отображаемые данные в ПО |
4-разрядный цифровой индикатор для всех каналов, диапазон 0,001-9999 Ä/с, графическое двухкоординатное X-Y отображение с прокруткой и выбираемым масштабом |
Компьютер
|
Поставляет пользователь: |
Любой ПК под управлением ОС Windows® Vista/XP/2000 с интерфейсом Ethernet или RS-232 |
Рекомендации по конфигурации
Guardian использует технологию эмиссионной спектроскопии электронного возбуждения (ЭСЭВ) для обнаружения и мониторинга напыления тонких плёнок. Это особенно полезно для приложений с напылением диселенид галлия-индия-меди (CIGS). В состав полностью укомплектованной системы Guardian входят: контроллер Guardian, ЭСЭВ-датчик с соответствующим кабелем питания катода, оптический детектор с соответствующим кабелем и фильтр. Один датчик позволяет контролировать напыление до четырёх материалов (два датчика – 8 материалов), используя дополнительный делитель луча и соответствующее число детекторов. Прибор Guardian также можно подключить к измерительной системе на основе кристалла кварца, например Q-pod или SQM242, для автоматической калибровки с помощью ПО Guardian. Следующий пример поможет выбрать конфигурацию и дополнительные принадлежности для построения полностью укомплектованной системы Guardian.
Информация для заказа
Контроллер Guardian (выберите один)
|
782-900-031 |
Контроллер Guardian для одного датчика (стандартного или датчика, компенсирующего влияние газов) |
|
782-900-050 |
Контроллер Guardian для двух датчиков (стандартного или датчика, компенсирующего влияние газов) |
ЭСЭВ-датчик (выберите один)
|
016-600-G22 |
Вакуумный ввод с одним стандартным датчиком Guardian 4 мА в сборе, 539 мм, фланец CF40 |
|
016-601-G22 |
Вакуумный ввод со стандартным датчиком Guardian, компенсирующим влияние газов, 4 мА в сборе, 539 мм, фланец CF40 |
Делитель луча (не входит в стандартный комплект)
|
782-900-034 |
Волоконно-оптический делитель луча Guardian (1:3) – длина 400 мм |
|
782-900-034-x-yyy |
Волоконно-оптический делитель луча Guardian (1:х) – длина ууу мм |
Кабель катода
(выберите один для каждого датчика)
Кабель, подключающий вакуумный ввод со стандартным датчиком с одним катодом к контроллеру Guardian. Новая конструкция надёжно присоединяется к вакуумному вводу.
|
600-1406-P10 |
Кабель Guardian для одного катода, 3 м |
|
600-1406-P40 |
Кабель Guardian для одного катода, 12 м |
Кабель, подключающий вакуумный ввод с датчиком, компенсирующим влияние газов, к контроллеру Guardian.
|
600-1407-P10 |
Кабель Guardian для двух катодов, 3 м |
|
600-1407-P40 |
Кабель Guardian для двух катодов, 12 м |
Оптический детектор
(выберите нужное количество)
|
782-900-030 |
Блок оптического детектора Guardian Работает вместе с оптическим фильтром для выделения и обнаружения излучения от датчика, соответствующего осаждаемому материалу, представляющему интерес. Оптические фильтры приобретают отдельно. |
Кабель для оптического детектора
(выберите нужное количество и длину)
Кабель, подключающий оптический детектор к контроллеру Guardian.
|
782-505-065 |
Кабель детектора Guardian, 3 м |
|
782-505-065-40 |
Кабель детектора Guardian, 12 м |
Оптические ЭСЭВ фильтры Guardian
(выберите нужное количество и длину волны)
Пропускает к оптическому детектору излучение только с выбранной длиной волны. Это позволяет контроллеру Guardian осуществлять мониторинг отдельного распыляемого материала. Можно заказать другие модели фильтров.
|
782-900-035-202 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 202 нм (Zn) |
|
782-900-035-241 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 241 нм (Со) |
|
782-900-035-252 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 252 нм (Si) |
|
782-900-035-265 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 265 нм (Ge, Pt, Ta, Ir) |
|
782-900-035-267 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 267 нм (Au) |
|
782-900-035-294 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 294 нм (Hf) (Ga [при использовании датчика, компенсирующего влияние газов]) |
|
782-900-035-304 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 304 нм (Ba, In [при использовании датчика, компенсирующего влияние газов]) |
|
782-900-035-325 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 325 нм (Cu, Cd, Ag) |
|
782-900-035-358 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 358 нм (Nb, U, Cr) |
|
782-900-035-364 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 364 нм (Ti, Pb) |
|
782-900-035-396 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 396 нм (AI) |
|
782-900-035-417 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 417 нм (Ga) |
|
782-900-035-451 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 451 нм (In) |
|
782-900-035-460 |
Оптический фильтр Guardian – центральная длина волны – 460 нм (Sr) |
|
782-900-070 |
Монохроматор |
Запасные части для новых узлов в составе вакуумного ввода и датчиков 4 мА
Номер для заказа: 016-600-Gxx и -601 –Gxx
|
016-400-G1 |
Датчик потока, 4 мА, высокая скорость для узла в составе вакуумного ввода и датчика, номер для заказа: 016-600-Gxx |
|
016-400-G2 |
Датчик потока, 4 мА, стандартная скорость для узла в составе вакуумного ввода и датчика, номер для заказа: 016-600-Gxx |
|
016-400-G5 |
Датчик, компенсирующий влияние газов, 4 мА, для узла в составе вакуумного ввода и датчика, номер для заказа: 016-601-Gxx |
|
016-400-G6 |
Датчик потока, 4 мА, для узла в составе вакуумного ввода и датчика, номер для заказа: 016-601-Gxx |
|
016-201-G1 |
Эмиттер в сборе для всех датчиков 016-400-Gx, используемых в моделях 016-600-Gxx и -601 -Gxx |
|
782-900-038 |
Фотоэлектронный умножитель Guardian. Служит для замены ФЭУ в оптическом детекторе. |
|
016-509-G22 |
Кабель для вакуума к ЭСЭВ датчику Guardian, 4 мА, длина 559 мм, можно заказать кабель другой длины. |
Запасная часть для датчиков, снятых с производства
|
782-530-015 |
Катод датчика Guardian (для снятых с производства датчиков 782-900-036 и -056) Сменные катоды для ЭСЭВ датчиков. Датчик, компенсирующий влияние газов, использует два катода. |