在半導體、新型顯示、超導材料及功能氧化物器件的前沿研究中,多層異質結構薄膜與超晶格材料的制備對鍍膜設備提出了更高要求:不僅要實現納米級膜厚控制,還需在超高真空環境下完成多材料、多工藝的無污染切換。傳統單腔體設備受限于交叉污染與破真空換樣,難以滿足復雜多層膜研發需求。多腔體磁控濺射系統(Cluster Sputtering System)采用模塊化多腔室集群設計,通過中央傳輸腔與自動機械臂實現樣品在真空環境下的跨腔傳遞,將襯底預處理、多靶材濺射、原位清洗、退火氧化等工序集成于同一真空互聯平臺,是科研院所與高科技企業開展先進薄膜材料研究及中試放大的核心裝備。
工作原理與系統架構
多腔體磁控濺射系統基于物理氣相沉積(PVD)磁控濺射原理:在高真空腔室內充入惰性/反應性氣體(如Ar、N?、O?),高壓電場使氣體電離形成等離子體,氬離子轟擊陰極靶材表面,將靶材原子濺射出來沉積到加熱的襯底上形成薄膜。區別于單腔設備,本系統設置獨立的進樣腔(Load-Lock)、中央傳輸腔及多個工藝腔室:
樣品經由Load-Lock腔預抽真空后進入中央傳輸腔;
六軸或SCARA機械臂將樣品按工藝配方自動送入指定工藝腔;
各工藝腔可分別配置直流/脈沖直流/射頻(RF)/高功率脈沖磁控濺射(HiPIMS)電源及不同材質靶材;
樣品全程不暴露于大氣,杜絕水汽氧氣污染,保障界面純凈度。

北京德儀天力多腔體磁控濺射系統核心特點
北京德儀天力科技推出的DE3000/DE5000系列多腔體磁控濺射系統,針對科研探索、中試及小批量生產需求深度定制,主要特點如下:
?? 模塊化多腔室集成
支持配置2~6個以上獨立工藝腔,可分別承擔金屬濺射、氧化物/氮化物反應濺射、電子束蒸發、ALD、離子束清洗或原位氧化等工藝,各腔獨立抽真空,避免不同材料交叉污染。
?? 超高真空性能
工藝腔極限真空度可達優于5×10?? Torr(≈6.7×10?? Pa),配備分子泵+機械泵+低溫捕集(可選),殘余氣體本底極低,適合制備高純度金屬及敏感氧化物薄膜。
?? 多靶兼容與高精度控厚
單腔可配置2″/3″/4″磁控濺射靶(最多可達6~12個靶位),兼容DC/RF/脈沖電源;基片可旋轉、加偏壓、加熱(最高600℃~900℃可選),膜厚均勻性優于±3%(6英寸范圍內),最小可控膜層厚度可達亞納米級。
?? Load-Lock快速進樣與全自動傳輸
標配真空鎖進樣室與全自動樣品傳遞機械臂,換樣無需破工藝腔真空,大幅縮短實驗周期,提高工藝重復性;可選配EFEM(設備前端模塊)適配潔凈間環境。
?? 智能PLC+PC控制
全流程觸摸屏/工控機操作,支持多組工藝配方存儲、參數自動記錄與追溯,具備互鎖保護、故障報警及遠程診斷功能,降低操作門檻。
?? 廣泛材料適應性
可沉積各類金屬(Au、Ag、Cu、Al、Ti、Pt、Nb、Ta等)、半導體(ZnO、IGZO等)、介質/氧化物(SiO?、Al?O?、TiO?、HfO?等)、氮化物(Si?N?、AlN等)及合金膜(通過共濺射調控組分)。
典型應用領域
| 應用領域 | 典型薄膜/器件示例 |
|---|---|
| 半導體/微電子 | 擴散阻擋層、柵介質、金屬互連、超導量子比特芯片(Al/AlOx/Nb等) |
| 自旋電子學 | 磁隧道結(MTJ)、GMR多層膜、Heusler合金膜 |
| 超導與量子材料 | NbN、NbTiN超導薄膜,約瑟夫森結制備 |
| 光學鍍膜 | 增透膜、高反膜、ITO透明導電膜、介質濾光片 |
| 能源材料 | 鈣鈦礦電池傳輸層、鋰電固態電解質薄膜、催化劑薄膜 |
| 高校/研究所 | 新材料探索、異質結物理、二維材料轉移后處理 |
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北京德儀天力科技發展有限公司專注PVD薄膜沉積設備研發與制造,擁有完整的磁控濺射、電子束蒸發及熱蒸發產品線。多腔體磁控濺射系統提供從方案設計、腔體布局規劃、靶材配置到安裝調試、工藝培訓的交鑰匙服務,并可按用戶具體工藝需求(基片尺寸2″~12″、特殊氣氛反應濺射、原位表征接口等)進行非標定制。
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