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UNIVEX Coating Process

Processus de revêtement UNIVEX

Processus de revêtement en couches minces UNIVEX

UNIVEX regroupe des systèmes de revêtement multi-usages destinés au dépôt physique en phase vapeur (VPD).

Les propriétés des couches minces dépendent de la technologie utilisée pour les créer. Différents paramètres du processus influencent le comportement d'une couche mince. Nos systèmes UNIVEX permettent une variété de méthodes de revêtement et de traitements de substrat. Nos systèmes de revêtement Leybold reposent sur une conception modulaire qui permet de répondre aux besoins spécifiques des clients.

Divers processus de dépôt UNIVEX

Evaporation thermique

Process thermal evaporation

Thermal or resistive evaporation is the most established method of depositing thin films. This technique is used in a high vacuum chamber such as our UNIVEX system. A single thermal evaporator consists of two water-cooled current feedthroughs connected by source like boat or filament. The material will be placed into the source, due to power being applied the temperature rises till the material is evaporated. 

Process thermal evaporation

Our standard thermal evaporation packages come in either a single, dual or dual independent configuration, suitable for single or co-deposition.

A wide range of materials can be deposited with thermal evaporation technology such as gold, silver, aluminium copper and many others.

Evaporation par faisceau d'électrons

Electron beam evaporation is another well-established evaporation technology which is used in a high vacuum environment. The material to be evaporated is located inside a copper crucible. 

E-beam evaporation

An energized electron beam is generated from a tungsten filament and deflected by magnetic fields into a pocket in the crucible. The energy of this electron beam is applied to the material, which is then evaporated or sublimated.

E-beam evaporation

The electron beam gun can have several configurations. Single or multi pocket crucibles with different capacities are available. 

Various power supplies allow the evaporation of materials with high melting points (e.g. Mo) or even the implementation of processes with high deposition rates.

Evaporation de matières organiques

An organic evaporator is also known as Knudsen cell. It is an effusion evaporator for evaporating material with low partial pressure which requires precise temperature control, in order to deposit functional thin films.

The material is placed into a crucible which can be made from e.g. quartz or ceramic. Electrical heating is used to heat up the material until it evaporates. For temperature control, the evaporator contains an integrated thermocouple. This kind of source is very suitable for evaporating organic materials.

Process organics evaporation

Pulvérisation

Magnetron sputtering is a highly useful and productive way to deposit difficult to evaporate or complex materials onto various substrates.

Leybold uses high-quality, stainless steel body, cylindrical or rectangular magnetrons in our sputtering deposition systems. We recommend throttling pressure control valves coupled with our high accuracy, ceramic diaphragm gauges for sputtering pressure control and reproducible processes.

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Sputtering

Pulvérisation à courant continu

La pulvérisation à courant continu (CC) est souvent utilisée pour les matériaux métalliques ou conducteurs comme l'aluminium (Al), le titane (Ti) et l'oxyde d'étain et d'indium (ITO).

Pour ces matériaux conducteurs, la pulvérisation à courant continu offre un taux de dépôt relatif plus élevé par rapport à la pulvérisation radiofréquence (RF) et est généralement préférable.

Pulvérisation radiofréquence

La pulvérisation radiofréquence (RF) est particulièrement utile pour la pulvérisation de matériaux non conducteurs ou céramiques tels que les oxydes ou les sulfures. Elle peut également être utilisée pour les matériaux conducteurs, mais présente un taux de dépôt plus faible que la pulvérisation à courant continu.

Souvent, la pulvérisation RF est utilisée pour le dopage superficiel pendant la co-pulvérisation avec un procédé à courant continu à taux plus élevé.

Pulvérisation réactive

La pulvérisation réactive consiste à partir d'un matériau cible élémentaire et d'y ajouter un gaz pour créer un nouveau matériau sur le substrat.

Il peut être difficile d'obtenir des oxydes, des nitrures et des sulfures d'une pureté adaptée à l'application visée. Il est plus économique de commencer par une cible métallique et de la faire réagir dans la chambre.

Pulvérisation à courant continu pulsé

La pulvérisation à courant continu pulsé (PDC) est utilisée dans les procédés de pulvérisation réactifs visant à créer des couches isolantes. Une contamination de la cible métallique par le gaz réactif peut se produire, ce qui entraîne un arc électrique et une perte de stabilité du plasma.

Le courant continu pulsé utilise l'inversion de tension alternative avec des impulsions haute fréquence pour fournir et maintenir une puissance relative plus élevée au niveau de la cible. Le nettoyage de l'accumulation d'isolant sur la surface cible permet d'obtenir des taux de dépôt plus élevés et un processus plus régulier.

Les alimentations PDC offrent généralement une suppression « active » d'arcs qui peut ajouter des impulsions inverses supplémentaires en cas de détection d'arcs.

Source d'ions

The ion source is a device which creates energetic ions which are directed towards a substrate. The ion sources are available as griddless and gridded type of source. They are commonly used for ion-beam-assisted deposition (IBAD), precleaning, modification and activation of substrate surface.

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Dépôt assisté par faisceau d'ions

In a deposition process, material arrives at the surface of the substrate with a flux, ionization potential and a specific temperature. These factors have a tremendous impact on the density, purity and crystallinity of the deposited film.

Using an ion source, extra energy can be applied to gas-phase material and the thin film via energetic ions. 

This influences film properties, such as adhesion, composition, internal film stress and crystallinity.

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Entrée de gaz du processus

Plusieurs processus de revêtement nécessitent une entrée de gaz, qui peut être de l'argon, de l'azote, de l'oxygène ou autre. Nous proposons des contrôleurs de débit massique et des traversées adaptés à ces applications.

Mesure de l'épaisseur de la couche

Divers instruments de mesure d'épaisseur de couche mince peuvent être installés sur les systèmes UNIVEX. Le choix dépendra des mesures nécessaires et du degré d'automatisation requis. En version standard, on utilise des systèmes à cristaux oscillants.

Ils comprennent un ou plusieurs capteurs avec ou sans obturateur. Le capteur est entraîné par un moniteur ou un contrôleur (mesure/contrôle du taux et de l'épaisseur).

Processus de dépôt UNIVEX supplémentaires

Traitement du substrat

Pour améliorer ou modifier les propriétés de la couche pendant son dépôt, différentes méthodes de traitement et de manipulation du substrat peuvent être appliquées.

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Rotation du substrat

La rotation est utilisée pour améliorer l'uniformité de la couche mince sur toute la surface du substrat. Nous proposons une large gamme de solutions possibles pour un ou plusieurs substrats, y compris des transmissions planétaires.

Combinaisons types possibles avec d'autres fonctions de manipulation de substrat :

  • Chauffage, refroidissement
  • Polarisation RF/CC
  • Réglage de la hauteur (de la source au substrat)
  • Inclinaison
  • Dépôt à incidence rasante (GLAD)
  • Volets orientables
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Chauffage du substrat

Substrate heating helps to prepare the substrate surface prior to deposition and supports the forming process of the deposited layers. Heating solutions up to 1000°C can be offered.

Substrate treatment

Refroidissement du substrat

Heat-sensitive substrates or masks require cooling during deposition. We offer substrate holders that can be water-cooled, LN2 cooled or used with special cooling liquids.

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Polarisation du substrat

Deposition supported by RF or DC biasing improves the adhesive properties and stoichiometry of the thin film. For this purpose, suitable substrate holders and power supplies are available.

Substrate treatment
Process sputtering
Substrate treatment

Transmissions planétaires

Our planetary drives are designed for customers' specific substrates and process requirements. 

The main substrate stage has a central axis of rotation. Around this axis several individual rotating planets are arranged. The certain position of a planet is always different while rotating on the central axis. This planetary arrangement improves the film uniformity. 

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Substrate treatment

Réglage de la hauteur (de la source au substrat)

The source to substrate distance is an important factor for different applications. It has an essential impact on the thin film property. Increasing the source to substrate distance influences the angle of incidence on the substrate. A right angle between the material flux and substrate surface optimizes the property of a thin film. 

Depending on the application, different modular components are available.

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Inclinaison du substrat

Tilting the substrate is used for different applications. Leybold can provide substrate stages which can be tilted manually and also automatically.

Substrate treatment

Dépôt à incidence rasante

Tilting the substrate during deposition, interesting structures/patterns (3D) can be created on the substrate. This technique is called Glancing Angle Deposition (GLAD).

Substrate rotation, tilting, heating and cooling are possible. This technique can be used, for example, with a thermal, an electron beam evaporator or a sputter source.

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Volets orientables

Grâce à notre support à volets orientables, il est possible de créer plusieurs échantillons avec différentes épaisseurs et propriétés de matériau.

Piège froid

Un piège froid peut être placé dans la chambre de traitement pour condenser les gaz sur une surface froide appropriée. Cette méthode permet la réduction des molécules dans la chambre et raccourcit le temps nécessaire pour atteindre la pression de processus nécessaire. 

Sas de charge

A lock chamber is a very fast method for inserting substrates into high vacuum systems. Each load lock chamber has its own pump system and is connected via a gate valve to the process chamber.

Inside the load lock chamber one or multiple substrates can be stored and transported inside the process chamber. The process chamber just needs to be vented for adding material or cleaning. Transporting the substrates between the individual vacuum chambers, commonly motor driven robot arms or linear transfer drive units are used.

After completion of the process, the transfer arm returns the substrate to its place in the load lock chamber. It can be removed or even stored under a vacuum environment while a new substrate is already in a coating process.

The advantage of the load lock is the reduction of processing times while avoiding atmospheric contamination of the process module. A load lock chamber can be added to any UNIVEX system no matter what type or size.

Load Lock processes robot
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