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[Kintek Solution] 2450MHz Cylindrical Resonator MPCVD

MPCVD는 마이크로웨이브 플라즈마 화학 기상 증착(Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition)의 약자입니다. 탄소 함유 가스와 마이크로파 플라즈마를 사용하여
실험실에서 고품질의 다이아몬드 필름을 성장시키는 방법입니다. 


Microwave PowerMicrowave frequency 2450±15MHZ
Output power
1～10 KW continuously adjustable
Microwave leakage
≤2MW/cm2
Output wave guide interface
WR340, 430 with FD-340, 430 standard flange
Sample holder
Diameter of sample table≥72mm, effective use area≥66 mm


제품명    KTWB315

제조사    Kintek Solution

제조국    China

MPCVD는 마이크로파 플라즈마 화학 증착(Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition)의 약자입니다. 이는 탄소 함유 가스와 마이크로파 플라즈마를 사용하여 실험실에서 고품질 다이아몬드 필름을 성장시키는 방법입니다.




◼MPCVD System


MPCVD(마이크로파 플라즈마 화학 증착) 시스템은 기판 표면에 박막을 증착하는 과정에 사용되는 시스템입니다. 이 시스템은 증착 과정이 진행되는 진공 챔버, 마이크로파 발생기, 가스 공급 시스템으로 구성되어 있습니다. 마이크로파 발생기는 진공 챔버 내부에 플라즈마를 생성하며, 이 플라즈마는 가스 종을 분해하고 기판에 증착하는 데 사용됩니다.


마이크로파 발생기는 일반적으로 2.45 GHz 범위의 마이크로파를 생성하는 마그네트론 또는 클라이스트론입니다. 마이크로파는 쿼츠 창을 통해 진공 챔버에 전달됩니다.


가스 공급 시스템은 진공 챔버로 유입되는 가스의 유량을 제어하는 질량 유량 컨트롤러(MFC)로 구성됩니다. MFC는 표준 입방 센티미터당 분(sccm) 단위로 교정됩니다.


기판 온도는 플라즈마의 위치에 의해 제어되며, 열전대(thermocouple)로 측정됩니다. 플라즈마는 기판을 가열하는 데 사용되며, 열전대는 기판이 증착 과정 중 원하는 온도를 유지하도록

온도를 모니터링합니다.



◼Applications


MPCVD는 저비용으로 고품질의 대형 다이아몬드를 생산할 수 있는 가능성을 보여줍니다.


다이아몬드는 경도, 강성, 높은 열전도율, 낮은 열팽창, 방사선 경도, 화학적 불활성과 같은 고유한 특성으로 인해 귀중한 소재입니다. 하지만 천연 및 합성 고압, 고온 다이아몬드의 높은 비용, 제한된 크기, 불순물 제어의 어려움으로 인해 그 활용도가 제한적이었습니다.


MPCVD는 단결정 또는 다결정 다이아몬드 원석과 필름을 성장시키는 주요 장비입니다. 반도체 산업에서는 대형 다이아몬드 기판뿐만 아니라 다이아몬드 절삭 또는 드릴링 공구 산업에서도 다이아몬드

필름 성장을 광범위하게 사용합니다.


실험실에서 성장하는 다이아몬드를 위한 HPHT 방식에 비해 마이크로파 CVD 방식은 저렴한 비용으로 대형 다이아몬드 성장에 유리하므로 반도체 다이아몬드, 광학 다이아몬드 성장 및 대형 주얼리

다이아몬드 시장에 이상적인 솔루션이 될 수 있습니다.


KINTEK MPCVD diamond machines


New model KINTEK MPCVD diamond machine


New model KINTEK MPCVD diamond machine

Rough diamonds grown by KINTEK MPCVD diamond machine
Rough diamonds grown by KINTEK MPCVD diamond machine
In KinTek MPCVD Machine, diamonds are growing
In KinTek MPCVD Machine, diamonds are growing

In KinTek MPCVD Machine, diamonds are growing

In KinTek MPCVD Machine, diamonds are growing


In KinTek MPCVD Machine, diamonds are growing


In KinTek MPCVD Machine, diamonds are growing


Rough diamond grown by KINTEK MPCVD machine


Rough diamond grown by KINTEK MPCVD machine


Rough diamond grown by KINTEK MPCVD machine

MPCVD grown diamonds after polishing

Polycrystalline by KinTek MPCVD



◼Advantages of MPCVD


MPCVD는 HFCVD 및 DC-PJ CVD와 같은 다른 방법에 비해 여러 가지 장점을 가진 다이아몬드 합성 방법입니다. 이 방법은 열선으로 인한 다이아몬드 오염을 방지하며, 다양한 산업 요구사항을

충족시키기 위해 여러 가스를 사용할 수 있습니다. DC-PJ CVD와 비교할 때, 마이크로파 출력을 부드럽고 연속적으로 조정할 수 있으며 반응 온도를 안정적으로 제어할 수 있어, Arc 현상이나 flame failure로 인해 기판에서 결정 종자가 떨어지는 것을 방지합니다. 안정적인 방전 플라즈마의 넓은 면적을 갖춘 MPCVD 방법은 산업용 응용 분야에서 가장 유망한 다이아몬드 합성 방법으로 평가받고

있습니다.


MPCVD를 통해 생산된 다이아몬드는 HPHT 방법을 사용해 생산된 것보다 순도가 높으며, 생산 과정에서도 에너지 소비가 적습니다. 또한 MPCVD 방법은 더 큰 크기의 다이아몬드 생산을

용이하게 합니다.



◼Advantages of Our MPCVD System


MPCVD 장비는 40,000시간 이상 안정적으로 가동되어 뛰어난 안정성, 신뢰성, 재현성, 비용 효율성을 입증했습니다. Kintek의 MPCVD 시스템의 추가적인 장점에는 다음과 같은 사항이 포함됩니다.


  • 3인치 기판 성장 영역, 최대 배치 로드 45개 다이아몬드
  • 1~10kW 조절 가능한 마이크로웨이브 출력으로 전기 소비량 감소
  • 최신 다이아몬드 성장 레시피 지원을 갖춘 풍부한 경험의 연구 개발 팀
  • 다이아몬드 성장 경험이 없는 팀을 위한 전용 기술 지원 프로그램

축적된 고급 기술을 활용해 MPCVD 시스템에 다단계 업그레이드와 개선을 실시했으며, 이로 인해 효율성이 크게 향상되고 장비 비용이 감소했습니다.

결과적으로 Kintek의 MPCVD 장비는 기술적 혁신의 최전선에 위치하며 경쟁력 있는 가격으로 제공됩니다.


KinTek MPCVD Simulation



◼Working Processing


MPCVD 기계는 특정 압력 하에서 반응 가스(CH4, H2, Ar, O2, N2 등)를 cavity에 도입하면서 각 가스 경로의 유량과 cavity 압력을 제어합니다. 공기 흐름이 안정화되면 6KW 고체 상태 마이크로파

발생기가 마이크로파를 생성하여 웨이브 가이드를 통해 cavity로 도입합니다.


반응 가스는 마이크로파 필드 하에서 플라즈마 상태로 변환되어 다이아몬드 기판 위에서 떠다니는 플라즈마 구체를 형성합니다. 플라즈마의 고온은 기판을 특정 온도로 가열합니다.

Cavity 내에서 발생하는 과도한 열은 수냉식 냉각 장치에 의해 방출됩니다.


MPCVD 단결정 다이아몬드 성장 과정에서 최적의 성장 조건을 확보하기 위해 전력, 가스 원천 구성, cavity 압력 등 요소를 조정합니다. 또한 플라즈마 볼이 cavity 벽과 접촉하지 않기 때문에 다이아몬드 성장 과정이 불순물로부터 자유로워져 다이아몬드의 품질이 향상됩니다.



◼Detail & Parts




◼Technical specifications



Microwave system
  • Microwave frequency 2450±15MHZ,
  • Output power 1～10 KW continuously adjustable
  • Microwave output power stability: <±1%
  • Microwave leakage ≤2MW/cm2
  • Output wave guide interface: WR340, 430 with FD-340, 430 standard flange
  • Cooling water flow: 6-12L/min
  • System standing wave coefficient: VSWR ≤ 1.5

  • Microwave manual 3 pin adjuster, excitation cavity, high-power load
  • Input power supply: 380VAC/50Hz ± 10%, three-phase 
Reaction chamber
  • Vacuum leakage rate<5 × 10-9 Pa .m3/s
  • The limit pressure is less than 0.7 Pa(Standard setup with Pirani vacuum gauge) 
  • The pressure rise of chamber shall not exceed 50Pa after 12 hours of pressure maintaining
  • Working mode of reaction chamber: TM021 or TM023 mode
  • Cavity type: Cylindrical resonant cavity, with maximum bearing power of 10KW, made of 304 stainless steel, with water-cooled inter-layer, and high purity quartz plate sealing method.
  • Air intake mode: Top annular uniform air intake
  • Vacuum sealing: The bottom connection of the main chamber and the injection door are sealed with rubber rings, the vacuum pump and bellows are sealed with KF, the quartz plate is sealed with a metal C-ring, and the rest are sealed with CF
  • Observation and temperature measurement window: 8 observation port
  • Sample load port in front of chamber
  • Stable discharge within the pressure range of 0.7KPa~30KPa (the power pressure shall be matched)
Sample holder
  • Diameter of sample table≥72mm, effective use area≥66 mm
  • Base plate platform water-cooled sandwich structure
  • Sample holder can be lifted and lowered evenly electrically in the cavity
Gas flow system
  • All metal welding air disk
  • Welding or VCR joints shall be used for all internal gas circuits of the equipment.
  • 5 channels MFC flow meter, H2/CH4/O2/N/Ar. H2: 1000 sccm ;CH4:100 sccm; O2: 2 sccm; N2: 2 sccm; Ar: 10 sccm
  • Working press 0.05-0.3MPa, accuracy ±2%
  • Independent Pneumatic valve control for each channel flow meter
Cooling system
  • 3 lines water cooling, real-time monitoring of temperature and flow
  • The system cooling water flow is ≤ 50L/min
  • The cooling water pressure is<4KG, and the inlet water temperature is 20-25 ℃
Temperature sensor
  • The external infrared thermometer has a temperature range of 300-1400 ℃ 
  • Temperature control accuracy < 2 ℃ or 2%
Control system
  • Siemens smart 200 PLC and touch screen control are adopted. 
  • The system has a variety of programs, which can realize the automatic balance of growth temperature, accurate control of growth air pressure, automatic temperature rise, automatic temperature drop and other functions. 
  • The stable operation of the equipment and comprehensive protection of the equipment can be achieved through the monitoring of water flow, temperature, pressure and other parameters, and the reliability and safety of the operation can be guaranteed through functional interlocking.
Optional function
  • Center monitoring system
  • Substrate basing power



Warnings


작업자 안전은 가장 중요한 문제입니다! 장비를 조작할 때는 항상 주의하십시오. 가연성 및 폭발성 또는 유독 가스와 함께 작업하는 것은 매우 위험합니다. 작업자는 장비 가동 전 모든 필요한 안전 조치를 반드시 취해야 합니다. 반응기나 챔버 내부의 양압 상태에서 작업하는 것은 위험합니다. 작업자는 안전 절차를 엄격히 준수해야 합니다. 공기 반응성 물질과 함께 작업할 때는 특히 진공 상태에서 추가적인 주의가 필요합니다. 누출로 인해 공기가 장치 내로 유입되면 폭력적인 반응이 발생할 수 있습니다.