KINTEK | 마이크로웨이브 플라즈마 CVD / 랩그로운 다이아몬드 성장 장비
원통형 공진 MPCVD 시스템 (랩 다이아몬드 성장용)
모델명: KTWB315
제품 개요
KTWB315 원통형 공진 MPCVD 시스템(Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition System)은 마이크로웨이브 플라즈마 화학 기상 증착 방식을 통해 고품질 랩그로운 다이아몬드와 다이아몬드 박막을 성장시키기 위한 정밀 연구용 장비입니다. 2.45GHz 마이크로웨이브와 정밀 가스 제어를 결합하여 단결정 및 다결정 다이아몬드 성장에 모두 대응하는 솔루션을 제공합니다.
탄소 함유 가스(CH₄)와 수소 플라즈마를 이용하여 다이아몬드 시드 기판 위에 다이아몬드를 성장시키며, 1~10kW로 연속 가변 가능한 마이크로웨이브 출력과 304 스테인리스 수냉 챔버, 5채널 MFC 가스 공급 시스템이 결합되어 안정적이고 재현성 높은 다이아몬드 성장 공정을 실현합니다.
반도체용 다이아몬드 기판, 광학용 다이아몬드, 보석용 대형 다이아몬드, 다이아몬드 절삭공구 등 다양한 첨단 응용 분야에 필수적인 장비로, KinTek의 MPCVD 장비는 누적 40,000시간 이상의 안정적 운전 실적을 통해 검증된 신뢰성과 비용 효율성을 제공합니다.
주요 특징
고출력 마이크로웨이브 시스템 — 1~10kW 연속 가변
2450±15MHz 주파수의 마이크로웨이브 발생기를 탑재하여 1~10kW 범위에서 출력을 연속적으로 조절할 수 있습니다. 정상파비(VSWR ≤ 1.5)와 마이크로웨이브 누설(≤2mW/cm²)을 안정적으로 제어합니다.
원통형 공진 챔버 — 304 SUS 수냉 구조
TM021 및 TM023 모드로 작동하는 원통형 공진 챔버는 304 스테인리스강과 수냉 인터레이어, 고순도 석영판 밀봉으로 최대 10kW의 출력을 안정적으로 수용합니다.
대면적 샘플 홀더 — 최대 45개 다이아몬드 동시 성장
샘플 테이블 직경 ≥72mm, 유효 사용 면적 ≥66mm로 3인치 기판 성장 영역을 제공합니다. 1회 배치당 최대 45개의 다이아몬드를 동시 성장시킬 수 있어 생산성이 우수합니다.
5채널 MFC 가스 시스템 — 정밀 유량 제어
H₂, CH₄, O₂, N₂, Ar의 5채널 MFC 유량 제어와 채널별 독립 공압 밸브 제어로 가스 조성을 정밀하게 조절합니다. 모든 내부 가스 회로는 용접 또는 VCR 조인트로 시공됩니다.
Siemens PLC 자동 제어 — 안전 인터락 내장
Siemens Smart 200 PLC와 터치스크린으로 자동 승온·강온, 압력·온도·수냉 유량 모니터링 및 인터락 보호를 구현합니다. 외부 적외선 온도계로 300~1400°C 범위의 기판 온도를 측정합니다.
검증된 신뢰성 — 누적 40,000시간 이상 안정 운전
KinTek의 MPCVD 장비는 누적 40,000시간 이상의 운전 실적과 풍부한 다이아몬드 성장 레시피를 보유하여, 다이아몬드 성장 무경험팀에게도 전용 기술 지원 프로그램을 제공합니다.
기술 사양
마이크로웨이브 주파수
2450 ± 15 MHz
출력 도파관 인터페이스
WR340, 430 (FD-340, 430 표준 플랜지)
입력 전원
380 VAC / 50Hz ± 10%, 3상
반응 챔버 작동 모드
TM021 또는 TM023 모드 / 원통형 공진 챔버
챔버 재질
304 스테인리스강 / 수냉 인터레이어 / 고순도 석영판 밀봉
진공 한계 압력
< 0.7 Pa (피라니 진공 게이지 기준)
진공 누설율
12시간 압력 유지 후 압력 상승 ≤ 50 Pa
방전 안정 압력 범위
0.7 kPa ~ 30 kPa (전력-압력 매칭 필요)
관측 포트
8개 관측 포트 / 챔버 전면 샘플 로드 포트
샘플 홀더
샘플 테이블 직경 ≥ 72mm / 유효 사용 면적 ≥ 66mm / 전동 승강 / 베이스 수냉 샌드위치 구조
기판 성장 영역
3인치 / 1배치당 최대 45개 다이아몬드
가스 흡입 방식
상부 환형 균일 흡입 / 5채널 MFC (H₂ 1000 sccm, CH₄ 100 sccm, O₂ 2 sccm, N₂ 2 sccm, Ar 10 sccm)
작동 압력
0.05 ~ 0.3 MPa / 정밀도 ±2%
진공 밀봉
메인 챔버/투입 도어: 고무 O-링 / 진공펌프·벨로우즈: KF / 석영판: 메탈 C-링 / 기타: CF
냉각수 유량 (마이크로웨이브)
6 ~ 12 L/min
시스템 냉각
3라인 수냉 / 실시간 온도·유량 모니터링 / 시스템 냉각수 유량 ≤ 50 L/min
온도 측정
외부 적외선 온도계 / 측정 범위 300 ~ 1400°C
제어 시스템
Siemens Smart 200 PLC + 터치스크린 / 자동 승온·강온 / 인터락 안전 보호
옵션
중앙 모니터링 시스템 / 기판 바이어싱 전원
검증 운전 시간
누적 40,000시간 이상 안정 운전 실적
핵심 부품 구성
KTWB315 MPCVD 시스템은 마이크로웨이브 시스템 · 반응 챔버 · 가스 흐름 시스템 · 진공 및 센서 시스템의 4개 핵심 부품으로 구성되며, 각 부품은 독립 모듈화 설계로 유지보수가 용이합니다.
마이크로웨이브 시스템
2.45GHz · 1~10kW 연속 가변
반응 챔버
TM021/TM023 모드 · 수냉 구조
가스 흐름 시스템
5채널 MFC · 채널별 독립 제어
진공 및 센서 시스템
한계 압력 <0.7Pa · IR 온도 측정
작동 원리
▲ KinTek MPCVD 챔버 내 마이크로웨이브 전기장 분포 시뮬레이션
1
반응 가스 주입 및 압력 안정화
CH₄, H₂, Ar, O₂, N₂ 등 반응 가스를 5채널 MFC를 통해 정확한 유량으로 챔버 내부에 주입하고, 가스 경로별 독립 공압 밸브와 챔버 압력을 제어하여 0.05~0.3MPa 범위에서 정밀하게 압력을 안정화합니다.
2
마이크로웨이브 발생 및 플라즈마 생성
고체 마이크로웨이브 발생기에서 2.45GHz 마이크로웨이브를 생성하여 도파관을 통해 챔버로 전달합니다. 반응 가스가 마이크로웨이브 전기장 하에서 플라즈마 상태로 전환되어, 다이아몬드 기판 위에 플라즈마 볼을 형성합니다.
3
기판 가열 및 다이아몬드 성장
고온 플라즈마가 기판을 다이아몬드 성장에 적합한 온도로 가열하며, 외부 적외선 온도계(300~1400°C)로 기판 온도를 정밀 측정합니다. 플라즈마 볼이 챔버 벽에 닿지 않아 불순물 오염 없이 고순도 다이아몬드 결정이 성장합니다.
4
자동 강온 및 다이아몬드 회수
성장 완료 후 Siemens PLC가 자동 강온 시퀀스를 실행하며, 3라인 수냉 시스템이 챔버 내 잔열을 효과적으로 배출합니다. 안정적으로 성장된 단결정 또는 다결정 다이아몬드를 회수하여 후공정(연마·검사 등)으로 이송합니다.
적용 분야
랩그로운 다이아몬드 (보석용·산업용)
보석용 대형 다이아몬드 및 산업용 다이아몬드 성장에 사용됩니다. HPHT 방식 대비 더 높은 순도와 큰 사이즈의 다이아몬드를 낮은 비용으로 생산할 수 있어 보석 및 산업 응용 모두에 이상적입니다.
반도체용 다이아몬드 기판
고열전도성·고경도·화학적 불활성 특성을 활용한 대면적 단결정 다이아몬드 기판 생산에 활용됩니다. 차세대 전력 반도체 및 고출력 디바이스 R&D에 필수적인 소재 성장 솔루션입니다.
광학용 다이아몬드 박막
고출력 레이저 윈도우, 적외선 광학 부품, 양자 광학 등 광학용 다이아몬드 박막 성장에 적용됩니다. 정밀한 마이크로웨이브 출력 제어로 우수한 광학 품질의 박막을 구현합니다.
다이아몬드 절삭·연마 공구
다이아몬드 절삭 공구, 드릴, 연마 공구 등 산업용 다이아몬드 코팅에 사용됩니다. 단결정 및 다결정 모드를 모두 지원하여 다양한 공구 형상 및 응용 요건에 유연하게 대응합니다.
챔버 내부 — 다이아몬드 성장 장면
관측 포트를 통해 촬영된 KinTek MPCVD 챔버 내부의 다이아몬드 성장 장면입니다. 자색 플라즈마 볼이 다이아몬드 시드 위에서 안정적으로 떠 있으며 챔버 벽과 접촉하지 않아 무오염 성장이 가능합니다.
성장 결과물 갤러리
KTWB315 MPCVD 시스템으로 성장된 러프 다이아몬드, 연마 후 다이아몬드, 다결정 다이아몬드 박막의 실제 결과물입니다.
안전 주의사항
작업자 안전이 최우선입니다. 본 장비를 운용하기 전 다음 사항을 반드시 준수해 주십시오.
• 가연성·폭발성·독성 가스를 사용할 때는 운전 전 반드시 모든 안전 조치를 수행해야 합니다.
• 챔버 내부 양압 상태에서의 작업은 위험하므로 안전 절차를 엄격히 준수해야 합니다.
• 진공 조건에서 공기 반응성 물질을 다룰 때 누설로 인한 격렬한 반응이 발생할 수 있으므로 각별히 주의해야 합니다.
제품 도입 문의 및 기술 상담
가격 견적, 납기, 마이크로웨이브 출력·챔버 사양·가스 시스템 등 커스터마이즈 사양에 대한 상세 문의는 담당자에게 연락해 주십시오.
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