Sistema HiPIMS
Sistema HiPIMS - ToronHiPIMS™ 1000
Sistema di sputtering a magnetron a impulsi ad alta potenza (HiPIMS)
Il sistema HiPIMS è un sistema di sputtering a magnetron impulsi ad alta potenza completamente automatizzato, progettato per la ricerca e la produzione di film sottili che richiedono un'elevata ionizzazione del plasma. Impulsi ad alta tensione da 300 a 1000 VDC con larghezza regolabile generano una densità di ionizzazione dal 70 al 90%, producendo un flusso di vapore metallico ionizzato che favorisce la densità, l'adesione e la conformità del film. La camera in acciaio inox SS304 (da 30 a 60 cm, prismatica o cilindrica) raggiunge una pressione di base di 10⁻⁷ Torr con una a quattro sorgenti HiPIMS. Il ciclo di deposizione automatizzato è gestito da un touchscreen e da display LCD in tempo reale.
Un'opzione al plasma a corrente continua pulsata sincronizzata consente la pulizia in situ della superficie del substrato prima della deposizione, rimuovendo ossidi nativi e contaminanti senza interrompere il vuoto. La sincronizzazione tra campione e bersaglio con monitoraggio della temporizzazione tensione-corrente offre un controllo preciso sulla sequenza di erogazione degli impulsi, supportando l'ottimizzazione della struttura del film nei processi HiPIMS. Gli ingressi del gas controllati da un flussometro di massa con valvole di isolamento supportano Ar, N₂ e altri gas di processo per la deposizione reattiva HiPIMS di nitruri, ossidi e carburi. La camera mantiene il vuoto con una valvola di isolamento tra una sessione e l'altra, riducendo i tempi di ciclo.
La temperatura del substrato è controllata tramite PID tra 50 e 600 °C con una velocità di rotazione da 2 a 30 giri/minuto per una deposizione omogenea del film sulla superficie del substrato. Lo spessore del film e la velocità di deposizione sono monitorati in tempo reale da un controller a doppio canale con da 1 a 4 QCM a 0.1 Å/s, con output medio tra i sensori. Il sistema include illuminazione interna e capacità di cottura a 120 °C per il condizionamento della camera e la rimozione dell'umidità prima della deposizione. Un ingombro di 75×120 cm su ruote bloccabili consente il passaggio attraverso porte standard di 85 cm.
Sistema HiPIMS - Applicazioni ToronHiPIMS™ 1000
Il sistema HiPIMS risponde alle esigenze di deposizione di film sottili laddove la deposizione a sputtering magnetron convenzionale non raggiunge la densità, l'adesione e la conformità necessarie per applicazioni avanzate di rivestimento e dispositivi. L'elevata frazione di ionizzazione, la capacità di utilizzare gas reattivi e la sincronizzazione tra bersaglio e campione lo rendono applicabile a un'ampia gamma di materiali e geometrie di substrato.
- Deposizione di un rivestimento duro e di una pellicola resistente all'usuraDeposizione HiPIMS di TiN, CrN, TiAlN, DLC e rivestimenti duri correlati su utensili da taglio, stampi e componenti meccanici che richiedono un'elevata densità del film e una forte adesione.
- Ricerca sui film sottili ottici: deposizione reattiva HiPIMS di rivestimenti di ossidi ottici come TiO₂, SiO₂ e altri, con eccellente controllo della stechiometria e bassa dispersione ottica
- Ricerca sui semiconduttori e sulla microelettronica: deposizione di strati barriera, metalli di contatto e film di ossido funzionali su substrati wafer che richiedono film densi e privi di vuoti a temperature del substrato controllate
- Ricerca sull'energia e sulle celle solari: deposizione reattiva HiPIMS di ossidi conduttivi trasparenti, assorbitori di nitruro e strati di contatto funzionali per la ricerca sul fotovoltaico a film sottile e sull'accumulo di energia
- Rivestimento per impianti biomediciDeposizione HiPIMS di rivestimenti biocompatibili in TiN, DLC e materiali correlati su superfici di impianti che richiedono forte adesione e bassa densità di difetti all'interfaccia film-substrato.
- Deposizione dello strato di barriera di diffusione e di incapsulamento: deposizione di strati barriera densi e conformi di nitruro e ossido per applicazioni di confezionamento microelettronico e incapsulamento di dispositivi OLED
- Ricerca sui film di nitruri e carburi reattiviDeposizione reattiva controllata HiPIMS di nitruri, carburi e carbonitruri di metalli di transizione per programmi di ricerca nel campo della scienza dei materiali e dell'ingegneria delle superfici.
Sistema HiPIMS - Caratteristiche principali di ToronHiPIMS™ 1000
Il sistema HiPIMS integra la deposizione a sputtering magnetron pulsato ad alta tensione con il riscaldamento del substrato PID, il controllo del gas MFM, la pulizia superficiale a corrente continua pulsata sincronizzata e la deposizione automatizzata strato per strato in un'unica piattaforma ad alto vuoto.
- Densità di ionizzazione dal 70 al 90% con impulsi regolabili da 300 a 1000 V CCL'elevatissima ionizzazione al plasma distingue HiPIMS dalla deposizione per sputtering convenzionale, consentendo un controllo preciso dell'energia ionica sulla superficie del substrato per una migliore densità, adesione e conformità del film.
- Da 1 a 4 sorgenti di sputtering HiPIMS configurabili: configurazione a bersaglio singolo o multiplo per la deposizione di un singolo materiale, mediante co-sputtering o deposizione sequenziale di più strati in un unico ciclo di vuoto
- Sincronizzazione target-campione con visualizzazione della temporizzazione tensione-corrente.: la temporizzazione degli impulsi tra la polarizzazione del target e quella del substrato è sincronizzata, con visualizzazione in tempo reale di tensione, corrente e parametri di temporizzazione per l'ottimizzazione e la riproducibilità del processo
- Pulizia superficiale al plasma a corrente continua pulsata sincronizzata: la preparazione in situ della superficie del substrato mediante plasma sincronizzato rimuove gli ossidi nativi e i contaminanti senza interrompere il vuoto prima dell'inizio della deposizione
- Controllo computerizzato completamente automatico con touch screen: tutte le operazioni di sistema sono gestite automaticamente tramite un pannello touch screen con visualizzazione in tempo reale dello stato su display LCD durante l'intero processo di deposizione.
- Camera in acciaio inox SS304 (da 30 a 60 cm, prismatica o cilindrica): camera in acciaio inox pulito ed elettrolucidato, disponibile in diverse dimensioni per adattarsi a vari substrati e configurazioni di carico
- Porte passanti standard da 1 pollice, QF, CF e ISO: la selezione configurabile delle porte supporta un'integrazione flessibile di feedthrough, misuratori e accesso al processo
- Illuminazione interna e possibilità di cottura a 120 °C: illuminazione interna per l'ispezione visiva della camera e opzione di cottura per la rimozione dell'umidità e il condizionamento della camera prima delle prove ad alta purezza
- Pressione di base di 10⁻⁷ Torr con pompaggio rapidoRaggiunge 10⁻⁶ Torr in 30 minuti; combinazione di pompa turbomolecolare e meccanica con criopompa e pompa a secco come opzioni.
- Ampio intervallo di controllo del vuoto (da 1000 a 10⁻⁹ Torr): la misurazione e il controllo integrati del vuoto coprono l'intera gamma di pressione sia per l'introduzione del gas di processo che per il monitoraggio del vuoto di base
- Riscaldamento del substrato PID da 50 a 600 °CTemperatura del substrato controllata tramite PID in un ampio intervallo, che supporta la deposizione ad alta temperatura per la cristallinità e l'adesione del film.
- Rotazione del campione regolabile da 2 a 30 giri/minuto: rotazione regolabile in continuo per una distribuzione uniforme dello spessore del film sul substrato durante la deposizione
- Ingresso gas controllato MFM con valvole di isolamento: dosaggio controllato da flussometro di massa di Ar, N₂ e altri gas di processo per processi HiPIMS inerti e reattivi, con riempimento della camera con Ar o N₂
- Monitoraggio dello spessore a doppio canale a 0.1 Å/s con da 1 a 4 QCM.: misurazione precisa della velocità di deposizione e dello spessore cumulativo con output del valore medio su più sensori QCM
- Raffreddamento automatico a circuito chiuso dell'acqua: Il sistema di raffreddamento ad acqua attivo gestisce il calore proveniente dagli alimentatori, dai bersagli e dalle pareti della camera durante l'intero funzionamento di HiPIMS.
- Mantenimento del vuoto tra le corse: la valvola di isolamento mantiene la camera sotto vuoto quando non in uso, riducendo i tempi di svuotamento tra esperimenti successivi
- Deposizione strato per strato completamente automatizzataIl controllo automatico della deposizione copre ogni strato in modo indipendente, supportando sequenze di processo multistrato senza intervento manuale.
- Piattaforma mobile 75×120 cm: Ingombro di 75×120 cm su ruote bloccabili, passa attraverso porte standard di 85 cm per un posizionamento flessibile in laboratorio e in area di produzione
- Garanzia completa di un anno: copertura per progettazione, materiali e manodopera
Teoria e metodo
HiPIMS applica densità di potenza estremamente elevate a un bersaglio a magnetron durante brevi impulsi ad alta tensione, raggiungendo livelli di potenza istantanei di gran lunga superiori a quelli della deposizione per sputtering convenzionale in corrente continua o a radiofrequenza. Al picco di potenza dell'impulso, la densità del plasma in prossimità del bersaglio aumenta bruscamente, ionizzando una grande frazione di atomi metallici spruzzati prima che raggiungano il substrato. Queste specie metalliche ionizzate si muovono sotto l'azione del plasma e dei campi di polarizzazione applicati, consentendo un angolo di deposizione controllato e una migliore densità del film su geometrie complesse del substrato. La durata dell'impulso, la tensione e la frequenza di ripetizione sono regolabili indipendentemente per materiale e processo.
L'intervallo di impulsi da 300 a 1000 VDC e la larghezza regolabile consentono di impostare la frazione di ionizzazione per un dato bersaglio. Densità di ionizzazione comprese tra il 70 e il 90% distinguono nettamente HiPIMS dalla deposizione per sputtering convenzionale, dove la maggior parte del flusso di particelle raggiunge il substrato come atomi neutri con un'ampia distribuzione angolare. La sincronizzazione bersaglio-campione coordina l'arrivo del flusso ionizzato con la polarizzazione applicata al substrato, consentendo di controllare l'energia degli ioni sulla superficie di crescita indipendentemente dalle condizioni del plasma. Un'opzione Pulsed-DC sincronizzata estende lo stesso approccio di gating degli impulsi alla pulizia in situ della superficie prima della deposizione.
Il processo HiPIMS reattivo introduce N₂, O₂ o altri gas reattivi attraverso ingressi controllati da MFM, formando film di nitruro, ossido o carburo da target di metallo puro. L'elevata frazione di ionizzazione riduce l'effetto di isteresi che limita la stabilità della velocità nel processo di sputtering reattivo convenzionale, ampliando la finestra di processo stabile. Una valvola di isolamento mantiene il vuoto nella camera tra le deposizioni e un'opzione di cottura a 120 °C condiziona le pareti della camera per una bassa pressione di base. Una combinazione di pompa turbomolecolare e meccanica, con opzioni di criopompa e pompa a secco, raggiunge una pressione di base di 10⁻⁷ Torr.
Sistema HiPIMS - Specifiche tecniche ToronHiPIMS™ 1000
| Parametro | Specificazione |
|---|---|
| Tensione del polso HiPIMS | 300 a 1000 VDC |
| Larghezza dell'impulso HiPIMS | Regolabile |
| Densità di ionizzazione del plasma | 70 al 90% |
| Numero di fonti HiPIMS | Da 1 a 4 (configurabile) |
| Sincronizzazione target-campione | Sì; visualizzazione tensione-corrente-temporizzazione |
| Pulizia delle superfici al plasma | plasma a corrente continua pulsata sincronizzata |
| Apporto di gas | Ar, N₂ e altri; controllato da MFM; valvole di isolamento; riempimento con Ar o N₂ |
| camera Materiale | Acciaio inossidabile 304 (prismatico o cilindrico) |
| Dimensioni della camera | Dimensioni della scatola: 30/40/50/60 cm |
| Finitura superficiale della camera | Elettrolucidato |
| Porte passanti | Standard 1 pollice, QF, CF, ISO |
| Illuminazione interna | Si |
| Capacità di cottura | Fino a 120 °C (interno) |
| Pressione di base | 10⁻⁷ Torr |
| Livello di vuoto di lavoro (tempo di svuotamento) | 10⁻⁶ Torr in 30 minuti |
| Gamma di controllo del vuoto | Da 1000 a 10⁻⁹ Torr |
| Configurazione della pompa | Turbomolecolare + Meccanica (pompa criogenica e pompa a secco come opzioni) |
| Esempio di intervallo di riscaldamento | Da 50 a 600 °C (controllo PID) |
| Velocità di rotazione del campione | Da 2 a 30 rpm |
| Monitoraggio dello spessore | Doppio canale; precisione 0.1 Å/s; da 1 a 4 QCM; valore medio |
| Sistema di raffreddamento | Raffreddamento automatico dell'acqua a circuito chiuso |
| Sistema di controllo | Controllo computerizzato completamente automatico; pannello touch screen; display LCD in tempo reale |
| Orma | 75 × 120 cm |
| Spazio libero della porta | Passa attraverso una porta standard di 85 cm |
| Mobilità | Ruote bloccabili |
| Garanzia | 1 anno (progettazione, materiali e manodopera) |