Sistema HiPIMS
Sistema HiPIMS - ToronHiPIMS™ 1000
Sistema de pulverização catódica magnetrônica de impulso de alta potência (HiPIMS)
O sistema HiPIMS é um sistema de pulverização catódica por magnetron de alta potência totalmente automatizado para pesquisa e produção de filmes finos que requerem alta ionização do plasma. Pulsos de alta tensão de 300 a 1000 VCC com largura ajustável geram uma densidade de ionização de 70 a 90%, produzindo um fluxo de vapor metálico ionizado que promove densidade, adesão e conformidade do filme. A câmara de aço inoxidável 304 (30 a 60 cm, prismática ou cilíndrica) atinge uma pressão base de 10⁻⁷ Torr com uma a quatro fontes HiPIMS. Telas sensíveis ao toque e displays LCD em tempo real gerenciam o ciclo de deposição automatizado.
Uma opção de plasma pulsado CC sincronizado permite a limpeza in situ da superfície do substrato antes da deposição, removendo óxidos nativos e contaminantes sem quebrar o vácuo. A sincronização alvo-amostra com monitoramento de tensão, corrente e tempo proporciona controle preciso sobre a sequência de emissão de pulsos, auxiliando na otimização da estrutura do filme em processos HiPIMS. Entradas de gás controladas por medidor de fluxo de massa com válvulas de isolamento suportam Ar, N₂ e outros gases de processo para deposição reativa de nitretos, óxidos e carbetos por HiPIMS. A câmara mantém o vácuo com uma válvula de isolamento entre as execuções, reduzindo o tempo de ciclo.
A temperatura do substrato é controlada por PID entre 50 e 600 °C, com rotação de 2 a 30 rpm, para deposição homogênea do filme em toda a superfície do substrato. A espessura do filme e a taxa de deposição são monitoradas em tempo real por um controlador de dois canais com 1 a 4 QCMs a 0.1 Å/s, com saída média dos sensores. O sistema inclui iluminação interna e capacidade de aquecimento a 120 °C para condicionamento da câmara e remoção de umidade antes da deposição. Com dimensões de 75×120 cm e rodas com trava, o sistema passa por portas padrão de 85 cm.
Sistema HiPIMS - ToronHiPIMS™ 1000 Aplicações
O sistema HiPIMS atende às necessidades de deposição de filmes finos em que a pulverização catódica magnetrônica convencional não atinge a densidade, adesão e conformidade exigidas para aplicações avançadas de revestimento e dispositivos. Sua alta fração de ionização, capacidade de uso de gases reativos e sincronização alvo-amostra o tornam aplicável a uma ampla gama de materiais e geometrias de substrato.
- Deposição de revestimento duro e filme resistente ao desgasteDeposição HiPIMS de TiN, CrN, TiAlN, DLC e revestimentos duros relacionados em ferramentas de corte, moldes e componentes mecânicos que exigem alta densidade de filme e forte adesão.
- Pesquisa de filmes finos ópticosDeposição reativa HiPIMS de TiO₂, SiO₂ e outros revestimentos de óxido óptico com excelente controle de estequiometria e baixa dispersão óptica.
- Pesquisa em Semicondutores e MicroeletrônicaDeposição de camadas de barreira, metais de contato e filmes de óxido funcional em substratos de wafer, exigindo filmes densos e sem vazios em temperaturas de substrato controladas.
- Pesquisa em energia e células solaresDeposição reativa HiPIMS de óxidos condutores transparentes, absorvedores de nitreto e camadas de contato funcionais para pesquisa em células fotovoltaicas de filme fino e armazenamento de energia.
- Revestimento de implantes biomédicosDeposição HiPIMS de revestimentos biocompatíveis de TiN, DLC e similares em superfícies de implantes que requerem forte adesão e baixa densidade de defeitos na interface filme-substrato.
- Deposição de barreira de difusão e camada de encapsulamentoDeposição de camadas de barreira de nitreto e óxido densas e conformes para aplicações de encapsulamento de dispositivos microeletrônicos e OLED.
- Pesquisa sobre filmes reativos de nitreto e carbetoDeposição HiPIMS reativa controlada de nitretos, carbetos e carbonitretos de metais de transição para programas de pesquisa em ciência de materiais e engenharia de superfícies.
Sistema HiPIMS - ToronHiPIMS™ 1000 Principais Características
O sistema HiPIMS integra pulverização catódica magnetrônica pulsada de alta tensão com aquecimento de substrato PID, controle de gás MFM, limpeza de superfície pulsada-CC sincronizada e deposição automatizada camada por camada em uma única plataforma de alto vácuo.
- Densidade de ionização de 70 a 90% com pulsos ajustáveis de 300 a 1000 VCCA ionização de plasma muito alta distingue o HiPIMS da pulverização catódica convencional, permitindo o controle da energia iônica na superfície do substrato para melhorar a densidade, a adesão e a conformidade do filme.
- Fontes de pulverização catódica HiPIMS configuráveis de 1 a 4Configuração de alvo único ou múltiplo para deposição de material único, co-sputtering ou de múltiplas camadas sequenciais em um único ciclo de vácuo.
- Sincronização alvo-amostra com exibição de tensão-corrente-tempoO sincronismo dos pulsos entre a polarização do alvo e do substrato é realizado, com exibição em tempo real dos parâmetros de tensão, corrente e temporização para otimização e reprodutibilidade do processo.
- Limpeza de superfície por plasma CC pulsado sincronizadoA preparação in situ da superfície do substrato por plasma sincronizado remove óxidos nativos e contaminantes sem quebrar o vácuo antes do início da deposição.
- Controle computadorizado totalmente automático com tela sensível ao toqueTodas as operações do sistema são gerenciadas automaticamente por meio de um painel touchscreen com exibição em tempo real do status em um visor LCD durante todo o processo de deposição.
- Câmara SS304 (30 a 60 cm, prismática ou cilíndrica)Câmara em aço inoxidável limpo e eletropolido, disponível em vários tamanhos para diferentes configurações de substrato e carga.
- Portas de passagem padrão de 1 polegada, QF, CF e ISO.A seleção configurável de portas oferece suporte à integração flexível de passagem, medição e acesso ao processo.
- Iluminação interna e capacidade de cozimento a 120 °C.Iluminação interna para inspeção visual da câmara e opção de aquecimento para remoção de umidade e condicionamento da câmara antes de análises de alta pureza.
- Pressão base de 10⁻⁷ Torr com bombeamento rápido para reduzir a pressão.Atinge 10⁻⁶ Torr em 30 minutos; combinação de bomba turbomolecular e mecânica com bomba criogênica e bomba seca como opções.
- Controle de vácuo de ampla faixa (1000 a 10⁻⁹ Torr)A medição e o controle integrados de vácuo abrangem toda a faixa de pressão, tanto para a introdução de gás de processo quanto para o monitoramento do vácuo base.
- Aquecimento de substrato PID de 50 a 600 °CControle PID da temperatura do substrato em uma ampla faixa, permitindo a deposição em temperaturas elevadas para garantir a cristalinidade e a adesão do filme.
- Rotação da amostra ajustável de 2 a 30 rpmRotação continuamente ajustável para distribuição uniforme da espessura do filme sobre o substrato durante a deposição.
- Entradas de gás controladas por MFM com válvulas de isolamentoFornecimento controlado por medidor de vazão mássica de Ar, N₂ e outros gases de processo para processos HiPIMS inertes e reativos, com preenchimento da câmara com Ar ou N₂.
- Monitoramento de espessura de canal duplo a 0.1 Å/s com 1 a 4 QCMs: taxa de deposição precisa e medição da espessura cumulativa com saída de valor médio em múltiplos sensores QCM
- Resfriamento automático de água em circuito fechadoO resfriamento ativo a água controla o calor das fontes de alimentação, dos alvos e das paredes da câmara durante toda a operação do HiPIMS.
- Manutenção do vácuo entre as execuçõesA válvula de isolamento mantém a câmara sob vácuo quando não está em uso, reduzindo o tempo de bombeamento entre experimentos sucessivos.
- Deposição totalmente automatizada, camada por camada.O controle automatizado de deposição abrange cada camada de forma independente, permitindo sequências de processos multicamadas sem intervenção manual.
- Plataforma móvel de 75×120 cm: Base de 75×120 cm com rodas traváveis, passa por portas padrão de 85 cm para posicionamento flexível em laboratórios e linhas de produção.
- Garantia total de um anoCobertura para projeto, materiais e mão de obra.
Teoria e Método
A tecnologia HiPIMS aplica densidades de potência extremamente altas a um alvo de magnetron durante pulsos breves de alta tensão, atingindo níveis de potência instantâneos muito superiores aos da pulverização catódica convencional por corrente contínua (CC) ou radiofrequência (RF). No pico de potência do pulso, a densidade do plasma próximo ao alvo aumenta acentuadamente, ionizando uma grande fração dos átomos de metal pulverizados antes que atinjam o substrato. Essas espécies metálicas ionizadas se deslocam sob o plasma e os campos de polarização aplicados, permitindo o controle do ângulo de deposição e a melhoria da densidade do filme em geometrias de substrato complexas. A largura do pulso, a tensão e a taxa de repetição são ajustáveis independentemente para cada material e processo.
A faixa de pulsos de 300 a 1000 VCC e a largura ajustável definem a fração de ionização para um determinado alvo. Densidades de ionização de 70 a 90% distinguem o HiPIMS nitidamente da pulverização catódica convencional, onde a maior parte do fluxo pulverizado atinge o substrato como átomos neutros com ampla distribuição angular. A sincronização alvo-amostra coordena a chegada do fluxo ionizado com a polarização aplicada ao substrato, permitindo que a energia iônica na superfície de crescimento seja controlada independentemente da condição do plasma. Uma opção de pulso CC sincronizado estende a mesma abordagem de pulso-gating para a limpeza da superfície in situ antes da deposição.
A tecnologia HiPIMS reativa introduz N₂, O₂ ou outros gases reativos através de entradas controladas por MFM, formando filmes de nitreto, óxido ou carbeto a partir de alvos de metal puro. A alta fração de ionização reduz o efeito de histerese que limita a estabilidade da taxa na pulverização catódica reativa convencional, ampliando a janela de processo estável. Uma válvula de isolamento mantém o vácuo na câmara entre as deposições, e uma opção de aquecimento a 120 °C condiciona as paredes da câmara para baixa pressão base. Uma combinação de bomba turbomolecular e mecânica, com opções de bomba criogênica e bomba seca, atinge uma pressão base de 10⁻⁷ Torr.
Sistema HiPIMS - Especificações Técnicas do ToronHiPIMS™ 1000
| Parâmetro | Especificação |
|---|---|
| Tensão de pulso HiPIMS | 300 para 1000 VDC |
| Largura de pulso HiPIMS | Ajustável |
| Densidade de Ionização do Plasma | 70 para% 90 |
| Número de fontes HiPIMS | 1 a 4 (configurável) |
| Sincronização de amostra alvo | Sim; visor de tensão-corrente-tempo |
| Limpeza de Superfícies por Plasma | Plasma CC pulsado sincronizado |
| Entradas de gás | Ar, N₂ e outros; controlado por MFM; válvulas de isolamento; enchimento com Ar ou N₂ |
| material de câmara | SS304 (prismático ou cilíndrico) |
| Tamanhos de câmara | Tamanho da caixa: 30/40/50/60 cm |
| Acabamento da superfície da câmara | Eletro-polido |
| Portas de passagem | Padrão 1 polegada, QF, CF, ISO |
| Iluminação Interna | Sim |
| Capacidade de assar | Até 120 °C (interno) |
| Pressão base | 10⁻⁷ Torr |
| Nível de vácuo de trabalho (tempo de bombeamento) | 10⁻⁶ Torr em 30 minutos |
| Faixa de controle de vácuo | 1000 a 10⁻⁹ Torr |
| Configuração da bomba | Turbomolecular + Mecânica (bomba criogênica e bomba seca como opções) |
| Faixa de aquecimento de amostra | 50 a 600 °C (controlado por PID) |
| Velocidade de rotação da amostra | 2 a 30 rpm |
| Monitoramento de Espessura | Canal duplo; precisão de 0.1 Å/s; 1 a 4 QCMs; valor médio |
| Sistema de Arrefecimento | Refrigeração automática de água em circuito fechado |
| Sistema de controle | Controle computadorizado totalmente automático; painel com tela sensível ao toque; LCD em tempo real |
| Pegada | 75 × 120 cm |
| Espaço livre da porta | Passa por uma porta padrão de 85 cm. |
| Para fornecer mobilidade com contentor (certificado SOC) | Rodas bloqueáveis |
| Garantia | 1 ano (design, materiais e mão de obra) |