HiPIMS 系统 - ToronHiPIMS™ 1000
高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）系统
HiPIMS系统是一款全自动高功率脉冲磁控溅射系统，适用于需要高等离子体电离的薄膜沉积研究和生产。该系统利用300至1000VDC的高压脉冲（脉冲宽度可调）产生70%至90%的电离密度，从而产生电离金属蒸汽流，提高薄膜的密度、附着力和保形性。SS304材质的腔室（30至60厘米，棱柱形或圆柱形）配备一至四个HiPIMS源，可达到10⁻⁷ Torr的基压。触摸屏和实时液晶显示器控制着自动化的沉积过程。
同步脉冲直流等离子体选项可在沉积前对衬底表面进行原位清洗，去除原生氧化物和污染物，且无需打破真空。通过电压-电流-时间监测实现靶材-样品同步，可精确控制脉冲输出顺序，从而优化高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）工艺中的薄膜结构。采用质量流量计控制的气体输入，并配备隔离阀，可通入氩气、氮气和其他工艺气体，用于反应性HiPIMS沉积氮化物、氧化物和碳化物。腔室在运行间隙通过隔离阀保持真空，从而减少循环时间。
衬底温度采用PID控制，范围为50至600℃，转速为2至30 rpm，以确保薄膜在衬底表面均匀沉积。薄膜厚度和沉积速率由双通道控制器实时监测，该控制器配备1至4个石英晶体微天平（QCM），测量速率为0.1 Å/s，并取各传感器输出的平均值。该系统包含内部照明和120℃烘烤功能，用于沉积前对腔室进行预处理和去除水分。设备尺寸为75×120厘米，配备可锁定轮子，可通过标准的85厘米宽的门道。
HiPIMS 系统 - ToronHiPIMS™ 1000 应用
HiPIMS系统能够满足传统磁控溅射在薄膜沉积方面无法达到的密度、附着力和保形性等先进涂层和器件应用需求。其高电离率、反应气体功能以及靶材-样品同步特性使其适用于多种材料和基底几何形状。
- 硬质涂层和耐磨薄膜沉积采用高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）技术在切削刀具、模具和机械部件上沉积TiN、CrN、TiAlN、类金刚石碳（DLC）及相关硬质涂层，可实现高膜密度和强附着力。
- 光学薄膜研究：采用反应式高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）技术沉积TiO₂、SiO₂和其他光学氧化物涂层，可实现优异的化学计量比控制和低光学散射。
- 半导体和微电子研究在晶圆衬底上沉积阻挡层、接触金属和功能性氧化物薄膜，需要在可控衬底温度下获得无空隙、致密的薄膜。
- 能源与太阳能电池研究：用于薄膜光伏和储能研究的透明导电氧化物、氮化物吸收层和功能接触层的反应性高功率脉冲磁控溅射沉积
- 生物医学植入物涂层：采用高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）技术在植入物表面沉积生物相容性TiN、DLC及相关涂层，要求在薄膜-基底界面处实现强附着力和低缺陷密度。
- 扩散阻挡层和封装层沉积：用于微电子封装和OLED器件封装的致密、共形氮化物和氧化物阻挡层的沉积
- 活性氮化物和碳化物薄膜研究：可控反应 HiPIMS 沉积过渡金属氮化物、碳化物和碳氮化物，用于材料科学和表面工程研究项目。
HiPIMS 系统 - ToronHiPIMS™ 1000 主要特性
HiPIMS 系统将高压脉冲磁控溅射与 PID 基板加热、MFM 气体控制、同步脉冲直流表面清洗和自动逐层沉积集成在一个高真空平台上。
- 电离密度70%至90%，脉冲电压可调范围为300至1000伏直流电高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）区别于传统溅射，其显著特点是极高的等离子体电离度，从而能够控制基底表面的离子能量，提高薄膜的密度、附着力和保形性。
- 1至4个可配置HiPIMS溅射源：单靶或多靶配置，可在一次真空循环中实现单材料、共溅射或顺序多层沉积。
- 目标-样本同步与电压-电流-时序显示：靶材和衬底偏置之间的脉冲时序同步，实时显示电压、电流和时序参数，以优化工艺并提高可重复性。
- 同步脉冲直流等离子表面清洗：采用同步等离子体进行原位衬底表面处理，可在沉积开始前无需打破真空即可去除衬底表面的原生氧化物和污染物。
- 全自动电脑控制，带触摸屏整个沉积过程中，所有系统操作均通过触摸屏面板自动管理，并配有实时液晶显示屏，显示系统状态。
- SS304 腔体（30 至 60 厘米，棱柱形或圆柱形）：洁净的电抛光不锈钢腔体，提供多种尺寸选择，适用于不同的基材和负载配置。
- 标准 1 英寸、QF、CF 和 ISO 直通端口可配置端口选择支持灵活的馈通、计量和过程访问集成
- 内置照明和120°C烘烤能力：内部照明用于目视检查腔室，以及烘烤选项，用于在进行高纯度运行前去除水分和调节腔室。
- 10⁻⁷ Torr 基准压力，快速抽真空：30 分钟内达到 10⁻⁶ Torr；可选配涡轮分子泵和机械泵组合，以及低温泵和干式泵。
- 宽范围真空控制（1000 至 10⁻⁹ Torr）集成式真空测量和控制涵盖了工艺气体引入和基础真空监测的整个压力范围
- 50 至 600 °C PID 基板加热：PID控制的基板温度可在宽范围内调节，支持高温沉积，从而提高薄膜的结晶度和附着力。
- 2至30转/分可调样品旋转：可连续调节旋转，以确保沉积过程中薄膜厚度在基板上分布均匀。
- 带隔离阀的 MFM 控制气体输入：采用质量流量计控制输送氩气、氮气和其他工艺气体，用于惰性和反应性高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）工艺，并可采用氩气或氮气填充反应室。
- 使用 1 至 4 个 QCM 进行 0.1 Å/s 双通道厚度监测：利用多个QCM传感器进行精确的沉积速率和累积厚度测量，并输出平均值。
- 自动闭环水冷主动式水冷系统可有效管理HiPIMS运行过程中电源、靶材和腔室壁产生的热量。
- 运行间真空保持隔离阀可在不使用时保持腔室处于真空状态，从而减少连续实验之间的抽真空时间。
- 全自动逐层沉积自动沉积控制可独立覆盖每一层，无需人工干预即可支持多层工艺流程。
- 75×120 厘米移动平台：75×120厘米的占地面积，配有可锁定轮子，可通过标准的85厘米宽的门道，方便灵活放置在实验室和生产车间。
- 一年全面保修涵盖设计、材料和工艺
理论与方法
高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）技术在短暂的高压脉冲期间，对磁控管靶材施加极高的功率密度，其瞬时功率水平远高于传统的直流或射频溅射。在脉冲功率峰值时，靶材附近的等离子体密度急剧上升，使大部分溅射出的金属原子在到达衬底之前发生电离。这些电离的金属原子在等离子体和外加偏置场的作用下运动，从而能够在复杂的衬底几何形状上实现可控的沉积角度和更高的薄膜密度。脉冲宽度、电压和重复频率均可根据材料和工艺进行独立调节。
300 至 1000 VDC 的脉冲范围和可调脉冲宽度决定了特定靶材的电离率。70% 至 90% 的电离密度使 HiPIMS 与传统溅射截然不同，后者大部分溅射出的离子以中性原子的形式到达衬底，且角度分布较宽。靶材-样品同步功能使电离离子的到达与施加的衬底偏压相协调，从而可以独立于等离子体条件控制生长表面的离子能量。同步脉冲直流选项将相同的脉冲门控方法扩展到沉积前的原位表面清洗。
反应式高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）通过磁流变显微镜（MFM）控制的进料口引入氮气（N₂）、氧气（O₂）或其他反应性气体，在纯金属靶材上形成氮化物、氧化物或碳化物薄膜。高电离率降低了传统反应溅射中限制速率稳定性的滞后效应，拓宽了稳定的工艺窗口。隔离阀在沉积间隙维持腔室真空，120℃烘烤选项可对腔室壁进行预处理，以达到较低的基压。涡轮分子泵和机械泵的组合，并可选配低温泵和干式泵，可实现10⁻⁷ Torr的基压。
HiPIMS系统 - ToronHiPIMS™ 1000 技术规格
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| HiPIMS脉冲电压 | 300到1000 VDC |
| HiPIMS脉冲宽度 | 可调整 |
| 等离子体电离密度 | 70到90％ |
| HiPIMS源的数量 | 1 至 4（可配置） |
| 目标-样本同步 | 是的；电压-电流-时序显示 |
| 等离子表面清洗 | 同步脉冲直流等离子体 |
| 气体输入 | 氩气、氮气及其他气体；MFM控制；隔离阀；氩气或氮气回填 |
| 材料商会 | SS304（棱柱形或圆柱形） |
| 腔室尺寸 | 30/40/50/60厘米盒子尺寸 |
| 腔室表面光洁度 | 电抛光 |
| 馈通端口 | 标准 1 英寸、QF、CF、ISO |
| 内部照明 | 是 |
| 烘焙能力 | 最高温度 120 °C（内部） |
| 基准压力 | 10⁻⁷托 |
| 工作真空度（抽真空时间） | 10分钟内达到30⁻⁶托 |
| 真空控制范围 | 1000 至 10⁻⁹ 托 |
| 泵配置 | 涡轮分子泵 + 机械泵（可选配低温泵和干泵） |
| 样品加热范围 | 50 至 600 °C（PID 控制） |
| 样品旋转速度 | 2到30 rpm |
| 厚度监测 | 双通道；精度 0.1 Å/s；1 至 4 个石英晶体微天平；平均值 |
| 冷却系统 | 自动闭环水冷 |
| 控制系统 | 全自动电脑控制；触摸屏面板；实时液晶显示屏 |
| Footprint | 75 120×厘米 |
| 门间隙 | 可通过标准的 85 厘米宽的门 |
| 流动性 | 可锁轮子 |
| 保修政策 | 1年（设计、材料和工艺） |