cfr catalogue

56
Sputtering Machines and Sources catalogue

Upload: thinfilmsworkshop

Post on 01-Jun-2015

1.262 views

Category:

Technology


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: CFR Catalogue

  

Sputtering Machines and Sources 

catalogue 

Page 2: CFR Catalogue

CFR Management and Administration

Founded in 1993, the Consorzio Ferrara Ricerche (CFR – Ferrara Research Consortium) is a non‐profit organisation with public and private participation, aimed at the promotion, development and exploitation of human, scientific, technological and economic resources mainly of the territory of Ferrara. The mission of CFR is to promote and to manage research, innovation and technology transfer, by offering itself as a decisive and preferential partner for universities, research centres, public institutions and industrial companies in Italy and abroad, besides acting as a link between the generators of know‐how, industrial organisations and the working world. 

Page 3: CFR Catalogue

3 CFR Technical Staff

Page 4: CFR Catalogue

Page 5: CFR Catalogue

[ TRANSITION METAL NITRIDES ] Sputtering Machine  

This prototype is an easy and cheap solution to sputter small samples to test and research new thin film coatings. It is composed of two 2” DC planar magnetrons, and a 2” planar magnetron. The deposition process is set and controlled through a touch screen panel. 

Page 6: CFR Catalogue

Full automatic process: only one click to empty the chamber  Automatic movement of sample holder and shutter  8 different sputtering processes: single deposition, multilayer,    annealing, pre‐sputtering, manual deposition  Possibility to control the system manually  Automatic sample holder with 4 loading stages  3 Sources for multilayer depositions  Heater for the annealing process up on request 

www.surfacetreatments.org 

Page 7: CFR Catalogue

[ TRANSITION METAL NITRIDES ] Sputtering Machine  

The High Vacuum system is composed of:  Stainless steel AISI 304 chamber (316 up on request)  ISO and KF flanges  Two doors for easy sample loading  500 l/s turbo pump and rotary pump  Three 100 sccm mass flow controller for Ar, N2 and other gases  Two 2” DC planar magnetrons  One 2” RF planar magnetron  A Resistive Heater up on request  Two DC power supplies  One RF power supply  Touch screen with customizable software to control and set all the machine processes  Rotating sample holder with 4 plates and one shutter  Operative Specifications (Min value/Max Value):  Power (0.2 kW / 25.0 kW)  Samples diameter (max 50 mm, more up on request)  Sample—shutter distance (10mm/ 100mm)  Sputtering pressure range (3∙10‐3 / 5∙10‐2 mbar)    Gas flow rate Ar and N2 (1.1 sccm / 100 sccm)  Heater temperature (50 °C / 600 °C)  Physical Specifications  Size: 2050mm (H) x 1343mm (W) x 1336mm (D)  Weight ≈ 600 kg          

Page 8: CFR Catalogue

Page 9: CFR Catalogue

[ ROLL TO ROLL ] Sputtering Machine  

This UHV machine is designed for the deposition of getter films onto alluminium ribbons 500 meters long for solar applications. There are two 10” DC planar magnetrons of 12 kW total power in roll to roll configuration. The deposition process is controlled and set through touch screen panels 

Page 10: CFR Catalogue

10 

UHV system with conflat flanges and bakeout system (up to 250 °C) for extremely clean deposition conditions: 1∙10‐9 mbar vacuum limit 

Completely closed machine: perfect for industrial applications   Extractable  roll to roll mechanism for fast and easy ribbon charging  Full automatic process: only one click to empty the chamber  Automatic control of the ribbon: draft and speed are monitored by load cell and  lasers and feedback controlled 

Rotating magnets for a uniform target erosion and low flakes production 

www.surfacetreatments.org 

Page 11: CFR Catalogue

11 

The Ultra High Vacuum system is composed by:  Stainless steel AISI 304 chamber (AISI 316 up on request)   200, 150, 100, 63, 35 Conflat flanges  Fast entry flange to change the ribbon rapidly  500 l/s turbo pump and rotary pump  100 sccm Argon Mass flow controller  Two 10” magnetrons with rotating magnets 12 kW total power  Two DC 6 kW power supplies  Touch screen with customizable software to control and set up all the machine processes  Roll to roll system composed by 8 rolls  2 lasers and a load cell (for diameter and ribbon draft measurement)  8 zones baking system composed of 32 heater elements   Physical Specifications:  Rack Size: 1900mm (H) x 1100mm (W) x 750mm (D)  Deposition system size: 1700mm (H) x 6000mm (W) x 1500mm (D)  Rack weight ≈ 200 kg  Deposition system weight ≈ 2000 kg     Operative Specifications (Min value/Max Value):  Power (0.2 kW / 23.0 kW)  Baking temperature (50°C /300°C)  Pressure limit after baking process1  ( < 1∙10‐8)    Sputtering pressure range1 (4∙10‐3 / 5∙10‐2 )    Gas flow rate (1.1 sccm / 100 sccm)  Ribbon thickness (25 µm / 50 µm )  Ribbon lenght (25 µm: 20m/500m)  (50 µm: 20m/250m)    Ribbon speed (0.01 m/min / 2.00 m/min)  Ribbon draft ‐read by load cell‐ (0.1 Kg (recommended 3 kg) / 9 kg (recommended 6 kg))     1  This limit is without the ribbon inside the vacuum chamber.  

[ ROLL TO ROLL ] Sputtering Machine  

Page 12: CFR Catalogue

12 

Page 13: CFR Catalogue

13 

 [ TITANIUM NITRIDE ] Sputtering Machine 

This UHV machine  provides  the  deposition  of  Titanium Nitride  films onto 3D samples. A sample holder with an epyciclide motion allows a uniform deposition of the alumina cylinder. 

Page 14: CFR Catalogue

14 

www.surfacetreatments.org 

Two facing 10“ magnetrons for uniform deposition on each side of the substrates  Microbalance to know the film thickness during deposition process  Dry pump to avoid back streaming contaminations  Special sampleholder with RF contact for pre‐sputtering to clean the sample 

surface  Epycycloidal motion for uniform deposition 

Page 15: CFR Catalogue

15 

[ TITANIUM NITRIDE ] Sputtering Machine  

 The High Vacuum system is composed of:  Stainless steel AISI 304 chamber (AISI 316 up on request)   100 l/s turbo pump and scroll pump  100 sccm Argon, Nitrogen Mass flow controller  Two 10” DC planar magnetrons 12 kW total power  Two DC 6 kW power supplies  A RF 1 kW power supply for plasma etching  Rotating sample holder with RF contact for sample pre‐sputtering  Magnetrons are mounted on rails for an easy movimentation   Microbalance for thickness measurements  Operative Specifications (Min value/Max Value):  Power (0.2 kW / 15.0 kW)  Sputtering pressure range (3∙10‐3 / 5∙10‐2 mbar)    Gas flow rate Ar and N2 (1.3 sccm / 100 sccm)  Magnetron Power (max: 6 kW)               

Page 16: CFR Catalogue

16 

Page 17: CFR Catalogue

17 

[ MULTI‐CHAMBER ] Sputtering Machine 

This  UHV machine provides the deposition of transition metal nitrides and oxide coatings; multilayer and co‐sputtering depositions. Two different deposition chambers allow two different sputtering        processes in the same vacuum process. 

Page 18: CFR Catalogue

18 

Two process chamber  Cluster magnetron for multilayer film deposition  Lift for easy access to the sputtering chamber 

www.surfacetreatments.org 

Page 19: CFR Catalogue

19 

[ MULTI CHAMBER ] Sputtering Machine  

 The High Vacuum system is composed by:  Stainless steel AISI 304 chamber (AISI 316 up on request)   Two process chamber  100 l/s turbo pump and scroll pump  100 sccm Ar, N2, O2 mass flow controller  Six 2” DC planar magnetrons  Rotating sampleholder  Cluster with three 2” magnetrons  Magnetron cluster mounted on automatic lift   Operative Specifications (Min value/Max Value):  Power (0.2 kW / 25.0 kW)  Sputtering pressure range (3∙10‐3 / 5∙10‐2 mbar)    Gas flow rate Ar N2 and O2 (1.3 sccm / 100 sccm)  Magnetron Power (max 1000 W, extendible up on request)                 

Page 20: CFR Catalogue

20 

Page 21: CFR Catalogue

21 

[ YBCO ] Sputtering Machine 

A UHV machine for the deposition of YBCO superconductive films  on strip samples 

Page 22: CFR Catalogue

22 

  

    

    

www.surfacetreatments.org 

The sputtering deposition is heater assisted for best results  Rectangular Diode Magnetron for uniform thickness deposition 

Page 23: CFR Catalogue

23 

[ YBCO ] Sputtering Machine  

   The High Vacuum system is composed of:  Stainless steel AISI 304 chamber (AISI 316 up on request)  Two doors for easy sample loading  63 l/s turbo pump and scroll pump  100 sccm Argon, Oxigen Mass flow controller  Rectangular DC diode sputtering source 1kW max power  Heater     Operative Specifications (Min value/Max Value):  Pressure limit after vacuum process1  ( < 2∙10‐6 mbar)    Sputtering pressure range (10‐1 / 10 mbar)    Gas flow rate Ar and O2 (1.1 sccm / 100 sccm)  Magnetron Power (100W / 1000W)              1 This limit is without samples and other external objects inside the vacuum chamber.  

Page 24: CFR Catalogue

24 

Page 25: CFR Catalogue

25 

[ PLANAR MAGNETRON ] Sputtering Sources 

2”, 4”, 8”, 10” and 12” planar magnetron sputtering sources with permanent magnets or solenoid 

Page 26: CFR Catalogue

26 

www.surfacetreatments.org 

Target diameter from 2” to 12”  Water cooled  NdFeB magnets water free in 2” configuration  DC or RF powered 

Page 27: CFR Catalogue

27 

[ PLANAR MAGNETRON ]  Sputtering Sources  

2 / 4 inch Planar Magnetron Sputtering Source:  Diameter:        2” (50,8 mm) /4” (101,6 mm)  Target fixing:        on copper baseplate by silver paint or metal eutectic  Utilization:         up to 30%  Magnets:        NdFeB, Solenoid up on request for 4” magnetron 

            (Balanced or Unbalanced Magnetic field confinement up on request)  DC power (max):      1 kW / 2 kW  RF power (max):      500 W / 1 kW  Sputtering Current (max):   3 A / 6 A  Sputtering voltage:      100‐1000V  Sputtering pressure:    1∙10‐3 mbar to 0,1 mbar  Mounting:        CF100 flange / CF 150 flange          8 / 10 / 12 inch Planar Magnetron Sputtering Source:  Diameter:        8” (203,2 mm) / 10” (240 mm) / 12” (304,8 mm)  Target fixing:        brazed on copper baseplate  Utilization:         up to 50%  Magnets:        Plastimag or NdFeB rotating magnets  DC power (max):      3 / 4 / 6 kW  RF power (max):      1,5 / 2 / 3 kW  Sputtering voltage:      100‐1000V  Sputtering pressure:    1∙10‐3 mbar to 0,1 mbar  Mounting:        ISO flange 

Page 28: CFR Catalogue

28 

Page 29: CFR Catalogue

29 

[ RECTANGULAR CATHODIC ARC ] PVD Source 

Rectangular Cathodic Arc with solenoid and magnetic filter 

Page 30: CFR Catalogue

30 

High deposition rate  Excellent film adhesion  Magnetic Filter: no macroparticles on deposited films  Large deposition area 

www.surfacetreatments.org 

Page 31: CFR Catalogue

31 

[ RECTANGULAR CATHODIC ARC]  PVD Source 

Magnetic Filtered Source:   Target area:          220 cm2  Target fixing:          directly on baseplate screwed or brazed  Utilization:           up to 60%  Target magnetic confinement:    1 Solenoid  Utilization mode:        DC or pulsed DC  Arc Current (max):        600 A  Deposition Rate:        35 nm/s (target SnO2, measured at the filter exit)  Mounting:          Custom rectangular flange  Filter:            Macroparticles magnetic filter with 2 Solenoids               (the filter can be removed)     

Page 32: CFR Catalogue

32 

Page 33: CFR Catalogue

33 

[ TRIPLE MAGNETRON CLUSTER ] Sputtering Source 

Triple magnetron cluster is the most suitable system to deposit compounds starting from two or three different targets 

Page 34: CFR Catalogue

34 

www.surfacetreatments.org 

Each magnetron is shuttered in order to deposit selectively from one or two targets: in this way multilayer growth is possible 

Suitable for co‐deposition magnetron sputtering  The three magnetrons are placed at 120 degree angle one to each other   in order to make the system axially symmetric  NdFeB magnets water free  DC or RF powered 

Page 35: CFR Catalogue

35 

[ TRIPLE MAGNETRON CLUSTER ] Sputtering Sources  

Cluster  Mounting:        CF200 flange  Flanges:         3 CF100, 4 CF16  Material:        Stainless steel AISI 316L  2 inch Planar Magnetron Sputtering Sources  Diameter:        2” (50,8 mm)  Target fixing:        on copper baseplate by silver paint or metal eutectic  Utilization:         up to 30%  Magnets:        NdFeB Balanced or Unbalanced Magnetic field confinement  DC power (max):      1 kW  RF power (max):      500 W  Sputtering Current (max):   3 A  Sputtering voltage:      100‐1000V  Sputtering pressure:    1∙10‐3 mbar to 0,1 mbar  Mounting:        CF100 flange  Electrical connector:    Lemo type     

Page 36: CFR Catalogue

36 

Page 37: CFR Catalogue

37 

[ RECTANGULAR MAGNETRON/DIODE ]  Sputtering Source 

A cheap solution for strips and rectangular geometry coatings that require high uniformity thickness 

Page 38: CFR Catalogue

38 

High percentage of target erosion  Uniformity deposition in a wide square  DC powered 

www.surfacetreatments.org 

Page 39: CFR Catalogue

39 

[ RECTANGULAR MAGNETRON/DIODE ] Sputtering Sources  

 Rectangular Diode Sputtering Sources  Target size:        300 x 30 x 6 mm  Target fixing:        on copper baseplate by silver paint or metal eutectic  Magnets:        NdFeB Balanced Magnetic field confinement  Utilization:         up to 80% in diode mode  DC power (max):      1 kW  Sputtering Current (max):   3 A  Sputtering voltage:      100‐1000V  Sputtering pressure:    1∙10‐3 mbar to 0,1 mbar  Mounting:        CF100 flange  Electrical connector:    Lemo type    

 

Page 40: CFR Catalogue

40 

Page 41: CFR Catalogue

41 

[ STANDARD MAGNETRON ] Sputtering Source 

2” diameter planar magnetron with a high magnetic field provided by permanent magnets 

Page 42: CFR Catalogue

42 

Water cooled  Mounted on a CF 100 flange  Variable target‐substrate distance  A shutter for the target can be optionally mounted  Works with any kind of conductive target 

www.surfacetreatments.org 

Page 43: CFR Catalogue

43 

[ STANDARD MAGNETRON ] Sputtering Sources  

 Rectangular Diode Sputtering Sources  Diameter:        2” (50,8 mm)  Target fixing:        on copper baseplate by silver paint or metal eutectic  Utilization:         up to 30%  Magnets:        NdFeB Balanced or Unbalanced Magnetic field confinement  DC power (max):      1 kW  RF power (max):      500 W  Sputtering Current (max):   3 A  Sputtering voltage:      100‐1000V  Sputtering pressure:    1∙10‐3 mbar to 0,1 mbar  Mounting:        CF100 flange  Electrical connector:    Lemo type     

Page 44: CFR Catalogue

44 

Page 45: CFR Catalogue

45 

[ CILINDRICAL MAGNETRONS FOR OIL INDUSTRIES ]  

Hard coatings, protective  layers, anti‐friction thin  films, for special pipes designed for oil industries. 

Page 46: CFR Catalogue

46 

www.surfacetreatments.org 

Hard coating and protective and anti‐friction thin films for metallic pipes 

Materials: DLC to transition metals carbides  Strong permanent magnets internal (Fig. on the center)   or external (Fig. on the right) The cathode create a high plasma confinement along cylinder axis

Page 47: CFR Catalogue

47 

[ CYLINDRICAL MAGNETRONS FOR OIL INDUSTRIES ] Sputtering Sources  

  Cylindrical Magnetrons   Diameter:        from 10 mm to  1000 mm  Length:          from 10 mm to 2000 mm  Utilization:         up to 80%  Magnets:        NdFeB permanent Magnets or solenoid 

            (Balanced Magnetic field confinement)  DC power (max):      function of dimension  Sputtering Current (max):   function of dimension  Sputtering voltage:      100‐1000V  Sputtering pressure:    1∙10‐3 mbar to 0,1 mbar  Mounting:        CF, KF or custom designed flange   

Page 48: CFR Catalogue

48 

Page 49: CFR Catalogue

49 

[ HEATERS ]  

IR heater lamp for annealing process and high temperature coating process 

Page 50: CFR Catalogue

50 

Cylindrical and rectangular geometry  Mounted on a CF 100 flange  Fast heating response  Maximum temperature achievable 800°C  Very low degassing rate during heating 

www.surfacetreatments.org 

Page 51: CFR Catalogue

51 

[ HEATERS ]  

 Circular heater   Sample Diameter (max):    2” (50,8 mm)  Max temperature:      800 °C  Power (max):       500 W  Voltage:        230 V AC  Working pressure:      atmospheric pressure to 1∙10‐9 mbar   Mounting:        CF100 flange  Termocouple:       k type   Rectangular heater   Sample size:        60 x 350 mm  Max temperature:      800 °C  Power (max):       4 kW  Voltage:        230 V AC  Working pressure:      atmospheric pressure to 1∙10‐9 mbar   Mounting:        CF100 flange  Termocouple:       k type 

Page 52: CFR Catalogue

52 

Page 53: CFR Catalogue

53 

[ BAKING CONTROLLER ]  

U.H.V. Baking Control is a complete and easy to use system to control the baking processes in vacuum chambers 

3 zone UHV Baking Control   3 independent heating zones  3.3 kW maximum power for each zone  99 hours timer  Thermoresistivity probe PT100 for temperature control  Over‐temperature alarm  Timer/manual operation mode 

Page 54: CFR Catalogue
Page 55: CFR Catalogue

[ contacts ] Legnaro (PD) - Technical Facilities

Ferrara - Registered Office

e‐mail : [email protected]  

web site: http://www.consorzioferrararicerche.it http://www.surfacetreatments.org 

 

Phone : +39 049‐8068321 Fax : +39 049‐8068817 

 

Technical Facilities : Viale dell’Università 2, 35020 Legnaro (PD) ‐ Italy Registered Office : Via Saragat 1, 44100 Ferrara ‐ Italy 

Page 56: CFR Catalogue

56 

www.surfacetreatments.org