Nowa jakość procesów PE-ALD (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)

Rozwiązanie PE-ALD nowej generacji firmy Picosun jest oparte na zdalnej plazmie mikrofalowej o dużej mocy (MWP). Lekki, kompaktowy, generator plazmy można zintegrować z istniejącymi reaktorami PICOSUN® R&D ALD. 
Nowe rozwiązanie do wspomaganych plazmą procesów osadzania warstw atomowych umożliwia nakładanie warstw praktycznie bez generowania niepożądanych cząstek, przy wyjątkowo niskiej zawartości zanieczyszczeń metalami, co jest kluczowe przy produkcji elektroniki oraz modyfikacji implantów medycznych.

Kluczowe cechy

  • Możliwość podłączenia 4 różnych gazów oraz możliwość stosowania tych gazów w procesach termalnych przy wyłączonym generatorze)
  • Prowadzenie procesów w niskich temperaturach – kluczowe dla wrażliwych podłoży takich jak np. polimery
  • Minimalna ilość generowanych cząstek
  • Duża odległość pomiędzy źródłem plazmy a podłożem – brak uszkadzania podłoża przez niepożądane jony
  • Podłoże nie jest elektrodą – brak zjawiska spięć elektrycznych – możliwość nakładania warstw metali
  • Brak osadzania warstw na źródle plazmy – eliminacja konieczności uciążliwego czyszczenia źródła plazmy
  • Możliwość prowadzenia cykli termalnych i plazmowych w ramach jednego procesu bez konieczności zmian mechanicznych w systemie
  • Możliwość uruchomienia źródła plazmy przy ciśnieniach roboczych
  • Możliwość powierzchniowej modyfikacji proszków i nanocząstek

Stosując nowe źródło plazmy uzyskano warstwy o wysokiej gęstości i jednorodności. MWP umożliwia również pracę w szerszym zakresie parametrów plazmy co poszerza jej możliwości w opracowywaniu oraz optymalizacji istniejących procesów.

Przykład parametrów warstwy ALD SiO2 uzyskanej przy użyciu mikrofalowego źródła plazmy Picosun

peald osadzanie warstw atomowych atomic layer deposition

Notka prasowa Picosun PEALD – microwave plasma source.

Grupa Picosun, wiodący dostawca urządzeń i rozwiązań do osadzania warstw atomowych AGILE ALD® (Atomic Layer Deposition), odnotowuje rekordową sprzedaż w drugim kwartale 2020 r. Szczególnie dobrze przyjęta przez klientów technologia ALD w produkcji podłoży o średnicy 300 mm.

Całkowita liczba zamówień w drugim kwartale 2020 wyniosła 11,6 mln €, a całkowita sprzedaż netto 9,8 mln €. Pierwszy kwartał 2020 roku Picosun również był udany. Przyjęcie zamówień w pierwszej połowie roku wyniosło 22,3 mln €, co dało 137% wzrost w porównaniu z tym samym okresem ubiegłego roku, a sprzedaż netto wyniosła 20,5 mln €, co dało wzrost o 51%.

Rynek fotoniki, w tym zastosowania w oświetleniu, optoelektronice, wyświetlaczach i czujnikach, był jednym z kluczowych czynników napędzających rozwój Picosun. Picosun poświęcił wiele pracy na opracowanie przemysłowych rozwiązań ALD pod klucz, specjalnie dla podłoży o rozmiarze do 200 mm. Producenci urządzeń fotonicznych, czujników i urządzeń oświetleniowych zazwyczaj wykorzystują te rozmiary płytek, a rozwiązania Picosun są poszukiwane w tych branżach. Picosun wszedł również na rynek ALD dla podłoży o średnicy 300 mm i otrzymał pierwsze zamówienia pilotażowe na nowatorskie rozwiązania produkcyjne 300 mm.

„Bardzo się cieszę z tak znakomitego wzrostu w pierwszej połowie 2020 roku. Poradziliśmy sobie dobrze, nawet pomimo wyzwań związanych z wybuchem koronawirusa wczesną wiosną, a nasi klienci nam zaufali. Z przyjemnością informujemy o kilku powracających klientach, a także o różnych sprzedaży wielu systemów ALD do tego samego klienta. Nasza strategia skupienia się na klientach przemysłowych i produkcji na dużą skalę przynosi owoce, a zainteresowanie naszymi rozwiązaniami produkcyjnymi ALD kwitnie. Rozwój i optymalizacja nowatorskich technologii produkcji ALD dla jeszcze większych rynków jest w toku iz niecierpliwością czekamy na wprowadzenie tych przełomowych rozwiązań do publicznej wiadomości jeszcze w tym roku ”, mówi Jussi Rautee, CEO Picosun Group.

Picosun dostarcza najbardziej zaawansowane rozwiązania w zakresie powłok cienkowarstwowych AGILE ALD® (Atomic Layer Deposition) dla globalnego przemysłu. Rozwiązania ALD firmy Picosun umożliwiają skok technologiczny w przyszłość dzięki gotowym procesom produkcyjnym i niezrównanej, pionierskiej wiedzy w tej dziedzinie – sięgającej czasów wynalezienia samej technologii. Obecnie urządzenia PICOSUN® ALD są w codziennej produkcji w wielu wiodących branżach na całym świecie. Picosun ma siedzibę w Finlandii i posiada filie w Niemczech, USA, Singapurze, Tajwanie, Chinach, Korei i Japonii, biura w Indiach i Francji oraz ogólnoświatową sieć sprzedaży i wsparcia. Odwiedź www.picosun.com.

Technologia osadzania warstw atomowych ALD znajduje coraz szersze zastosowanie w powlekaniu implantów medycznych , w których metalowe elementy i wrażliwa mikroelektronika muszą być skutecznie i długoterminowo chronione przed korozją powodowaną przez płyny ustrojowe człowieka.

Doniesienie grupy Picosun opisuje wytworzenie organiczno-nieorganicznej dwuwarstwowej ochrony barierowej przeznaczonej dla neurorpotez i elektroniki biomedycznej. Grupa również potwierdza doskonałe właściwości hermetyczne i barierowe warstw ALD zabezpieczające przed dyfuzją jonów powodujących korozję.

W najnowszym opracowaniu w celu ochrony metalicznej elektrody platynowej najpierw nałożono cienką warstwę tlenku hafnu (HfO2) jako wewnętrzną, adhezyjną warstwę barierową, bezpośrednio osadzoną na metalu, a następnie na warstwę ALD nałożono biozgodny polimer organiczny PDMS (polidimetylosiloksan). Warstwa HfO2 ALD zapewnia doskonałą przyczepność i hermetyczne uszczelnienie powierzchni elektrody, podczas gdy PDMS, jako bardziej „makroskopowa” warstwa zapewnia solidność i wytrzymałość na powierzchni ultra-cienkiej warstwy ALD. Powłoki dwuwarstwowe badano przez ich zanurzenie  w roztworze PBS przez 450 dni w temperaturze pokojowej [3].

Wcześniej udowodniono, że nanolaminaty ALD  całkowicie blokują dyfuzję jonów Na +, K +, Cl– i PO43-, które są jednymi z najbardziej korozyjnych gatunków jonów w środowisku wodnym [1]. Testy starzeniowe przeprowadzano przez 2 miesiące w 87 ° C  w buforze PBS (sól fizjologiczna buforowana fosforanem) (patrz ryc. 1). Wcześniej udowodniono, że szereg materiałów ALD firmy Picosun  wykazuje bardzo niską cytotoksyczność i jest bezpiecznych dla tkanek ludzkich [2], co zapewnia dużą elastyczność w projektowaniu warstw barierowych dla różnych podłoży w celu zapewnienia różnych poziomów zabezpieczenia.

warstwy barierowe

Wyniki obu testów ponownie potwierdzają ogromny potencjał ALD w zakresie opracowywania nowych rozwiązań dla branż medycznych i biomedycznych. Stały trend zwiększonej miniaturyzacji i integracji na poziomie systemowym mikroelektroniki napędza również ten sam rozwój w implantowanych urządzeniach medycznych. Wraz z malejącymi rozmiarami urządzeń wzrasta ich stopień złożoności, co powoduje, że tradycyjne metody enkapsulacji zawodzą.

Warto dodać, że technologia ALD umożliwia nakładanie ultra-cienkich warstw na skomplikowanych podłożach trójwymiarowych w umiarkowanych temperaturach.

„Doskonałe właściwości barierowe warstw ALD wspierają trend miniaturyzacji i zwiększonej funkcjonalizacji mikroelektroniki medycznej oraz umożliwiają rozwój różnorodnych innowacyjnych produktów. Wprowadzenie enkapsulacji technologią ALD może również pomóc producentom w wymianie drogich, elementów metalowych na tańsze materiały, jednocześnie wydłużając żywotność urządzeń. Technologia ALD firmy Picosun jest już używana przez kilku wiodących światowych producentów urządzeń medycznych i chcemy nadal kierować integracją ALD z branżami opieki zdrowotnej. Z przyjemnością dostarczamy sprawdzone w produkcji, gotowe do użycia rozwiązania dla producentów, aby zrealizować całkowicie nową generację bezpieczniejszych, trwalszych i przyjaznych dla użytkownika wszczepialnych urządzeń do zdalnej i cyfrowej opieki zdrowotnej ”- mówi dr. Jani Kivioja, dyrektor ds. Technicznych grupy Picosun.

 

Warstwy barierowe mogą być nakładane zarówno na urządzeniach R&D jak i w zautomatyzowanych systemach przemysłowych

Badawczo-rozwojowe systemy ALD

Przemysłowe systemy ALD

 

 

[1] ALD 2019 – 19th International Conference on Atomic Layer Deposition, 21-24 July 2019, Bellevue, Washington, USA / ULIMPIA project, funded by PENTA under grant number PENTA-2017-Call2-16101-ULIMPIA.

[2] https://www.picosun.com/press/picosun-expands-selection-of-biocompatible-ald-materials-for-medical-applications/

[3] Nanbakhsh et. al., “Long-term encapsulation of platinum metallization using a HfO2 ALD-PDMS bilayer for non-hermetic active implants”, Proceedings of IEEE 70th Electronic Components and Technology Conference (ECTC), 3-30 June 2020, Orlando, Florida, USA / POSITION-II project, funded by the ECSEL JU under grant number Ecsel-783132-Position-II-2017-IA.

 

#atomiclayerdeposition #osadzaniewarstwatomowych

osadzanie warstw atomowych

 

Oferujemy rewolucyjną metodę nakładania cienkich, nanometrycznych i 100% konforemnych warstw ochronnych dla producentów drukowanych płytek elektronicznych oraz producentów elektroniki, opracowaną przez wiodącego producenta technologii ALD firmę Picosun.

Główne cechy technologii:

  • Hermetyczne, gęste warstwy nakładane metodą osadzania warstw atomowych ALD (Atomic Layer Deposition), skutecznie zabezpieczające przed utlenianiem, wilgocią, zalaniem i powstawaniem wąsów cynowych
  • 100% konforemność – dokładne zabezpieczenie nawet bardzo skomplikowanych trójwymiarowych układów
  • Nakładanie warstw w niskich temperaturach zapobiegających uszkodzeniom układów elektronicznych
  • Brak przeszkód w późniejszym montażu płytek w produktach końcowych
  • Możliwość nakładania powłok w procesach przemysłowych na wielu podłożach jednocześnie

Picosun_press_release_14022019

więcej informacji:info@devmatech.pl

Wyzwaniem dla produkcji urządzeń opartych na grafenie jest jego powierzchniowa modyfikacja, polegająca na nałożeniu wysokiej jakości ultra-cienkich warstw materiałów o określonych funkcjach. Technologia osadzania warstw atomowych (ALD) odpowiada tym potrzebom umożliwiając nakładanie cienkich, konforemnych warstw z kontrolą przyrostu do grubości pojedynczych atomów.
Poniższe publikacje przedstawiają przykłady modyfikacji grafenu w reaktorach Picosun

1. Zhou, P. et al. Direct deposition of uniform high-κ dielectrics on graphene. Sci. Rep. 4, 6448 (2014).

2. Cao, Y. Q., Cao, Z. Y., Li, X., Wu, D. & Li, A. D. A facile way to deposit conformal Al2O3 thin film on pristine graphene by atomic layer deposition. Appl. Surf. Sci. 291, 78–82 (2014).

3. Yu, M; Ma, J; Song, H; Wang, A; Tian, F; Wang, Y; Qiu, H; Wang, R. Atomic layer deposited TiO2 on nitrogen-doped graphene/sulfur electrode for high performance lithium-sulfur battery. Optoelectron. Adv. Mater. Rapid Commun. 4, 1166–1169 (2010).

4. Dahal, A. et al. Seeding atomic layer deposition of alumina on graphene with yttria. ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 2082–2087 (2015).

5. Beechem, T. E. et al. Self-Heating and Failure in Scalable Graphene Devices. Sci. Rep. 27 (2016). doi:10.1038/srep26457

 

Zapraszamy do kontaktu: info@devmatech.pl

Podczas powlekania podłoży prostokątnych lub kwadratowych obserwuje się trzy główne niepożądane zjawiska: efekt „edge beads”, efekt geometryczny oraz efekt Bernoulli. Występowanie powyższych artefaktów powodować może znaczne pogorszyć jakość otrzymywanych warstw. Poprawa jednorodności może być uzyskana poprzez zmniejszenie prędkości wirowania (powstaje słabsze podciśnienie wytworzone przez efekty Bernoulliego, tak więc otrzymana powłoka będzie bardziej jednolita), ale jednocześnie pogrubieniu ulegną krawędzie – efekt „edge beads”.

Badanie przeprowadzone przez Gregory Luurtsema z Wydziału Elektrotechniki i Informatyki Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley (kliknij tutaj, aby zapoznać się z badaniami) dowodzi, że najlepszym sposobem poprawy jednorodności powłoki na kwadratowym podłożu jest wykorzystanie uchwytu lub nośnika z zagłębieniem, płyty barierowej oraz oczywiście zmniejszonej prędkości wirowania. Dzięki zastosowaniu spin coatera wyposażonego w zarówno uchwyt wgłębny podłoży, jak i płyty barierowej, narastanie warstwy na krawędziach czołowych można zmniejszyć aż o 125%. Głównie (90%) efekt spowodowany jest użyciem uchwytu z zagłębieniem na podłoże, a kolejne 35% możliwe jest do uzyskania poprzez użycie płyty barierowej, która powinna być zainstalowana w odległości ok. 3 mm – 12 mm nad podłożem.

Spin coater z serii SPIN150i może zostać wyposażony w odpowiednie uchwyty dostosowane do wielkości wymaganych podłoży oraz wymagań procesowych użytkownika.

Picosun Oy, wiodący dostawca urządzeń oraz technologii do nanoszenia cienkich warstw metodą ALD nawiązał współpracę z Osram Opto Semiconductors oraz partnerami naukowymi celem wytworzenia nowej generacji źródeł światła typu LED. W ramach projektu zaprojektowane zostaną LEDy charakteryzujące się bardzo wysoką jasnością świecenia oraz długą żywotnością. Na chwilę obecną stanowi to olbrzymie wyzwanie dla całej branży.

Obecnie systemy Picosun zainstalowane są w wielu miejscach wytwarzania źródeł LED na całym świecie. Technologia ALD z zastosowaniem reaktorów Picosun umożliwia wytworzenie najwyższej jakości cienkich warstw wewnątrz struktur porowatych o bardzo wysokim współczynniku AR oraz na innych wymagających podłożach. Ponadto dzięki zastosowaniu w pełni zautomatyzowanych systemów produkcyjnych możliwe jest osiągnięcie wysokiej przepustowości oraz niskiego kosztu produkcji.  Czynniki te okazały się kluczowe z punktu widzenia wymagającego rynku z branży LED.

Picosun_Press_Release_13022017.pdf

Czym jest proces sol-gel?

Proces sol-gel wykorzystywany jest w wytwarzaniu materiałów stałych. Nakładanie warstw z użyciem metody sol-gel umożliwia wytworzenie jedno lub wieloskładnikowych powłok tlenkowych na podłożach szklanych lub metalicznych. Istnieją dwie zasadnicze metody nakładania cienkich warstw: metoda powlekania obrotowego (spin coating) dla jednostronnego powlekania sol-gel lub powlekania przez zanurzanie (dip-coating) dla obustronnego powlekania. Obie techniki obecnie są powszechnie stosowane.

Jak wytworzyć warstwę metodą sol-gel?

Sol-gel (zol-żele) wytwarza się poprzez kondensację roztworu prekursora tlenku metalu w sieci 3D. Żele są układami dwufazowymi, w których ciągła faza płynna wypełnia przestrzeń wewnątrz spolimeryzowanej sieci. Żele można suszyć w kontrolowany sposób, w celu wytworzenia porowatych ciał stałych o unikalnych właściwościach termicznych, mechanicznych, optycznych i chemicznych. Pierwsze zol-żele zostały zrobione z krzemionki, przez kondensację silanoli (SiOH), a następnie ich transformację do żeli krzemionkowych. Przetwarzanie zol-żel stało się bardzo elastycznym procesem wykorzystywanym w syntezie materiałów. Obecnie możliwe jest wytwarzanie materiałów żelowych z prawie dowolnego metalu przejściowego, a także wytwarzanie materiałów kompozytowych.

powlekanie obrotowe spin coating sol-gel

Jak wytworzyć jednostronną powłokę sol-gel z użyciem spin coatera?

Metoda spin coating (powlekanie obrotowe) jest wykorzystywana do nakładania cienkich warstw materiału na płaskie podłoża. Zazwyczaj z użyciem spin coater rozwirowuje się fotorezyst na podłożach półprzewodnikowych. Powlekacze obrotowe firmy Polos stosowane są także do rozwirowania cienkich warstw polimerowych, takich jak kopolimery blokowe (BCP) jako PDMS i PMMA, lub jako tania metoda zol-żel do powlekania szklanych podłóż filmami ZnO. Zaletą metody spin coating jest to, że warstwa cieczy ma tendencję do zwiększania jednorodności grubości podczas rozwirowania, oraz po uzyskaniu oczekiwanej jednorodności zachowuje otrzymane parametry pod warunkiem, że lepkość jest stała na całej całej powierzchni podłoża.

Jaki jest typowy proces umożliwiający kontrolę grubości otrzymywanej warstwy?

Aby kontrolować grubość otrzymanej warstwy polimerowej, można zastosować metodę powlekania sol-gel wspomaganą użyciem powlekacza obrotowego (spin coater). Rozpuszczony lub zdyspergowany w rozpuszczalniku polimer zostaje wkroplony na powierzchnię podłoża i rozwirowany, tak aby uzyskać warstwę o jednolitej grubości. Kilka kropel roztworu wystarczy, aby przy prędkości obrotowej 3000 obr./min w ciągu 30 sekund uzyskać jednorodną warstwę. Oferowane przez nas Spin coatery SPIN150i i SPIN200i są w pełni odpowiednie dla tych zastosowań.

Przykładowe zastosowania metody sol-gel

Zastosowanie Materiał Sol-Gel
Światłowody Wysokiej czystości domieszkowany żel krzemionkowy
Ochronne powłoki optyczne Odporne na ścieranie powłoki żelu krzemionkowego naniesione na plastikowe podłoża
Antyrefleksyjne powłoki optyczne Okna laserowe, inteligentne okna
Izolacja termiczna okien Powłoki kolektorów słonecznych
Izolacja ogniotrwała wysokotemperaturowa Pianki ceramiczne
Czujniki chemiczne Cienkowarstwowe czujniki NOx, oscylatory kryształowe pokryte sol-gelem
Katalizatory i adsorbenty Krzemionkowe katalizatory kwasowe w postaci stałej, nośniki katalizatora o dużej powierzchni właściwej, środek osuszający w żelu krzemionkowym
Membrany ceramiczne Sita molekularne sol-gel, filtry antybakteryjne
Materiały ścierne Materiały ścierne z tlenku glinu
Szczeliwa dentystyczne i wypełniacze Hydroksyapatyt

 

spin coater powlekacz obrotowy