PICOSUNIN ALD-PINNOITTEILLA MATERIAALEILLE KESTÄVYYTTÄ

Transkriptio

1 The ALD Powerhouse Uraauurtavaa ALD-osaamista vuodesta 1974 PICOSUNIN ALD-PINNOITTEILLA MATERIAALEILLE KESTÄVYYTTÄ Minna Toivola D.Sc., projektipäällikkö Picosun Oy Lahti Picosun Oy Proprietary

2 Sisältö Picosun Oy Proprietary Picosun yrityksenä ALD (Atomic Layer Deposition) eli atomikerroskasvatus periaate ja edut ALD-materiaaleja ja -prosesseja Sovellusesimerkki koneteollisuudesta: ALD korroosionestossa Picosun SUNALE reaktorit Picosunin uusimmat tuotelanseeraukset Yhteistyökumppanit

3 Picosun Oy Proprietary Picosun yrityksenä Taustaa Picosun Oy perustettiin vuonna Uraauurtavaa ALD-osaamista 70-luvun alusta saakka. Ydinliiketoiminta: korkealaatuisten R&D- ja tuotanto-ald-järjestelmien suunnittelu ja valmistus maailmanlaajuisille markkinoille. Voitollinen 5 peräkkäistä vuotta, nopeasti kasvava: 100% kasvu tilikautena 2010 (5/2010 4/2011). Myyntiennuste 10,5 M tilikautena 2011 (5/2011 4/2012). Missio Maailmanlaajuisten markkinoiden palveleminen käyttäjäystävällisillä, luotettavilla ja tehokkailla R&D- ja tuotanto-ald-järjestelmillä. Ainutlaatuisesta laitesuunnittelustamme johtuen, sama ALD-laite voidaan sujuvasti skaalata tutkimus- ja tuotekehitysvaiheesta tuotantoon. Tiimi Ydintiimi: 10 TkT:tä/FT:tä ja ALD-asiantuntijaa (hallitus mukaanlukien) Yhteensä 30+ työntekijää ja 40+ alihankkijaa

4 Picosun yrityksenä Picosun Oy Proprietary Ainutlaatuinen omalla alallaan Picosunin historia ulottuu ALD-teknologian keksimiseen asti. Picosunin hallituksen jäsen, TkT Tuomo Suntola kehitti menetelmän vuonna 1974 ja toinen hallituksen jäsen, Sven Lindfors, on suunnitellut huippuluokan ALD-reaktoreita vuodesta 1975 Picosunilla siis lähes neljä vuosikymmentä ensiluokan kokemusta ja tietotaitoa ALD:stä. Keskittyminen puhtaasti ALD:hen alusta alkaen Picosun on alusta asti keskittynyt ainoastaan ALD:hen business- ja osaamisalueenaan Yli 15 laitesukupolvea ja jatkuva kaksisuuntainen keskustelu ja palautteenvaihto asiakkaiden kanssa huippuluokan laitedesign Picosunin laitteet päivittäisessä käytössä suuryrityksissä ja huipputason tutkimuslaitoksissa neljässä maanosassa. Maailmanlaajuinen myynti- ja asiakastukiorganisaatio, jälleenmyyjät n. 30 maassa.

5 Picosun maailmalla Pääkonttori Espoossa Tuotanto Masalassa, Kirkkonummella Pohjois- Amerikan pääkonttori Detroitissa, Michiganissa Maailmanlaajuinen jälleenmyyjäverkosto, myynti- ja tukiorganisaatio

6 ALD:n periaate Picosun Oy Proprietary

7 ALD:n edut Picosun Oy Proprietary Credit T. Suntola ALD:llä uusia tuotteita: Mahdollistaa uudet, innovatiiviset teknologiat, mitkä eivät muilla menetelmillä onnistuisi Lähdekontrolli Pintakontrolli ALD:llä lisäarvoa tuotteisiin: Halvalle/yksinkertaiselle materiaalille arvokkaan materiaalin ominaisuudet ohutkalvopinnoitteen avulla Funktionaaliset pinnoitteet ALD = pintakontrolloitu menetelmä 100% konformaalisuus Kalvon paksuuden tarkka kontrolli 100% tasaisuus Kompakti, reiätön, virheetön kalvo Toistettava prosessi Mahdollisuus mataliin prosessilämpötiloihin Seospinnoitteet/nanolaminaatit

8 Picosun Oy Proprietary ALD-prosesseja Oxides Dielectrics Al 2 O 3, TiO 2, ZrO 2, HfO 2, Ta 2 O 5, Nb 2 O 5, Sc 2 O 3, Y 2 O 3, MgO, B 2 O 3, SiO 2, GeO 2, La 2 O 3, CeO 2, PrO x, Nd 2 O 3, Sm 2 O 3, EuO x, Gd 2 O 3, Dy 2 O 3, Ho 2 O 3, Er 2 O 3, Tm 2 O 3, Yb 2 O 3, Lu 2 O 3, SrTiO 3, BaTiO 3, PbTiO 3, PbZrO 3, Bi x Ti y O, Bi x Si y O, SrTa 2 O 6, SrBi 2 Ta 2 O 9, YScO 3, LaAlO 3, NdAlO 3, GdScO 3, LaScO 3, LaLuO 3, Er 3 Ga 5 O 13 Nitrides Conductors/ Semiconductors In 2 O 3, In 2 O 3 :Sn, In 2 O 3 :F, In 2 O 3 :Zr, SnO 2, SnO 2 :Sb, ZnO, ZnO:Al, ZnO:B, ZnO:Ga, RuO 2, RhO 2, IrO 2, Ga 2 O 3, V 2 O 5, WO 3, W 2 O 3, NiO, FeO x, CrO x, CoO x, MnO x Other ternaries LaCoO 3, LaNiO 3, LaMnO 3, La 1-x Ca x MnO 3 Semiconductors/ Dielectrics BN, AlN, GaN, InN, SiN x, Ta 3 N 5, Cu 3 N, Zr 3 N 4, Hf 3 N 4 Metallics TiN, TiSiN, TiAlN, TiAlCN, TaN, NbN, MoN, WC x, WN x, Ternaries WN x C y, TaC x N y II-VI compounds Binaries ZnS, ZnSe, ZnTe, CaS, SrS, BaS, CdS, CdTe, MnTe, HgTe, Doped compounds ZnS:M (M = Mn, Tb, Tm), CaS:M (M = Eu, Ce, Tb, Pb), SrS:M (M = Ce, Tb, Pb) III-V compounds Binaries GaAs, AlAs, AlP, InP, GaP, InAs Fluorides Binaries CaF 2, SrF 2, MgF 2, LaF 3, YF 3, ZnF 2 Elements Metals Ru, Pt, Ir, Pd, Rh, Ag, Au, W, Cu, Co, Fe, Ni, Mo, Ta, Ti, Al, Si, Ge Others La 2 S 3, PbS, In 2 S 3, Cu x S, CuGaS 2, Y 2 O 2 S, WS 2, TiS 2, SiC, TiC x, TaC x, WC x,

9 ALD:n käyttökohteita Picosun Oy Proprietary Applications IC: Gate dielectrics & metals, DRAM, Metal Interconnects, Barriers / Seed / Adhesion, Capacitors Optics: OLED layers, Optical filters, Transparent conductors, Antireflection, Photonic crystals, UV blocking, Colored coatings MEMS: Passivation, Etch resistance, Hydrophobic / antistiction Photovoltaics: Buffer layer, Passivation, Encapsulation Nanotech: Nanotubes & -wires, Nanopores & -particles, Nanoglue Fuel cells: Electrolyte, Catalysts, Interconnect/end plate protective layers Other: Catalysts, Biocompatibles, Magnetic, Solid lubricants, Anti-corrosion, Mold and dies, Blade edges, Packaging III-V, Catalyst Capacitors Magnetic Heads MEMS Microprocessors DRAM memories Flash memories Solar Batteries Fuel Cells Anti-corrosion Dr. Tuomo Suntola Picosun Board of Directors Electroluminescence

10 Korroosionesto ALD:lla 1/5 Korroosiosta aiheutuvat kulut 3-4% BKT:sta Nykyisistä kromipinnoitteista ollaan luopumassa terveydellisistä ja ympäristösyistä Uudet korroosionestopinnoitteet ALD mahdollistaa tasaisten, tiheiden ja jatkuvien ohutkalvojen valmistamisen 3D -komponenteille (myös pieniinkin reikiin, onkaloihin yms) sekä ohutkalvon paksuuden ja rakenteen räätälöinnin sovellukseen sopivaksi.

11 Korroosionesto ALD:lla 2/5 Ruostumaton teräs, alumiini ja titaani muodostavat pinnalleen ohuen oksidikerroksen (5-10 nm), joka voi tuhoutua esim. mekaanisessa tai kemiallisessa rasituksessa ALD menetelmällä valmistettuja korroosionsuojakalvoja tutkittu 1990-luvulta lähtien EU:n FP7 puiteohjelman projekti CORRAL

12 Korroosionesto ALD:lla 3/5 Komponenttien pinta eristetään ympäristöstä ALD-ohutkalvolla tyypillisimmin metallioksideilla tai niiden laminaateilla Koska ALD-kalvo aina tasainen, kompakti ja mikro/nanotasolla reiätön, erittäin ohutkin kalvo riittää säästöä materiaalikuluissa Pinnoitteen valintaan vaikuttavat pinnoitettavan komponentin materiaali ja ympäristö, jolle se altistuu Korroosionkeston lisäksi voidaan vaikuttaa pinnoitettavan komponentin ulkonäköön (väri, kiilto, heijastusominaisuudet), sähköisiin ominaisuuksiin jne. 70 nm Al 2 O 3 /TiO 2 50 nm Al 2 O 3

13 Korroosionesto ALD:lla 4/5 CORRAL-projektissa kehitetyt pinnoitteet suorituskyvyltään parempia kuin mitkään aikaisemmin käytetyt korroosionsuojamenetelmät ALD joko sellaisenaan tai yhdistettynä muihin pinnoitusmenetelmiin (CVD, PVD...) Yli kolminkertainen kestävyys (> 600 h) teräksen suojana autoteollisuuden standardeihin (192 h) verrattuna (suolasumutustestit)! ALD tavanomaisten pinnoitteiden tukena: reikien ja onkaloiden tukkiminen, mekaanisen, kemiallisen ja lämpökestävyyden parantaminen ALD parantaa tavanomaisten pinnoitteiden elinikää tekijällä 3-10!

14 Korroosionesto ALD:lla 5/5 Esimerkkisovelluksia Kone/kulkuneuvoteollisuuden osien suojaus Reaktiokammioiden suojaus Säiliöiden suojaus Hopean tummumisen esto Laakereiden pinnoitus Elektroniikan komponenttien passivointi Etsauksenestokerrokset Kiinteät voiteluaineet Hammaslääkärin välineet Bioimplantit Dekoratiiviset pinnoitteet

15 Picosunin SUNALE tuoteperheet Picosun Oy Proprietary SUNALE R-sarja Manuaalinen tai puoliautomaattinen tutkimukseen ja tuotekehitykseen Monipuolinen ja muokattava: yksittäiskiekot/kiekkoerät, 3D-kappaleet, läpihuokoiset näytteet, partikkelien pinnoitus... SUNALE P-sarja Täysin automatisoitu yksittäiskiekoille/kiekkoerille teolliseen massatuotantoon Kiekkokoko 300 mm (halk.) asti, suuret 3Dkappaleet (reaktiokammion koko n. 20 l) Usean reaktorin klusteri ja teollisuusrobotti tuotanto jopa tuhansia kiekkoja tunnissa

16 Picosunin uusimmat laitelanseeraukset Picosun Oy Proprietary Picoplasma PEALD-lähdejärjestelmä Reaktiivisiin radikaaleihin (ei plasmavaurioita pinnalle) perustuva etäisplasmajärjestelmä huippuluokan PEALD:hen Laajempi valikoima prosesseja koska korkeaenerginen plasma mahdollistaa myös vähemmän reaktiivisten prekursorien käytön Mahdollisuus matalampiin prosessilämpötiloihin herkät, arat näytteet kuten polymeerit, muovit, paperit... Mahdollisuus käyttää samaa reaktoria sekä termisessä että plasmamoodissa ilman mitään muutoksia tekniseen konstruktioon Menestystuote: päivittäisessä käytössä usealla avainasiakkaalla kolmessa maanosassa Useita patentteja

17 Picosunin uusimmat laitelanseeraukset... Picosun Oy Proprietary Picoplatform ALD-klusterijärjestelmä Monikäyttöinen, integroitu, useasta yksittäisestä SUNALE -reaktorista (ja tarpeen vaatiessa muistakin prosessiyksiköistä: esikäsittely, etsaus, PVD/CVD..) koostuva ALD-klusterijärjestelmä Vakuumirobottikeskusyksikkö täysin automaattinen, kasetilta-kasetille kiekkojen lataus ja liikuttelu prosessiyksiköiden välillä ilman vakuumiketjun katkeamista Useita samanaikaisia prosesseja tavanomaisemmista ALD-materiaaleista (oksidit, nitridit, sulfidit etc) metalleihin ja jopa polymeereihin UHV- ja kloridiyhteensopiva, lähteen lämmitys max. 300 o C, terminen ja plasma-ald samassa yksikössä, tehostettu diffuusio stop-flow järjestelmällä mahdollinen

18 ... ja lähitulevaisuudessa... Picosun Oy Proprietary SUNALE P500 SUNALE P1200 Kookkaampi versio Picosunin bestselleristä, P300-eräajoreaktorista. Reaktiokammion koko n. 85 l, sopii suurille erille 3D-kappaleita tai kiekkoja Täysin automaattinen in-line -reaktori erittäin suurille 3D-kappaleille ja kookkaille, tasomaisille substraateille kuten esim. aurinkopaneeleille

19 Yhteistyöverkosto Yrityskumppanit Uudet Lähtöaineet Ohutkalvomateriaalit Prosessit Sovellukset Yliopistot ja tutkimuslaitokset EU -projektit Asiakkaat

20 Picosun Oy Proprietary Tiivistelmä Picosun on nopeasti kasvava, suomalainen teknologiayritys, jonka ainutlaatuinen ALD-menetelmä sopii teolliseen massatuotantoon Picosun toivottaa sekä teolliset että tutkimuspartnerit tervetulleiksi täysimittaiseen yhteistyöhön Picosunin ALD-teknologialla rakennetaan kestävää kehitystä ja puhtaampaa tulevaisuutta

21 Kiitoksia!