Kombinatorische Sputteranlage für multinäre Schicht-Materialbibliotheken

Es wird eine kombinatorische Magnetron-Sputteranlage für den Forschungsbetrieb ausgeschrieben. Diese Anlage soll die Herstellung von multinären Dünnschichtmaterialbibliotheken durch reaktives und inertes Ko-Sputtern aus bis zu vier Quellen gleichzeitig ermöglichen. Die vier Sputterquellen müssen mit Gleichstrom-, Hochfrequenz- und HiPIMS-Generatoren betrieben werden können, um ein breites Spektrum an Materialien wie metallische Legierungen, Oxid- und Nitridsysteme herstellen zu können. Ein automatisierter Substrathalter ist erforderlich, der drehbar und indexierbar ist und eine gleichmäßige Beheizung über einen Waferdurchmesser von 100 mm im statischen Modus (mindestens 800 °C in Sauerstoffatmosphäre) mit RF-Vorspannung ermöglicht. Die Anlage ist für Forschungszwecke konzipiert, was einen einfachen Zugang für Targetwechsel und Reinigung sowie Flexibilität für zukünftige Modifikationen (zusätzliche Flansche und A/D-Kanäle für Instrumentierungsupgrades) bedingt. Das System darf kein Prototyp sein; der Bieter muss den Verkauf von mindestens 15 direkt vergleichbaren Systemen nachweisen. Die Lieferung und Rechnungsstellung müssen im Jahr 2025 erfolgen, spätestens Anfang November. Leicht gebrauchte, kürzlich gebaute Systeme sind zulässig, sofern sie zur Inspektion, Reinigung, Überholung, Aktualisierung und gegebenenfalls Reparatur an den Hersteller zurückgegeben wurden und eine vollständige Garantie besitzen. Das maximal verfügbare Budget beträgt 190.000 € netto. Die Leistung ist nach Zuschlagserteilung frei Verwendungsstelle zu liefern. Die Kammer muss zylindrisch, aus Edelstahl 304L und elektropoliert sein. Metallgedichtete Kammeranschlüsse (ConFlat) sind erforderlich, mit Ausnahme des Kammerdeckels, der differenziert gepumpt werden soll (O-Ringe). Sichtfenster (CF-dicht) mit integriertem Verschluss sind gewünscht. Ein Loadlock, separat gepumpt und instrumentiert, ist notwendig, dessen Transferarm nicht über die Grundfläche des Systems hinausragt. Das Grundvakuum muss besser als 5 x 10^-7 Torr sein, ausschließlich mit ölfreien Pumpen. Die Pumpenansteuerung muss auch außerhalb der Systemsoftware möglich sein. Eine Turbopumpe und eine geeignete ölfreie Vorvakuumpumpe für den Einsatz mit Sauerstoff-Argon-Gasgemischen sind erforderlich. Eine integrierte Ausheizvorrichtung zur Verkürzung der Pumpzeit ist wünschenswert. Zusätzliche Flansche an der Hauptkammer für zukünftige Instrumentierung (QCM, OES, RGA, Thermoelemente) sowie Arbeitsfläche in Stehhöhe und freier Platz im Instrumentenrack für zukünftige Generatoren und Instrumentierung sind gefordert. Die Hauptkammer muss vier konfokal angeordnete Magnetron-Sputter-Kathodenpositionen aufweisen, wobei mindestens drei Kathoden mit dem System geliefert werden müssen. Die Größe der Magnetron-Sputter-Kathode muss 2 Zoll Durchmesser betragen. Die Kathoden müssen bis 200 °C ausheizbar sein, ohne die Magnete zu entfernen. Zwei der Sputterkathoden müssen für magnetische Materialien konfiguriert sein, inklusive der Teile für den Wechsel zu nichtmagnetischen Materialien. Die Neigung der einzelnen Kathoden muss einstellbar sein (±5° um die konfokale Position). Die Magnete der Magnetron-Sputter-Kathoden müssen an der RUB austauschbar sein. Jede Kathode muss über einen eigenen computergesteuerten Shutter verfügen. Schutzvorrichtungen gegen Kreuzkontamination, wie „Chimneys“, sind erforderlich. Mindestens zwei Gleichstromversorgungen mit jeweils mindestens 500 W sind notwendig. Die Stromversorgungen müssen manuell und per Software auf verschiedene Kathoden umschaltbar sein und für den manuellen Betrieb außerhalb der Computersteuerung konfiguriert werden können. Zusätzliche Stromversorgungen müssen zum späteren Kauf verfügbar sein und vom Benutzer installiert sowie über die Systemsoftware gesteuert werden können. Reaktives Sputtern mit Sauerstoff und Stickstoff muss möglich sein. Gasleitungen für Ar an den Kathoden sind erforderlich. Mindestens zwei reaktive Gase müssen auf Substratebene zugeführt werden können. Stickstoff- und Sauerstoff-Massendurchflussregler (z. B. 0–20 sccm) sind notwendig. Einbauraum und Software-/Hardwarekapazität für das Hinzufügen eines dritten reaktiven Gases und eines MFC sind erforderlich. Eine automatische Druckregelung während des Sputterns durch Drosselung der Turbopumpe ist gefordert. Das Substrat muss kontinuierlich drehbar sein und reproduzierbar (± 1°) in jedem Winkel zwischen 0 und 360° positionierbar sein. Das Substrat kann während des Sputterns oder zur Vorreinigung mit HF-Biasspannung versorgt werden (mindestens 100 W, HF-Generator inklusive) – sowohl unter Rotation als auch statisch einsetzbar. Die Heizung muss in inerter und reaktiver, insbesondere sauerstoffhaltiger Atmosphäre arbeiten. Eine Substraterhitzung über 800 °C mit PID-Regelung für hohe und niedrige Temperaturen ohne manuelles Tuning ist erforderlich. Die Temperatur eines Ø100 mm Einkristall-Si-Substrats auf dem Heizelement muss stabil und homogen sein, insbesondere ohne Rotation (Ausschluss des Außendurchmessers 5 mm). Ein Hauptshutter für die Substratposition ist notwendig. Das System muss vollständig automatisiert und per Software steuerbar sein, wobei auch ein halbautomatischer und manueller Betrieb möglich sein muss. Zusätzliche A/D-Kanäle für zukünftige Erweiterungen der Instrumentierung sind gefordert. Die Software muss zukünftige Erweiterungen ermöglichen, z. B. durch Hinzufügen zusätzlicher Instrumente oder Hardware. Ein automatischer Prozessabbruch bei fehlender Plasmaerkennung oder Nichterreichen kritischer Prozessparameter-Sollwerte ist erforderlich. Eine Möglichkeit zur Übersteuerung des Abbruchs für einen unterbrechungsfreien Prozessablauf ohne Verlust des bisherigen Fortschritts ist wünschenswert. Automatische Wartungserinnerungen und Warnungen sowie eine Diagnoseseite für vorbeugende Wartungsmaßnahmen sind gefordert. Optionale Komponenten umfassen RF-, bipolare DC- und HiPIMS-Generatoren, die vom Benutzer installiert und in die Software integriert werden können, einen Wasserkühler und einen schwenkbaren Quarzkristallmonitor zur Bestimmung der Beschichtungsrate vor Ort. Die Homogenität der Schichtdicke über einen 4-Zoll-Wafer muss besser als ±2 % (mit Drehung) sein. Die Kammer muss für die regelmäßige Reinigung vollständig zugänglich sein. Ein hydraulischer Lift (oder vergleichbar) für den Zugang zur Kammer zu den Kathoden oder zum Wechseln der Targets ist erforderlich. Die Lieferung und Abnahme müssen bis Ende November 2025 erfolgen. Falls die Anlage gebraucht war, muss sie zur Inspektion, Reinigung, Überholung, Aktualisierung und für eventuell erforderliche Reparaturen an den Hersteller zurückgesandt worden sein und beim Verkauf eine vollständige Garantie besitzen. Alle Materialien für die Inbetriebnahme des Systems (Kabel, Stecker usw.) sind im Lieferumfang enthalten. Eine Abnahmeprüfung nach Installation des Systems in der RUB durch den Lieferanten zusammen mit der RUB ist erforderlich, die eine Überprüfung der Spezifikationen umfasst. Die Inbetriebnahme vor Ort muss mindestens 1 Tag für die Inbetriebnahme des Systems und mindestens 1 Tag (8 Stunden) für die Schulung von bis zu 3 Personen umfassen.