Inline-Sputter-Anlage zur Großflächenbeschichtung

In-situ Diagnostik und modellbasierte Regelung von in-line Sputterprozessen für die Großflächenbeschichtung.
© Fraunhofer IST, Rainer Meier, BFF Wittmar

In-situ Diagnostik und modellbasierte Regelung von in-line Sputterprozessen für die Großflächenbeschichtung.

Beispiel einer Low-E-Beschichtung auf Glas. Typischer Aufbau eines Einfach-Silber-Schichtsystems für ein vorspannfähiges Schichtsystem.
© Fraunhofer IST

Beispiel einer Low-E-Beschichtung auf Glas. Typischer Aufbau eines Einfach-Silber-Schichtsystems für ein vorspannfähiges Schichtsystem.

Modulare Anlage

Zur Beschichtung von Glas-, Kunststoff- oder auch von metallischen Substraten in einem Größenbereich von 5 x 5 cm2 bis 70 x 100 cm2 steht am Fraunhofer IST die Inline-Sputter-Beschichtungsanlage Leybold A700v zur Verfügung.

Die Anlage besteht aus insgesamt sieben Kammern, darunter zwei Schleusenkammern für ein schnelles Be- und Entladen. Jedes Beschichtungsmodul enthält eine Sputterstation, die mit maximal zwei unterschiedlichen Targets belegt werden kann. Dadurch wird es möglich, bis zu 10 verschiedene Materialien gleichzeitig zu handhaben und so auch komplexe Schichtsysteme herzustellen. Das Einschleusen der Substrate erfolgt über einen Reinraum, in dem sich auch eine kommerzielle Substratreinigungsanlage befindet. Die Reinigung erfolgt in einer Strecke aus sauren und alkalischen Bädern und einem Becken mit deionisiertem Wasser, in dem die Substrate mit Ultraschall behandelt werden können.

 

Vielfältige Sputterverfahren

Die Anlage erlaubt das Arbeiten mit sämtlichen gängigen, aber auch mit einigen speziellen Sputterverfahren:

  • DC (engl. direct current )
  • DC-Puls
  • MF (engl. Mid-Frequency)
  • RF  (engl. Radio-Frequency)
  • RF+DC (DC überlagertes RF-Sputtern)
  • HIPIMS (engl. High-Power-Impulse-Magnetron-Sputtering)
  • MF+ HIPIMS
  • Megatron®

Dabei kann jeweils entweder direkt vom keramischen Target oder reaktiv gesputtert werden. Als Reaktivgase werden i.a. Sauerstoff oder Stickstoff verwendet, aber auch Wasserstoff ist möglich. Die Überwachung und Steuerung der reaktiven Prozesse mit Sauerstoff erfolgt mittels Lambdasonden, welche in eine PID-Leistungsregelung eingebunden sind, um so den gewünschten Sauerstoffpartialdruck einzustellen.

In der Regel erfolgt die Prozessführung dynamisch, doch je nach Aufgabenstellung sind auch statische Beschichtungen möglich. Die Schichtdicke wird über die gewählte Leistung und die Carrier-Geschwindigkeit eingestellt. Ein schrittmotorgesteuertes Transportsystem erlaubt dabei eine hohe Genauigkeit. Der Ablauf und die Reproduzierbarkeit wird durch frei erstellbare Programme gewährleistet. Die Anlage kann bei Temperaturen bis 400 °C betrieben werden.

 

Anwendungsbereiche

  • Neue transparente leitfähige Oxide (engl. transparent conductive oxides, TCOs)
  • Aktive halbleitende Oxide (engl. active semiconductive oxides, ASOs),
  • Low-e-Beschichtungen
  • Interferenzoptik
  • Elektrochromie