Beschichtungsmodul Megatron®

Die Herausforderung

Architekturgläser müssen im modernen Gebäudebau immer höheren Ansprüchen genügen, nicht nur, dass die Fläche oft sehr groß ist. Spezialgläser müssen eine exzellente Optik bieten sowie wärme- und schalldämmend sein. Wie gut die Eigenschaften sind, hängt vor allem von der Oberflächenbeschichtung ab.

Die Innovation

Am Fraunhofer-Institut für Schicht- und  Oberflächentechnik IST in Braunschweig wurde ein neues Modul für eine Sputteranlage, das Megatron®, entwickelt, mit dem sich die Effizienz des Beschichtungsverfahrens erheblich steigern lässt. Die Sputterrate erhöht sich bei geeigneten Materialkombinationen wie beispielsweise Titanoxid als Rohrtarget und Wolfram als planares Target um 100 Prozent gegenüber dem herkömmlichen Sputterprozess. Das neue Modul ist serienreif und nachrüstbar.

Die Technologie

Im neuen Beschichtungsmodul ist hinter jedem Target-Rohr jeweils ein weiteres planares, d. h. flaches Target angeordnet, das aus einem schweren Element besteht. Durch ionisiertes Edelgas werden Atome aus dem flachen Festkörper gelöst und allmählich in das Rohrtarget »implantiert«, so dass aufgrund der Implantation eines schwereren Elements (Wolfram) mehr Beschichtungsmaterial aus dem Festkörper gelöst werden kann. Das Ergebnis ist eine höhere Beschichtungsrate und eine homogenere Oberflächenschicht.

Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von zwei voneinander getrennten Targets die Mischung verschiedenster Elemente sowie eine genaue Einstellung der Dotierkonzentration, die beliebig über die Schichtdicke hinweg verändert werden kann. Zudem können auch ganz neue Materialkombinationen beim Sputtern hergestellt werden.

Mit Simulation schneller am Ziel

Unverzichtbar bei der Entwicklung des neuen Beschichtungsmoduls Megatron® war die Simulation des Prozesses. Hierzu wurde die am Fraunhofer IST entwickelte parallele Particle-in-Cell Monte-Carlo (PIC-MC)-Simulationssoftware  eingesetzt, mit der sich Gasflüsse und Gasentladungen in beliebigen Anlagengeometrien orts- und zeitaufgelöst modellieren lassen. Auf diese Weise konnten bei der Entwicklung des Megatrons® beispielsweise die Blenden hinsichtlich Geometrie und Position so optimiert werden, dass die beiden Vakuumkammern für die unterschiedlichen Targets gastechnisch bestmöglich getrennt sind.

Die Vorteile des Megatrons®

  • Kosteneffizienter Prozess durch die erhöhte Beschichtungsrate
  • Bisher nicht herstellbare Materialkombinationen können abgeschieden werden
  • Die Zusammensetzung des primären kann durch den Einsatz des sekundären Targets schnell verändert werden. 
  • Verbesserte Schichteigenschaften über gezielte Dotierung, z. B. homogenere Schichten
  • Einstellbare Stöchiometrie durch variable Targetzusammensetzung
  • Einfache Erzeugung von Gradientenschichten
  • Hochpräzise Prozesse durch Sputtern in Ar mit Nachoxidation
  • Reduzierte Entwicklungszeiten

Die Anwendungen der Technologie

  • Architekturglas-Beschichtung
  • Automobilverglasung
  • Fein- und Präzisionsoptik
  • Photovoltaik-Zellen mit verbessertem Wirkungsgrad

Unser Angebot

  • Schicht- und Materialentwicklung
  • Entwicklung von Anlagen- und Prozesstechnik
  • Simulation von Beschichtungsprozessen
  • Modellierung der Energieverteilung
  • Analytik und Charakterisierung
  • Beratung und Technologietransfer