Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl-
In-Line Sputter-Anlage für die Präzisionsbeschichtung großer Substrate – PreSensLine
Substrathandling im Reinraum
Die PreSensLine ist eine Beschichtungsanlage für die dynamische Beschichtung durch reaktives Puls-Magnetron-Sputtern nach dem In-line-Prinzip. Die Anlage erlaubt die Herstellung von hochpräzisen, komplexen Multilagenschichtsystemen, von Gradientenschichtsystemen sowie von Freiformbeschichtungen auf großen ebenen oder gewölbten Substraten. Vor der Beschichtung werden die Substrate unter Reinraumbedingungen auf die Substratcarrier aufgebracht. Für die Vorbehandlung stehen in der Schleusenkammer Plasma-Ätzen zur Reinigung und Magnetrons für das Aufbringen von Haftvermittlerschichten zur Verfügung.
Die Beschichtung erfolgt in einer Prozesskammer mit zwei Beschichtungsstationen, die jeweils mit zwei Sputterquellen ausgerüstet sind. Zwischen beiden Stationen befindet sich ein Substratheizer sowie optische und pyrometrische in-situ Messtechnik.
Unsere Kompetenz ist die Prozessoptimierung des reaktiven Puls-Magnetron-Sputter-Prozesses im Hinblick auf hochkomplexe Kundenanforderungen mit Einstellung eines Eigenschaftportfolios für neue anspruchsvolle Anwendungen in Optik und Sensorik. Dies wird durch zusätzliche Optimierungsfreiheitsgrade auf Basis innovativer Lösungen für Schlüsselkomponenten und -technologien ermöglicht.
Die Beschichtungsanlage und die eingesetzten Sputterquellen sind für partikelarme Beschichtungen in höchster Präzision bei gleichzeitig hoher Produktivität ausgelegt. Eine Vielzahl an einsetzbaren Materialien eröffnet nahezu unbegrenzte Anwendungsmöglichkeiten beispielsweise für optische Interferenzschichtsysteme, elektrische und piezoelektrische Funktionsschichten, aktive Sensorschichten sowie Schutz- und Barriereschichten.
Technische Daten
| Beschichtungsprozess |
reaktives Puls-Magnetron-Sputtern (zwei Beschichtungsstationen mit je 2 RM 800 Magnetrons) |
| Substrathandling |
im Reinraum (ISO 5) |
| Substratvorbehandlung |
Plasma-Ätzen (Plasmatreater RP 800), Haftvermittlung |
| kombinierte Substratbewegung |
sehr präzise Translation durch Linearmotor (+/- 0,025 %) und schnelle Substratrotation (bis zu 20 Hz) |
| Substratgröße |
650 mm × 750 mm × 120 mm, bis zu Ø 550 mm für rotierende Substrate |
| Optimiertes Design für minimale Partikelgeneration |
|
| Basisdruck / Prozessdruck |
1·10-6 mbar / 1·10-3 ... 1·10-2 mbar |
| Inert- / Reaktivgase |
Ar / O2, N2 |
| Vakuum-Pumpsystem |
ölfreie Vor- und Hochvakuumpumpen |
| Prozessoptionen |
Substratheizung (bis 400 °C), Substrat-Bias (DC, Puls) |
| in-situ Messtechnik | Ellipsometer, Pyrometer |
Schema der PreSensLine
Beispiel einer Freiformbeschichtung
Großflächige dichroitische Filter
Technologien
- Schichtherstellung durch reaktives Puls-Magnetron-Sputtern mit Rechteck-Magnetrons RM 800
- gepulste Energieeinspeisung mit Unipolar- / Bipolar-Schalteinheit UBS-C2 (u. a. Unipolar-, Bipolar-, Hybrid-Pulsmodus)
- Reaktivgas-Prozessregelung durch Spectrometer ProcessControlUnit (S-PCU plus)
- Plasma-Ätzen zur Substratvorbehandlung
- präzise Substratbewegung (hochpräzise Positioniergenauigkeit und Geschwindigkeitsvariation für Translation mit überlagerter Rotation)
- Freiformbeschichtungen auf 3D-Substraten (z. B. auf asphärischen Linsen) durch positionsabhängige Einstellung der Beschichtungsraten
Unser Angebot
- Entwicklung und Optimierung von Beschichtungstechnologien und Schichtsystemen für anspruchsvolle Anwendungen in Optik und Sensorik
- Beschichtung von Musterstücken und Pilotproduktionen
- Entwicklung von Schlüsselbaugruppen, wie Magnetronsputterquellen und Plasma-Ätzer
- Unterstützung bei der Kostenermittlung und der anlagentechnischen Umsetzung
- Transfer von Technologie und Schlüsselbaugruppen (z. B. von integrierten Paketen) in Produktionsanlagen