Sputteranlage für Dünnfilme in Mikrosystemen

• Fachliche Zuordnung: Systemtechnik
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501131927

Das Sputtern ist neben der Verdampfung das am häufigsten eingesetzte PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition) zur Dünnschichtabscheidung in der Mikrosystemtechnik. Es zeichnet sich durch hohe Abscheideraten von dünnen Schichten mit geringer Rauheit, hoher Dichte und lateraler Homogenität sowie einer guten Haftung auf nahezu beliebigen Substraten aus. Darüber hinaus kann mit diesem Verfahren eine breite Vielfalt von leitenden als auch nichtleitenden Materialien abgeschieden werden. So ist dieser Fertigungsprozess grundlegend und unverzichtbar zur Herstellung von dreidimensionalen Mikrokomponenten und -systemen. Die vorhandene Sputteranlage des IMT, ein Laborsystem, wurde im Jahr 1995 beschafft und entspricht in wesentlichen Aspekten nicht mehr dem heutigen Stand der Technik. Aufgrund der veralteten und fehleranfälligen Hard- und Software genügt die Anlage den hohen Anforderungen bezüglich Schichtdicke und -homogenität nicht mehr. Auch die Reproduzierbarkeit der Prozesse ist nicht mehr gewährleistet. Daher können einige Dünnschichtmaterialien nur noch mit einer reduzierten Qualität und andere gar nicht mehr abgeschieden werden. Wichtige Ersatzteile sind ebenfalls nicht mehr erhältlich. Der zu erwartende Ausfall der Anlage wird eine langfristige Unterbrechung von laufenden Forschungsprojekten und sogar deren Abbruch zur Folge haben. Das Dünnschichtverfahren ist nur mit einer neuen, modernen Sputteranlage auf einen innovativen technologischen Stand zu bringen. Mit ihr soll die Auswahl an Dünnfilmmaterialien und deren Eigenschaften maximiert die Qualität und Reproduzierbarkeit der Prozesse gesichert werden. Die gleichzeitige Beladung mehrerer Substrate ermöglicht eine Zeiteinsparung und damit auch eine Kostenreduzierung. Durch das Vorhandensein mehrerer Sputterquellen sollen verschiedene Materialien gleichzeitig und ohne Umbau zur Verfügung gestellt werden können. Die Umstellung auf andere Prozesse wird somit einfacher und schneller. Des Weiteren sollen durch das so genannte Co-Sputtern neue Abscheidungsprozesse und -materialien mit unterschiedlichen Schichteigenschaften ermöglicht werden. Die High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS)-Technologie soll außerdem das Forschungspotential hinsichtlich der Dünnschicht-Prozessentwicklung erweitern. Mit der beantragten Sputteranlage werden eingehendere Untersuchungen und deutlich mehr Variationen der Abscheidungsprozesse/-Materialen und Schichteigenschaften mit einer höheren Qualitätsprozesssicherung möglich sein. Das lässt erwarten, dass ganz neue Lösungsansätze für bestehende Forschungsfragen erarbeitet und innovative Ideen und Forschungskonzepte für Schichten und Systeme entwickelt werden können. Das IMT bekäme die Möglichkeit sich noch deutlicher gegenüber Forschungseinrichtungen mit ähnlicher technologischer Ausrichtung abzuheben. Beim Transfer von Forschungsergebnissen können dann auch industrielle Anwender profitieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Sputteranlage für Dünnfilme in Mikrosystemen
• Gerätegruppe: 8330 Vakuumbedampfungsanlagen und -präparieranlagen für Elektronenmikroskopie
• Antragstellende Institution: Technische Universität Braunschweig
• Leiter: Professor Dr. Andreas Dietzel