TopBePro – Technologie für ortsabhängige präzise Beschichtungsprofile auf 2D- und 3D-Bauteilen

Ziel des Verbundprojektes ist die Schaffung von Technologien für eine neue Qualität bei der Präzisionsbeschichtung mit PVD-Verfahren, insbesondere mit Puls-Magnetron-Sputtern (PMS).

Eine Hauptaufgabe des Projektes ist die Entwicklung und der Aufbau von Modulen und Technologien zur Abscheidung von Schichtsystemen mit ortsabhängigen präzisen Beschichtungsprofilen (z. B. Keilschichten) auf 2D- und 3D-Bauteilen. Grundvoraussetzungen dafür sind eine sehr genauen Substratbewegung, was präzise Antriebe voraussetzt, und die genaue Kenntnis über die positionsabhängige Beschichtungsrate, was die Aufnahme von stationären Beschichtungsprofilen mit verschiedenen Materialien und unter verschiedenen Prozessparametern erfordert. Für die Aufnahme dieser stationären  Beschichtungsprofile soll ein Modul und entsprechende Technologien zur automatisierten Charakterisierung von Niederdruck-Plasma-Beschichtungsquellen entwickelt werden.

Eine zweite Aufgabe des Projektes umfasst die Entwicklung und den Aufbau von Modulen und Technologien zur Überwachung und zum Ausgleich von Langzeitdriften sowie den Aufbau von ln-situ-Blenden zur hochpräzisen Einstellung der Schichthomogenität. Dies soll zu einer Reduzierung des Aufwands zur Nachjustierung bei Beschichtungsprozessen führen und damit eine Senkung von Beschichtungskosten ermöglichen. Gleichzeitig können durch eine verbesserte Schichthomogenität, großflächigere Substrate effektiver beschichtet werden, was zu einer verbesserten Ausnutzung der vorhandenen Beschichtungsquellen führt.

Dritte Herausforderung und eng mit den Anforderungen der Präzisionsbeschichtung verknüpft ist die Untersuchung und Umsetzung neuer Ansätze zur Erkennung und -Abschaltung von bisher nicht erkannten Bogenentladungen (Ares) beim Magnetron-Sputtern. Damit soll eine weitere Reduzierung der Partikeldichte beim Magnetron-Sputtern erreicht werden.

Nach erfolgreichem Abschluss dieses Vorhabens wird das Fraunhofer FEP im Bereich Präzisionsbeschichtung in der Lage sein, auf die vielfältigsten Anforderungen an die Eigenschaften von Präzisionsschichtsystemen und ihrer Herstellungsprozesse schneller und gezielter als bisher reagieren zu können. Konkret können dann Schichtsysteme mit ortsabhängigen präzisen Beschichtungsprofilen auf 2D- und 3D-Bauelementen für Optik und Sensorik hergestellt werden.

Zudem werden durch das Projekt bessere Langzeitstabilität und geringere Partikeldichten durch angepasste Magnetronquellen und Leistungseinspeisung erreicht. Als Lieferant für kundenspezifische Lösungen und Hardware wird das Fraunhofer FEP seine Kernkompetenz im Magnetron-Sputtern deutlich verstärken.