Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Örtliche Atomlagenabscheidung: Blick auf den rotierenden Drehteller unterhalb des Heizblocks im Hybrid-Bereich.
Atomlagenabscheidung ALD
Bei der Produktion von Hightech-Materialien, Komponenten und Produkten, bei denen ultradünne Schichten mit einer extrem gleichmäßigen und definierten Schichtdicke auch auf großen und strukturierten Oberflächen erforderlich sind, ist die Atomlagenabscheidung oft die Technologie der Wahl. Mit unserer Hybrid-Spatial-ALD-Anlage können Atomlagenabscheidungsprozesse in Hochrate mit anderen Beschichtungs- und Aktivierungsprozessen kombiniert werden. Diese Spitzentechnologie im Bereich moderner Fertigungsverfahren und Automatisierung ermöglicht uns, dünne Schichten auf unterschiedlichsten Komponenten homogen und hochkonform abzuscheiden.
Schicht- und Prozessentwicklung zur Abscheidung konformer und uniformer Schichtsysteme
Die Atomlagenabscheidung ist ein modifiziertes Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung. Die Merkmale des Prozesses sind zwei aufeinanderfolgende sich selbst begrenzende Oberflächenreaktionen, sodass extrem dünne, defektarme und äußerst homogene Schichten abgeschieden werden können. Ein wesentlicher Vorteil ist hierbei die präzise Kontrolle von Schichtdicke und Materialzusammensetzung für dreidimensionale, komplex-geometrische oder strukturierte Substrate, wodurch hochkonforme und -uniforme Schichten realisiert werden.
Ihr Partner für innovative Beschichtungslösungen
Das Fraunhofer IST bietet Kundinnen und Kunden aus Industrie und Forschung anwendungsspezifische und flexible Lösungen an. Unser Angebot im Bereich konformer Beschichtungen reicht von der Prozessentwicklung für thermische ALD-Schichtsysteme bis zu Entwicklungen maßgeschneiderter funktioneller Beschichtungen auf komplex-geometrischen Substraten für die Optik, Partikelmaterialien und Anwendungen in Medizin und Pharma sowie die Energiematerialentwicklung.
ALD für medizintechnische Anwendungen
Medizintechnische Innovationen von kleinen und mittelständischen Unternehmen scheitern häufig an der Umsetzung von Spezialprozessen, die für die Herstellung des Medizinprodukts nötig sind und so den Transfer von der Grundlagenforschung in den Markt nicht schaffen. Hingegen sind teure Maschinen in den Universitäten nicht ausreichend ausgelastet. Die Plattform »Translationale Fertigungsplattform Medizininnovation« optimiert den Technologie- und Wissenstransfer von Spezialprozessen mit Hilfe der Atomlagenabscheidung des Fraunhofer IST. Wir bieten hierzu die Entwicklung und Optimierung von nanometerdicken Diffusionssperrschichten für z. B. Implantate mit tiefliegenden Mikro-Hinterschnitten oder vertikalen Materialgrenzflächen an.
Konforme Beschichtungen und Funktionalisierungen für Anwendungen in der Energiebranche
Nanomaterialien gelten als Weg zur Implementierung erneuerbarer Energietechnologien – von der Energiegewinnung zur Energiespeicherung. Bei der Herstellung derartiger Nanomaterialien sowie bei ihrer Modifikation, Funktionalisierung und Stabilisierung ergeben sich viele Herausforderungen. Am Fraunhofer IST nutzen wir eine große Bandbreite von ALD-Prozessvarianten, um ziel- und kundenorientiert hochkonforme homogene Schichten und zugehörige Prozesse für eine Vielzahl von Substratmaterialien, -geometrien und -darreichungsformen zu entwickeln.
Beneq TFS 500
Mit ALD können dreidimensionale Objekte mit unterschiedlichen Formen und komplexen Geometrien mit hoher Konformität und Homogenität beschichtet werden.
Die Beneq TFS 500 ist eine Beschichtungsanlage auf Basis der thermischen Atomlagenabscheidung für die Forschung und Entwicklung und Batchproduktion zur Herstellung homogener und uniformer Einzelschichten sowie von Nanolaminatsystemen. Der Schwerpunkt liegt in der Abscheidung von Metalloxiden (z.B. Al2O3, TiO2, ZnO, SnO2, Nb2O5, SiO2) zur Anwendung als optische Funktionsschicht, Barriereschicht, Batteriematerialienfunktionalisierung, Partikel- und Textilbeschichtung.
Spezifikationen / technische Daten
- Thermische Atomlagenabscheidung
- Batchcoater (cross flow & stop flow für 2D/3D, forced flow fluidized bed für Partikel)
- 3D-Schleuse und 2D-Loadlock
- Substratmaterialien: Wafer, Glas, Kunststoffe, Metalle, Textilien, Partikel
- Single Wafer: ø200 ×10 mm
- 3D-Batch (Multiwafer): ø210 × 170 mm
- Partikelbeschichtung: ø80 × 50 mm (~ 100 cm3), Partikelgröße > 10 µm
FHR Star 400x300 SALD
FHR Star 400x300 SALD Beschichtungsanlage zur thermischen örtlichen Atomlagenabscheidung.
Die FHR Star 400x300 SALD Beschichtungsanlage basiert auf der thermischen örtlichen Atomlagenabscheidung für die Hochdurchsatzbeschichtung zur Abscheidung homogener und uniformer Einzelschichten sowie von Nanolaminatsystemen. Der Schwerpunkt liegt in der Abscheidung von Metalloxiden zur Anwendung als optische Funktionsschicht, Barriereschicht, Energiematerialfunktionalisierung und Textilbeschichtung. Die flexible Auslegung erlaubt hierbei die Integration verschiedener Beschichtungs- und Aktivierungsmöglichkeiten innerhalb eines dedizierten Hybridbereiches sowie innerhalb der Präkursorzonen.
Spezifikationen/ technische Daten
- Drehtelleranlange für thermische örtliche Atomlagenabscheidung
- 100 rpm (Al2O3: 10 nm/min)
- Substratmaterialien: Wafer, Glas, Kunststoffe, Metalle, Textilien
- 4 x 2D-Substrate: Ø200 mm
- 2 x 3D-Substrate: 400 x 300 mm
- Maximale Substratdicke: 10 mm
- Hybridzone zur Integration verschiedener Beschichtungs- und Aktivierungsmöglichkeiten
- Modulare und flexible Anlagenauslegung und Prozessanpassung
Bestückung der Anlage mit einem 8“-Si-Wafer.
Blick auf den rotierenden Drehteller und Heizblock.
Örtliche Atomlagenabscheidung: Blick auf den rotierenden Drehteller unterhalb des Heizblocks im Hybrid-Bereich.
»Die technologischen Innovationen und Einsatzmöglichkeiten der Atomlagenabscheidung entwickeln sich rasant. Diese schnell und effizient zu unseren Kunden zu transferieren ist unser Ziel.«
Dr.-Ing. Tobias Graumann, Teamleiter