Home > Prozesstechnologien > Innovative Dünnschichtsysteme

Innovative Dünnschichtsysteme

Im Bereich IDS entwickeln, fertigen und modifizieren  wir PECVD-Beschichtungsanlagen mit dem Schwerpunkt auf kohlenstoffbasierten Funktionsschichten. Hier arbeiten wir eng mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM) zusammen. Die unten aufgeführten Projekte geben einen Überblick über unsere bisherigen Erfolge.

In der Zusammenarbeit der inprotec AG mit dem Fraunhofer IWM wurden im Rahmen der Schichtentwicklung die Grunddaten für eine upscale-fähige Beschichtungstechnologie ermittelt. Entsprechend der Erkenntnisse aus der tribologischen und chemischen Bewertung der entstandenen Schichten, werden verschiedene Elektroden- und Gasführungssysteme erprobt. Diese Elektroden werden durch die inprotec AG gebaut und anschließend in die IWM-Labor-PECVD-Anlagen integriert.

Dieser Prozess ist ein iterativer Vorgang, da die geänderten Elektroden- und Gasführungssysteme auf ihre Prozesstauglichkeit hin überprüft werden müssen. In Zusammenhang mit der durch sie erzeugten Schichtqualität werden daher Hand in Hand neue Lösungen erarbeitet und entsprechend der jeweils herrschenden Randbedingungen den IWM-Labor-PECVD-Anlagen angepasst. Die Überprüfung der Upscale-Fähigkeit kann mittels unterschiedlicher Geometrien oder unterschiedlicher Anzahl zu beschichtender Bauteile erfolgen, da die überarbeiteten Elektroden- und Gasführungssysteme mit sich ändernden Anlagendimensionen gefertigt werden müssen.

Erfahrungsgemäß muss bei der erstmaligen Inbetriebnahme einer prototypischen Beschichtungszelle mit Mängeln und nicht optimalen Beschichtungsergebnissen gerechnet werden. Der Aufwand zur Beseitigung solcher Anlaufschwierigkeiten sollte nie unterschätzt werden und wird deshalb in geförderten Projekten und in einer engen Zusammenarbeit zwischen dem Fraunhofer IWM und der inprotec AG geleistet.

Zudem kooperieren wir im Bereich der Anlagen-Komponenten-Entwicklung (AKE). Wir entwickeln beispielsweise Elektroden, Gasverteilungen/ Showerheads, Gasauslasssysteme oder Rezipienten.

Fertigung innovativer Dünnschichtsysteme

In Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut fertigen wir verschiedene PECVD-Beschichtungsanlagen. Hier erhalten Sie eine Übersicht von bereits abgeschlossenen Projekten.

Anlagentyp 1

Klassische PECVD-Anlage in Parallelplattenanordnung zur Erzeugung eines kapazitiv gekoppelten RF-Plasmas (13.56 MHz):

Dieser auf klassischer, kapazitiv gekoppelter RF-Beschichtungstechnologie basierende Anlagentyp wurde im Zuge von zwei Doktorarbeiten gemeinsam von inprotec AG und Fraunhofer IWM entwickelt. Abweichend von der am Markt verfügbaren Beschichtungstechnologie wurde allerdings ein Beschichtungskonzept zur Serienreife entwickelt, das sich durch die Anpassung des Reaktors an die Geometrie des zu beschichtenden Bauteils auszeichnet.


Eine flexible Reaktorbauweise mit leicht erweiterbarem Nutzvolumen garantiert hierbei die Upscale-Fähigkeit der Prozesse bei Erhalt der optimalen Abscheideparameter, deren Auswahl sich an dem zu erwartenden Beanspruchungsprofil orientiert. Dieser Anlagentyp ist als Laboranlage und als kundenspezifische Produktionsanlage lieferbar.

Anlagentyp 2

Wartungsarme und extrem 3D-fähige PECVD-Anlage zur Erzeugung eines kapazitiv gekoppelten RF-Plasmas mit REMOTE-Eigenschaften (13.56 MHz):

Aufbauend auf den Erfahrungen des Fraunhofer-IWM mit dem Anlagentyp 1 wurde eine plasmaunterstützte Prozesstechnologie entwickelt, die eine getrennte Steuerung von inhärenten- und topographischen Eigenschaften von Schichten aus der Familie der amorphen Kohlenwasserstoffe erlaubt. Diese eigenständige PECVD-Technik ermöglicht die gezielte Strukturierung von DLC-Schichten direkt aus dem Prozess heraus.

Durch die gezielte Manipulation der Ionendiffusionsströme erfolgt ein Schichtaufbau lediglich auf der Substratelektrode, wodurch der wartungsbedingte Anlagenstillstand drastisch reduziert werden konnte. Der veränderte Plasmastrompfad dieser PECVD-Technologie vermeidet nicht nur die schleichende Verunreinigung der Anlage sondern ermöglicht auch die Beherrschung unterschiedlichster Plasmaparameter während der Deposition.

Dadurch vervielfacht sich die Anzahl verwendbarer Prozessfenster. Diese können nicht nur für hohe Schichtraten bis 1µm/min bei Erhalt DLC-typischer Schichteigenschaften sondern auch für unterschiedlichste Schichtmorphologien verwendet werden. Unter anderem können gezielt strukturierte DLC-Schichten erzeugt werden, die keiner Vorstrukturierung des Substrates bedürfen (in situ-Strukturierung). Bei der hier abgebildeten Anlage handelt es sich um den Prototyp des Anlagentyps 2 in einem Laborraum des Fraunhofer-IWM.

Anlagentyp 3

Eine spezielle Version des wartungsarmen Anlagentyp 2:

Dieser Anlagentyp wurde speziell für Kunden entwickelt die auf großen Durchsatz an zu beschichtenden Bauteilen angewiesen sind, aber nur über Räumlichkeiten mit geringer Bauhöhe verfügen. Gleichzeitig bietet der liegend angeordnete Rezipient die Möglichkeit extrem lang gestreckte Substrate konturgetreu zu beschichten. Bei der hier abgebildeten Anlage handelt es sich um einen kleinserienfähigen Prototypen des Anlagentyps 3 in einem Laborraum des Fraunhofer-IWM.