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Physical Vapor Deposition (PVD)
Die PVD= Physical Vapor Deposition (Physikalische Dampfabscheidung im Vakuum) stellt eine wichtige Methode für die Herstellung von geeigneten Substraten in der Forschung und Entwicklung dar.
Insbesondere in der Forschung an Ober- und Grenzflächen, wie in der Biochemie und der Physikalischen Chemie, aber auch in den Mikro- und Nanotechnologien (z.B. Nanomechanik, -optik, -elektronik und -lithografie) ist die PVD ein unverzichtbares Verfahren, denn es können damit und mit dem optimierten Einsatz von Materialien und Bedampfungsparametern eine sehr große Bandbreite von gewünschten Schichteigenschaften erzeugt und entwickelt werden.
Seit Beginn meiner Diplomarbeit 1995 beschäftige ich mich mit der Entwicklung von neuen Substraten für die Forschung mit Hilfe der PVD. Dabei benutze ich ausschließlich die thermische PVD mit indirekter Widerstandsheizung (Schiffchenbedampfung), sowie das DC- Magnetronsputtern mit oder ohne reaktive Gase. Daraus ist eine Liste von Standardsubstraten entstanden. Diese Substrate, sowie weitere, nicht aufgeführte Substrate werden inzwischen an vielen Universitäten und Forschungseinrichtungen (siehe Liste von Puplikationen mit Schichten von Georg-Albert-PVD-Beschichtungen) in Europa und nach überseeischen Ländern vertrieben.
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Unsere Dienste und Produkte
Entwicklung
- Entwicklung von Beschichtungen und funktionellen Oberflächen für die Forschung, insbesondere für die Physikalische Chemie .
- Konstruktion, sowie Erstellung von technischen Zeichnungen für UHV-Anwendungen.
Hochreine und ultraglatte Filme mit Hilfe von PVD-Verfahren
- Beschichtungen im UHV
- Sputtering im höheren Druckbereich mit Magnetron.
- Spezialitäten: ultraglatte Filme, Fime für "lift-off technique"
- hochkristalline, Epitaxy (111)-Filme auf Glimmer mit den Metallen Gold, Silber und Kupfer.
Beschreibung der PVD- Anlagen
Die indirekt thermischen Beschichtungsanlagen
Die "kleine" Beschichtungsanlage
Die abgebildete indirekt thermische Bedampfungsanlage wurde im Rahmen meiner Diplomarbeit entwickelt und hergestellt. Sie hat ein sehr kleines Volumen und kommt so auf sehr niedrige Drucke von 1...5 x 10-Exp-8 mbar innerhalb von 24 Stunden. Sie eignet sich damit für ultrareine Beschichtungen. Die Evakuierungspumpen sind die gleichen wie bei der Sputteranlage oben.
Unten abgebildet ist der abgenommene Substrataufnahmekopf der kleinen Kammer, mit einem beschichteten Siliziumwafer zu sehen.
Rechts ist die Anlage schematisch mit den einzelnen Funktionseinheiten dargestellt. (Zeichnung aus meiner Diplomarbeit).
Die "große" Kammer
Die große Kammer hat mit 50 Liter etwa das 10 fache Volumen der kleinen Kammer. Sie ist im Prinzip genau wie die kleine Kammer aufgebaut. Das große Volumen nur mit höherem Zeitaufwand zu evakuieren. Bei mehrtägigem Betrieb stellt sich aber auch in dieser Kammer ein Vakuum im 10 -exp-8 mbar Bereich ein.
Heizteller (Probenaufnahme) mit Gewinderaster für zweidimensionale Beschichtungen.
Probenaufnahme ohne Heizung. Teller um zwei Achsen drehbar für dreidimensionale Beschichtungen.
Substrathalter mit Heizung für 2 x 10 Objektträger 25x75mm2
Die Sputteranlage
Rechts oben ist die Kammer der Anlage mit Pumpstand abgebildet. Die Anlage ist eine umgebaute UNIVEX 300 von Leybold. Der Sputterkopf (großer Flansch Bild oben in der Mitte und Bild unten) wird mit Wasser gekühlt und von dem Hochspannungsgerät mit einer gleichgerichteten Hochspannung versorgt. Die Flansche unten, rechts, in der Mitte und links, sind mit Gasdosierventilen, sowie mit den Sensoren für die Filmdickenmessung und für die Druckmessung versehen. Die Anschlüsse für Vakuumerzeugung befinden sich auf der Rückseite. Die Evakuierung geschieht mit Drehschieber Vorpumpe und Turbomolekularpumpe (Leybold Hereaus).
Qualitätskontrolle und -analyse
In Zusammenarbeit mit dem Institut für Funktionelle Grenzflächen (IFG) am KIT in Karlsruhe und der Firma Leoptik in Stuttgart-Ditzingen werden die Schichten und Oberflächen mit verschiedenen Methoden (REM, STM, AFM, LEED etc.) analysiert und beurteilt. Eine völlig neuartige mikroskopisch ellipsometrische Apparatur, die von Prof. Leonhardt entwickelt und gebaut wurde, wird zusätzlich angewendet. Dieses "Ellipso-Höhentopometer" wird unten genauer beschrieben.
LEOPTIK
Prof. Dr. K. Leonhardt, Haldenstrasse 78
71254 Ditzingen
Tel: 07156-32067
klaus.leonhardt@t-online.de
Ellipso-Höhentopometer
Die Ellipso-Höhentopometrie [2....7] misst zusätzlich zum topometrischen Höhenprofil die örtliche Verteilung und Struktur unterschiedlicher Materialien und die lokale Struktur von Schichten und Ablagerungen. In einem neuen mikrointerferometrischen Aufbau ermöglichen vier Z-Scans die interferometrische und ellipsometrische Information. Eine Schräginzidenz [2] der Objektwelle ermöglicht dabei die Bestimmung ellipsometrischer Parameter aus gemeinsamen Datensätzen. so dass höhentopometrische und ellipsometrische Information sich stets auf denselben Objektpunkt beziehen und miteinander zu weiterer Information verrechnet werden können [4]. Dies wird in einem modifizierten Linnik-Interferometer erreicht [4....7].
Literatur:
[1] Azzam, R.M.A. and Bashara, N.M. Ellipsometrie and polarized Light, North Holland (1977)
[2] K.Leonhardt et al. Micro-Ellipso-Heoght-Profilometry, Optics Communiic. 80 (1991), 205-209
[4] K. Leonhardt, Interferometry for Ellipso-Height Topometry, Part2. OPTIK 125 (2010) 623-632
[5] K. Leonhardt, Interferometry for Ellipso-Height Topometry, Part3. OPTIK 125 (2014) 623-632
[6] K. Leonhardt u. U. Breitmeier, Ellipso-Höhentopometrie, tm-Technisches Messen 2016, 83 53-61.
[7] K. Leonhardt, Ellipso-Höhentopometrie, DGaO-Proceedings 2018
Beispiel für eine Oberflächenanalyse von einem 300nm "epitaxial coated" Goldfilm auf Glimmer mit dem
Ellipso-Topometer
Kontakt
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Flußdiagramm zur Auswahl der PVD- Standardbeschichtungen
hochkristalline Gold- und Silber-Filme polykristalline Gold und Silberfilme gesputterte Filme
mit Epitaxie auf Glimmer
"Standardbeschichtungen" sind die am häufigsten hergestellten Beschichtungen auf den Standard- Basissubstraten.
Diese Grund- oder Basissubstrate wiederum sind z.B. der 4-inch-(100)-Siliziumwafer. Solche Wafer werden in der Elektronikindustrie zur Chipherstellung oder auch für die Solarzellen-produktion in großen Mengen verarbeitet. Deshalb gibt es diese qualitativ hochwertige, sehr glatte und planparallele Oberflächen zu einem relativ günstigen Preis zu kaufen. Ein weiterer Vorteil dieser normalerweise dotierten Wafer ist die elektrische Leitfähigkeit, die bei manchen spektoskopischen und mikroskopischen Untersuchungen notwendig ist. Die Höhe der Dotierung kann auch, je nach Anforderung, gewählt werden.
Eine Preisliste der Standardsubstrate für das laufende Kalenderjahr erhalten Sie auf Anfrage unter Kontakt.
Finden Sie in der Preisliste nicht das benötigte Format/Filmmaterial, dann fordern Sie bitte ein entsprechendes Angebot an unter:
