KMU-innovativ Entwicklung einer nicht-invasiven in-situ Analysemethode zur Schichtdickencharakterisierung in PVD-Prozessen (niniAS)

Motivation
Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) ist ein Verfahren, bei dem dünne Metallschichten auf verschiedene Werkstoffe aufgebracht werden, um deren Eigenschaften, wie Leitfähigkeit, Korrosionsschutz oder Haftung, zu verbessern. Die präzise Kontrolle der Schichtdicke ist dabei entscheidend für die Qualität und Funktionalität der Beschichtungen. Derzeit wird die Schichtdicke meist zeitverzögert an separaten Proben gemessen, was eine direkte Regelung des Beschichtungsprozesses verhindert. Anlagenhersteller benötigen deshalb neuartige, nicht-invasive Messmethoden, die eine Echtzeitüberwachung und Optimierung, insbesondere bei komplexen Mehrlagenschichten und temperatursensiblen Materialien, ermöglichen.

Ziele und Vorgehen
Ziel des KMU-innovativ Projekts niniAS ist die Entwicklung eines integrierten Messsystems, das während des PVD-Prozesses simultan Schichtwiderstand und Temperatur präzise erfasst. Dazu werden zunächst die elektrischen Eigenschaften von Metallschichten unter variierenden Temperaturbedingungen experimentell untersucht. Parallel dazu werden Modelle zur Auswertung des zeitlichen Verhaltens der elektrischen Signale entwickelt und mit den Messdaten validiert. Anschließend erfolgt die Integration dieser Modelle in ein Messsystem, das direkt in die PVD-Anlage eingebunden wird. Im letzten Schritt werden die Messgenauigkeit und Prozessfähigkeit an realen Beschichtungsprozessen überprüft und optimiert.

Innovationen und Perspektiven
Bei erfolgreicher Umsetzung ermöglicht das Projekt echte Prozesskontrolle durch direkte Schichtdickenregelung, Materialeffizienz durch präzise Dickenvorgaben ohne Sicherheitszuschläge und Qualitätssteigerung durch sofortige Prozessreglung. Das Projekt adressiert fundamentale Engpässe der PVD-Technologie, sowohl bei der in-situ Schichtdickenmessung als auch bei der präzisen Temperaturmessung auf metallischen Oberflächen und eröffnet neuartige Möglichkeiten für präzise, effiziente Beschichtungsprozesse mit hohem Marktpotenzial.

• CREAVAC GmbH
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• SURAGUS GmbH