Ziel der Entwicklung
Die Ziele können in drei Hauptentwicklungspunkte unterteilt werden: •Gekapseltes, modulares Magnetbar mit verbesserter Magnetanordnung im Turnaround-Bereich •Motorische Verstellbarkeit der Magnetstrangenden entlang der Längsachse •Motorische Verstellbarkeit der Höhe der Magnetmodule, relativ zur Targetoberfläche, an mindestens fünf Positionen. Für die Beschichtung von Flachglas werden Sputterschichten verwendet. Diese erfüllen die hohen Anforderungen an die physikalischen und mechanischen Eigenschaften, die beispielsweise im Baugewerbe oder in der Solarindustrie gefordert werden. Hergestellt werden diese Sputterschichten in sehr großen Beschichtungsanlagen, die entweder direkt im Anschluss an die Flachglasproduktion oder separat betrieben werden. Für den Beschichtungsprozess werden Magnetrons (sog. Magnetbars) benötigt, die das Plasma, welches zur Abtragung des Targetmaterials benötigt wird, formen. Der Sputterprozess findet im Vakuum bei 10-3 bis 10-4 Bar statt. Das Substrat, in diesem Fall Flachglas, wird in der Sputterkammer unter dem brennenden Plasma hindurchbewegt, wodurch es zur definierten Abscheidung des gewünschten Targetmaterials kommt. Das Plasma wird dabei durch die Magnetfelder des Magnetrons in einer bestimmten Zone gehalten. Durch die Ausrichtung und Stärke dieser Magnetfelder wird der Sputterprozess entscheidend beeinflusst. So können beispielsweise Schichtdicke und Homogenität (orthogonal zum Substratvorschub) der entstehenden Sputterschichten über die magnetischen Streufelder am Magnetbar variiert werden. Dabei verläuft das Plasma im späteren Sputterprozess am Ort der höchsten magnetischen Gradienten, der sich zwischen den beiden magnetischen Polen befindet, im sogenannten Racetrack (engl.: Rennbahn). In den Tournaround-Bereichen befindet sich beim späteren Sputterprozesses eine größere Einflusszone auf das rotierende Targetmaterial, wodurch an diesen Stellen typischer Weise mehr Material abgetragen wird. Ein dauerhaftes Problem ist beispielsweise die Entstehung eines Sputtergrabens im Bereich der Turnaround-Magnete. Der Sputtergraben führt also dazu, dass die teilweise extrem teuren Targetmaterialien, zum Beispiel Silber, Titanoxid, ITO, nicht vollständig genutzt werden können. Das führt zu kürzeren Wartungsinterwallen, höheren Materialkosten und deutlich mehr Aufwand bei der Umrüstung der Anlagen, als auch bei der Herstellung der Targetrohre.
Vorteile und Lösungen
Die Kapselung des Magnetbar wurde mit einem Edelstahlrohr, zwei Deckeln aus Edelstahl und Dichtelementen aus Nitrilkautschuk (Nbr) umgesetzt. Zudem wurden für das neue Magnetbar die Magnetgeometrien, Magnetmaterialien, die Magnetanordnung und die Turnaround Bereiche angepasst. Dabei wurde zugleich auf eine Modularität des neuen Magnetron geachtet, welche bei den motorischen Verstellbarkeiten der Höhe der Magnetmodule, relative zur Targetoberfläche eine wichtige Rolle spielt. Um die Einsatzzeiten für die Targets weiter zu erhöhen und eine deutlich höhere Nutzbarkeit des aufgebrachten Targetmaterials zu erzielen, wurde eine optimierte Anordnung des Magnets im Turnaround-Bereich und die Möglichkeit der motorischen Verschiebung der Magnetstrangenden in Richtung der Längsachse des Sputtertargets entwickelt. Durch eine kontinuierliche Bewegung der Magnetstrangenden in der Längsachse soll der Einflussbereich der Turnaround-Magnete zeitlich versetzt auf einen breiteren Bereich an den Targetenden wirken und somit die Tiefe der entstehenden Sputtergräben deutlich verringern.
Zielgruppe und Zielmarkt
Der Zielmarkt für die Ergebnisse des hier vorgestellten Projekts kann klar eingegrenzt werden. Der entwickelte Prototyp ist ein neuartiges Magnetron für Großsputteranlagen. Nach der Überführung an die Transferunternehmen soll die entwickelte Technologie direkt an die Beschichtungsindustrie für Flachglas vertrieben werden. Ein zunehmendes Interesse an neuen Technologie Lösungen liegt in dem Wachstum und der Größe des Marktes begründet, da der steigende Bedarf an Architekturglas für energieeffiziente Gebäude und Spezialglas für die Solarindustrie vorgegeben ist. Daraus folgt das auf beschichtete Glasscheiben nicht verzichtet werden kann, welche über Funktionsschichten verfügen die für die physikalischen Eigenschaften der Scheiben entscheidend sind. Das im Förderprojekt M-TRON entwickelte Magnetbar hebt sich durch die verbesserten magnetischen Eigenschaften im Magnetstrang und speziell im Turnaround-Bereich und durch die autarke Verschiebung der Magnetstrangenden in der Längsachse von der Konkurrenz ab. Es handelt sich um eine neuartige Entwicklung, die so am Markt nicht verfügbar ist. Die längeren Laufzeiten im Prozess und die simple Justierung in der Messmaschine, ohne den Einsatz von speziell geschultem Personal, sollen die Absatzchancen der entwickelten Technologie weiter erhöhen. Als Transferunternehmen eignen sich besonders Unternehmen, die bereits auf dem Markt der Sputtertechnologie verankert sind. Potentielle Transferunternehmen, die mit INNOVENT in Kontakt stehen, wären die Grenzebach Maschinenbau GmbH, die robeko GmbH & Co. KG, die AVALUXE International GmbH und die Matesy GmbH (Messtechnik). Diese Unternehmen sind bereits im Markt etabliert und vertreiben Magnetrons, Targetmaterialien bzw. die entsprechende Messtechnik an die Sputterindustrie. Dies ist die optimale Voraussetzung für den erfolgreichen Absatz der entwickelten Technologie. Die Transferunternehmen sind selbst befähigt, die Technologie bzw. Teile davon in Serie zu produzieren und zu vertreiben. Im Rahmen einer Lizenzierung oder sich anschließender FuE-Aufträge, bei denen beispielsweise eine Modifizierung bzw. Weiterentwicklung des entwickelten Prototyps nötig sein sollte, kann INNOVENT die Projektergebnisse verwerten.
