Entwicklung reproduzierbarer Indikatoren, Teil 1: Versuche zu Schichtstärken, Homogenität und Haftung
In Phase I des Projekts MAT-CH 2.0 werden die Indikatorplättchen an der TU Berlin, Institut für Hochfrequenz- und Halbleiter-Systemtechnologien (HFT) entwickelt. Statt der Reinmetalle, kommen Glasträger als Indikatorplättchen zum Einsatz, die mittels Physikalischer Gasphasenabscheidung (dünn-)metallisch beschichtet werden. Während die Silber- und Kupferbeschichtungen im Hohlkathoden-Gasflusssputterverfahren (GFS) hergestellt werden, wird für die Bleiflächen eine einfache Laborsputteranlage herangezogen. So wird die Kontamination der GFS-Anlage mit Blei verhindert.
Zunächst erfolgte der Auf- und Umbau der Anlagen. Parallel wurden geeignete Materialien und Geräte beschafft: Glassubstrate als Träger, hochqualitative Metalltargets (Kupfer, Silber und Blei), Schattenmasken mit der entsprechenden Größe für die Beschichtungsflächen, sowie Halterungen, um das Substrat und die Schattenmaske während der Beschichtung zu befestigen.
Die ersten Probeläufe erfolgten auf Laborglas (10 x 40 mm) und dienten der Ermittlung verschiedener Grundparameter, wie Leistung, Druck und Abscheidungsmodus, Statik und Dynamik. Danach wurden die Schichtstärken an unterschiedlichen Punkten mit dem Profilometer gemessen und hieraus die Beschichtungsstärke und -rate, sowie die Homogenität der Schichten bestimmt. Die mit höherer Leistung oder/und im Pulsmodus beschichten Flächen sind dicker als die mittels geringerer Leistung oder/und im Gleichspannungsmodus (DC) erzeugten Schichtproben. Auf der anderen Seite sind die dynamisch beschichten Proben homogener als die statisch beschichteten Proben.
In einer zweiten Versuchsreihe wurden gleichbleibende Schichtstärken von 100 nm unter Einfluss diverser Parameter produziert. Ziel dieser Reihe ist es, die Qualität der Dichte, vor allem jedoch die Haftung der unterschiedlich produzierten Schichten zu ermitteln. Für die Kontrolle der Schichthaftung wird ein einfacher Tape-Test in Anlehnung an DIN EN ISO 2409 durchgeführt. Hierbei wird die Probe mit Klebeband des Typs Tesa® Nr. 57859 bedeckt. Innerhalb von fünf Minuten wird das Klebeband zügig und in einem Winkel von ca. 60° abgezogen. Hingegen wurde die Dichte der Schichtproben mittels Röntgenreflektometrie (XRR) bestimmt.
Ergänzende Schichtserien sind geplant. Nach erfolgreicher Evaluierung von Herstellungsparametern, Dichte und Homogenität können weiterführende Versuchsreihen auf den Glassubstraten (Corning Glas) durchgeführt und erste Prototypen der Indikatorplättchen hergestellt werden.
In der sich in 2021 anschließenden Projektphase II werden die Prototypen an der HTW Berlin auf ihre Funktionalität geprüft. Gleichzeitig wird an der TU Berlin ein optisches und elektrisches Messsystem entwickelt, welches die Transmission/Reflexion sowie den abnehmenden Widerstand der Beschichtungen in-situ, also während der Korrosion ermittelt.
