Der Reinraum und die Ausstattung des Instituts

Unsere Ausstattung

Dünnfilmtechnik

• Atomlagenabscheidung
  Mit der AVIZA Phanteon 304 steht am Institut eine Anlage zur Atomlagenabscheidung bereit. Die Atomlagenabscheidung stellt eine Abwandlung der chemischen Gasphasenabscheidung zur Erzeugung dünner Schichten (<10nm bis einige 100nm) dar. Es handelt sich um einen alternierenden, selbstbegrenzenden Prozess, bei welchem die gasförmigen Reaktionspartner (sogenannte Präkursoren) abwechselnd in den Rezipienten eingeleitet werden. Sie reagieren an der Substratoberfläche miteinander und bilden dort je Zyklus maximal eine einzelne neue Lage. Reaktionsprodukte und überschüssige Präkursoren werden durch zwischengeschaltete Spülvorgänge mit einem Inertgas entfernt. Aufgrund der schrittweisen Prozessführung lässt sich die Schichtdicke über die Anzahl der einzelnen Prozesszyklen sehr genau steuern. Die Atomlagenabscheidung zeichnet sich durch exzellente Homogenität und Konformität der abgeschiedenen Schichten aus.

   Technische Details:

  • Substrat: Wafer mit 4'' oder 12'' Durchmesser
  • Materialien: Al₂O₃ und HfO₂
  • Substrattemperatur: bis 400 °C

   

  Anlagenbetreuung:

  Jürgen Becker

• Aufdampfen - Leybold LAB500plus
  Das Aufdampfen ist ein Beschichtungsverfahren mit dem unterschiedliche Werkstoffe wie Leiter, Isolatoren, oder Legierungen abgeschieden werden können. Zur Schichtherstellung wird eine Aufdampfanlage der Firma Leybold Optics vom Typ LAB500plus verwendet. Die Anlage verfügt sowohl über einen Elektronenstrahlverdampfer als auch einen thermischen Verdampfer.

  Technische Details:

  • Beschichtung von 4“-Substraten
  • Abscheidbare Materialien: Pt, Cr, Cu, SiO₂, Al₂O₃, Weitere nach Absprache
  • Verdampfungsverfahren:
    • Elektronenstrahlverdampfen
    • Thermisches Verdampfen

   

  Anlagenbetreuung:

  Eileen Müller, Matthias Arndt

• Galvanik Bäder
  Mittels der am IMPT vorhandenen galvanischen Bäder lassen sich unterschiedliche Metalle in Mikroschichten abscheiden. Die Bäder sind für die Aufnahme von Wafern mit einem Durchmesser von vier Zoll vorgesehen. Das galvanische Bad besteht aus einem Vorratsbehälter und einer Zelle, welche durch ein Filtersystem von einander getrennt sind. Die Anode und Kathode sind parallel zueinander horizontal in der galvanischen Zelle angeordnet. Die Agitation des Elektrolyten wird mit Hilfe eines horizontal bewegten Paddels realisiert. Die Anlagen können mit einem DC-Strom oder einem gepulsten DC-Strom (optional mit Rückwärtsstrom) betrieben werden.

  Verfügbare Bäder:

  • Kupfer (Cu)
  • Nickel-Eisen (81/19)
  • Nickel (Ni)
  • Kobalt-Eisen(CoFe)
  • Gold (Au)
  • Zinn (Sn)

   

  Technische Details:

  • Volumen des Elektrolyten: 10 Liter
  • Substratgröße: Wafer mit 4 Zoll bzw. 6 Zoll 
  • Prozesstemperatur: Raumtemperatur bis 45°C
  • Stromquelle: DC-Strom oder gepulster DC-Strom (optional mit Rückwärtsstrom)

   

  Zusätzlich können folgende Materialien auch stromlos abgeschieden werden:

  • Kupfer
  • Nickel
  • Gold

   

  Anlagenbetreuung:

  Maren Prediger, Alexander Kassner, Tim Bierwirth

• Ionenstrahlätzen - Commonwealth Scientific Corporation
  Das Ionenstrahlätzen (Ion Beam Etching - IBE) dient zur Entfernung und Strukturierung von dünnen Schichten. Bei dem Verfahren handelt es sich um ein Trockenätzverfahren. Der Materialabtrag erfolgt rein physikalisch durch das Auftreffen von hochenergetischen Teilchen auf eine Werkstoffoberfläche. Am IMPT wird eine Ionenstrahlanlage der Firma Commonwealth Scientific Corporation eingesetzt.

  Technische Details:

  • Ionenstrahlätzen von 4“-Substraten
  • Leistung variabel

   

  Anlagenbetreuung:

  Jürgen Becker

• Kathodenzerstäubung
  Mittels des Verfahrens der Kathodenzerstäubung (Sputtern) lassen sich dünne bis ultradünne Schichten unterschiedlicher Materialien (hauptsächlich Metalle) im Bereich von wenigen Nanometern bis in den niederen Mikrometerbereich auf einem Substrat abscheiden. Mit den vorhandenen Anlagen lassen sich Wafer mit einem Durchmesser von 100 mm beschichten. Weiterhin können unterschiedliche Substrate besputtert werden, welche nicht in Waferform vorliegen. Hierfür dürfen diese jedoch die Größe der Targetpositionen nicht überschreiten.

  Verfübare Anlagen:

  • MRC - 8 Kathoden, 4''
  • Senvac - Z550
  • von Ardenne - Clustersystem CS 730 S
  • Kenotec - 8 Kathoden, 6''
  • Scia - Mini40

   

  Sputtertargets:

  • Al₂O₃
  • AlFeSil
  • Au
  • Bi₅N
  • CoCrTa
  • CoFe90/10
  • Cr
  • CrMnPt
  • Cu
  • FeTa
  • MnBi
  • NiFe35/65
  • NiFe45/55
  • NiFe81/19
  • NiMn
  • PZT
  • SmCo
  • Sputterglas
  • Ta
  • Ti

   

  Anlagenbetreuung:

  Alexander Kassner, Rico Ottermann

• Maskenjustieranlage - SÜSS MicroTec MA/BA6
  Die Maskenjustieranlage MA-6 der Firma Karl Süss stellt die standardmäßige Fotolithografieanlage am Institut für Mikroproduktionstechnik dar. Hiermit können Substrate von 4“ bis 6“ sowohl mit Wellenlängen von 405 nm als auch 365 nm belichtet werden. Mit der MA-6 ist im Vakuummodus eine Auflösung von 0,6µm möglich.

  Technische Details

  • Belichtung von 4“ bis 6“ Wafern
  • Maskengröße bis 7“
  • 405 nm und 365 nm Wellenlänge
  • Kontakt-, Flut-, und Abstandsbelichtungen
  • Oberseiten- und Rückseitenjustierung

   

  Anlagenbetreuung:

  Jasmin Görs, Matthias Arndt

• Direct-write lithography system - DWL 66+
  Am Institut für Mikroproduktionstechnik steht die Anlage DWL66+ von der Firma Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH für die Laserdirektbelichtung zur Verfügung. Hiermit können Substrate mit Kantenlängen bis 9“ belichtet und Strukturauflösungen bis 300 nm erzielt werden. Im Funktionsumfang ist ebenfalls die Grautonbelichtung mit bis zu 1000 Abstufungen integriert, um 2,5-dimensionale Strukturen zu erzeugen.

  Technische Details:

  • Minimale Strukturgröße: 0,3 µm (2 mm Schreibmodus) bzw. 1 µm (10 mm Schreibmodus)
  • Schreibgeschwindigkeit: 3 mm²/min (2 mm Schreibmodus) bzw. 150 mm²/min (10 mm Schreibmodus)
  • Wellenlänge Diodenlaser: 405 nm
  • Maximale Substratdicke:12 mm
  • Maximale Belichtungsfläche: 200 x 200 mm²
  • Echtzeitautofokus:optisch oder pneumatisch
  • Rückseitenjustage

   

  Anlagenbetreuung:

  Sascha de Wall

• Plasmaätzen
  Am IMPT steht eine Plasmaanlage 4008 der Firma PVA TePla AG zur Verfügung. In einem Plasma werden Radikale erzeugt, welche zum Prozessraum geleitet werden und durch eine chemische Reaktion organische Schichten oder Verunreinigungen auf den Substraten entfernen, ohne die Oberflächen mechanisch zu beschädigen oder zu verändern. Um die nicht benötigten Bestandteile auf dem Substrat zu entfernen, kann sowohl der Gasfluss als auch die Zusammensetzung des Prozessgases zur Plasmabildung, sowie die Generatorleistungen und die Substrattemperatur individuell angepasst werden.

  Technische Details:

  • Beladung bis zu einer Größe von 300 x 300 mm oder 0,09 m²
  • Bis zu 1600 Watt ProzessleistungMinimaler Druck bei 2x10^-² mbar
  • Arbeitsdruck von 0,2 bis 2,0 mbar
  • 2 seperate Durchflussmesser (unabhängig voneinander justierbar)
  • Verfügbare Gase:
    • N₂
    • O₂
    • CF₄
  • Mikrowellen Plasmagenerator mit:
    • 2,45 Gigahertz
    • 2 x1000 Wat

   

  Anlagenbetreuung:

  Jürgen Becker

• Plasmaunterstützte Gasphasenabscheidung
  PECVD – Plasmaunterstützte Chemische Gasphasenabscheidung ist ein Verfahren, bei dem durch thermisch und elektrisch angeregte Stoßionisation aus Gasen oder Gasgemischen in einer chemischen Reaktion eine dünne, feste, und bei isolierenden Materialien meist glasartige Phase auf einem Substrat abgeschieden wird. Das Institut verfügt über ein Oxford Instruments Plasmalab 80 Plus.

  Technische Details:

  • Leistungsfähige Bearbeitung von Abscheideaufgaben z.B. SiO₂, Si₃N₄, amorphes Si
  • Suszeptor ermöglicht die Verarbeitung verschiedener Proben 
  • Waferdurchmesser z. Zt. bis zu 4 Zoll
  • LF-Quelle: 50 kHz - 460 kHz, 600 W
  • RF-Quelle: 13,56 MHz, 30/300 W
  • Frequenzmischung möglich

   

  Anlagenbetreuung:

  Veronika Gladilova

• Reaktives Ionentiefenätzen (DRIE) - Oxford Instruments Plasmalab System 100
  Mittels des DRIE-Prozesses lassen sich in Silizium Strukturen mit senkrechten Wandverläufen und hohem Aspektverhältnis ätzen. Zur Herstellung von mechanischen Strukturen in Silizium werden in der Mikrosystemtechnik häufig Ätzverfahren genutzt. Neben den nasschemischen Verfahren ist der "Bosch-Prozess" weit verbreitet. Mittels dieses iterativen Prozesses lassen sich nahezu senkrechte Wandverläufe in Silizium struktutrieren. Am IMPT wurden weiterhin Versuche unternommen, monokristalines Siliziumcarbid zu strukturieren.

  Technische Details:

  • Zurzeit Bearbeitung von 4"-Wafern (bis zu 8") möglich
  • 3000 W ICP-Quelle
  • 13,56 MHz, 300 W RF-Parallelplattenreaktor
  • Neben dem DRIE-Prozess sind bei entsprechender Umrüstung weitere Prozesse möglich

   

  Anlagenbetreuung:

  Alexander Kassner

• Vakuum Ofen
  Es stehen zwei Geräte zur Verfügung um Wafer, Chips oder Bauteile einer Thermobehandlung im Vakuum bzw unter Schutzgasathmosphäre zu unterziehen. Der Vorteil liegt darin, dass sich quasi kein Sauerstoff im Rezipienten befindet.

  Vakuumofen - Leybold Univex 450

  Vakuumheizplatte (Eigenbau)

  Anlagenbetreuung:

  Rico Ottermann, Eileen Müller

• Reaktives Ionenstrahlätzen RIBE - Scia Mill 150
  Durch das Ionenstrahlätzen lassen sich homogene und reproduzierbare Strukturierungen von Materialien erzeugen. Durch das Hinzufügen von reaktiven Gasen wird aus dem rein physikalischen Ionenstrahlätzen, die Kombination eines chemischen und physikalischen Ätzverfahrens. Ein Einsatzgebiet des reaktiven Ionenstrahlätzens (REAKTIVE ION BEAM ETCHING – RIBE) ist die Strukturierung von Mikrosystemen.

  Technische Details:

  • Bearbeitung von 4“ und 6“ Wafern
  • Substratrotation 1 bis 20 U/min, Halter kippbar in-situ von 0° bis 165°
  • Optische Endpunktdetektion
  • Vorhandene Reaktivgase: Sauerstoff, Chlor, Bortrichlorid, Schwefelhexafluorid, Tetrafluormethan
  • Neben IBE, RIBE ebenfalls CAIBE möglich

   

  Anlagenbetreuung:

  Lars Wessling

• Modulares Beschichtungs- und Strukturierungssystem - Scia Mini 100
  Am Institut für Mikroproduktionstechnik steht ein weltweit einzigartiges modulares Beschichtungs- und Strukturierungssystem (Scia Mini 100) für die Herstellung von applikationsspezifischer Sensorik zur Verfügung. Die Anlage verfügt über 3 Module: das Ätzmodul zur Vorbehandlung der Bauteiloberfläche, das Beschichtungsmodul zum direkten Sputtern von Isolations‑, Sensor- und Deckschichten auf die Bauteiloberflächen, und das Lasermodul zur Dünnfilmstrukturierung auf komplexen 3D-Bauteilen mithilfe eines Ultrakurzpulslasers. Die Sondermaschine ermöglicht eine lokale Abscheidung und Strukturierung von Sensoren unabhängig vom Reinraum auf Großbauteilen.

  Technische Details:

  Ätzmodul:

  • Ionenstrahlätzen von 4″-Substraten
  • Ionenstrahlquelle RF37-e mit Strahldurchmesser von 37 mm
  • Plasmaanregung mittels ICP
  • Ionenenergien: 500‑1500 eV
  • Stromdichte > 0,4 A/cm²
  • HF-Generator (13,56 MHz, 300 W)

  Beschichtungsmodul:

  • Zirkulare 4″-Magnetronsputter-Kathode
  • Gepulste DC-Stromversorgung (max. 1,5 kW, Pulsbereich einstellbar zw. 5‑350 kHz)
  • Targettausch ohne Vakuumunterbrechung möglich
  • Schattenmaskenaufnahme vor Sputtermagnetron montierbar

  Lasermodul:

  • Gepulstes Lasersystem
  • Pulsdauer < 10 ps
  • Laserwellenlänge: 532 ± 20 nm
  • Max. Pulsenergie > 15 µJ
  • Max. mittlere Leistung > 4 W
  • 2D-Scanner für plane Substrate, Scanner und Fokusshifter für gekrümmte Oberfläche
  • Scanfeld: Durchmesser > 100 mm

  Materialien: Pt, NiCr5050, Cu, SiO₂, Si₃N₄, Al₂O₃, weitere nach Absprache

   

  Anlagenbetreuung:

  Sara Kamrani

Mechanische Mikrobearbeitung

• Chemisch-mechanisches Polieren
  Beim chemisch-mechanischen Polieren wird zusätzlich zum mechanischen ein chemischer Abtrag beim zu polierenden Werkstoff durch die Poliersuspension (Slurry) erzeugt. Am IMPT stehen Poliermaschinen für unterschiedliche Wafergrößen zur Verfügung.

  Für CMP-Prozesse mit größeren Substratdurchmessern und -stückzahlen stehen am IMPT zwei halbautomatische CMP-Maschinen zur Verfügung. Die FLP Michrofinishing 600-Maschine hat eine Scheibe mit einem Durchmesser von 600 mm (16“) und zwei Waferchucks mit Drehantrieb und pneumatischer Druckreglung. Dies ermöglicht gleichzeitige Bearbeitung von einem 4“- und einem 6“-Wafer.  Des Weiteren stehen Läppmaschinen der Firma P. Wolters zur Verfügung, welche ebenfalls zum chemisch-mechanischen Polieren von 4"-Wafern genutzt werden können.

  Vorhandene Anlagen: FLP600

   

  Anlagenbetreuung:

  Christoph Künzler

• 5-Achs CNC-Fräsmaschine
  Für die Herstellung von mikromechanischen Bauteilen, Formen- und Prototypen sowie Mikrosystemkomponenten aus Materialien wie zum Beispiel Edelstahl, Kupfer oder Kunststoffen kommt die 5-Achs Fräsmaschine DATRON C5 zum Einsatz. Dabei können sowohl zylindrische als auch kubische Werkstücke eingespannt und mit einer Wiederholgenauigkeit von wenigen Mikrometern prozessiert werden. Die Programmierung der Werkzeugwege erfolgt entweder direkt an der Maschine oder mit Hilfe von 3D-CAD/CAM Programmen und anschließender Übernahme der Daten durch die Maschinensoftware.

  Technische Details:

  • Bearbeitungsspindel: 1.8 kW, bis zu 48,000 1/min
  • Wiederholgenauigkeit: < ± 2,5 μm
  • Werkzeugwechsel-System: 22fach mit Werkzeuglängensensor
  • Verfahrweg (X x Y x Z): 153 mm x 100 mm x 100 mm

   

  Anlagenbetreuung

  Lukas Steinhoff
  

• Läpp- und Nanoschleifmaschinen
  Für die Oberflächenbearbeitung von kleineren Substraten bis 4“-Durchmesser stehen am IMPT vier Läppmaschinen vom Typ P. Wolters 3R40 zur Verfügung. Die Maschinen nehmen Scheiben mit einem Durchmesser von max. 400 mm (16“) auf.

  Das Werkstück (Substrat, Chip) wird auf einem runden Werkzeughalter befestigt und seitlich durch Gummirollen, die in einem Haltearm gelagert sind (Gabel), abgestützt. Der Werkstückhalter kann entweder selbsttätig mitlaufen (angetrieben durch die Läppscheibe) oder wird mit einem an die Gummirolle der Gabel angeschlossenem Reibantrieb gedreht. Die Einstellung des Anpressdrucks erfolgt durch Gewichte. Für die Läppmaschinen sind spezielle Zusatzausrüstungen vorhanden, die es ermöglichen, die Maschine in eine Nanoschleif- oder vollwertige Poliermaschine umzurüsten. Es können auf der gleichen Maschine im Anschluss an das Läppen hochglanzpolierte Flächen von höchster Ebenheit und Oberflächengüte, frei von jedem Kantenabfall, erzeugt werden. Das Umrüsten der Läppmaschine geschieht durch Austausch der Spezialguss-Läppscheibe gegen eine Trägerscheibe aus Aluminium. Auf der Trägerscheibe kann man eine dünne Scheibe aus Kupfer, Zinn, Zinn-Bismuth oder Kunststoff auftragen. Durch spezielle Konditioniervorgänge werden Abrasivkörner in diesem weichen Belag eingebettet und somit eine Schleifoberfläche für Nanoschleifen geschaffen. Durch Kleben des geeigneten Poliertusches auf die Trägerscheibe, wird die Maschine für den Poliervorgang vorbereitet. Die Abricht- bzw. Werkstückaufnahmeringe müssen entsprechend gegen Ringe mit Keramik- oder Polymerbestückung ausgewechselt werden, um eine Verfärbung der Werkstückoberfläche und Korrosion zu vermeiden. Unter Berücksichtigung der chemischen Komponente in Slurry und Korrosionsschutz der Maschinenteile können auf der entsprechend angepassten Maschine auch die CMP-Prozesse durchgeführt werden.

  
  

  Anlagenbetreuung:

  Christoph Künzler

• Schleif- und Poliermaschine QATM QPol 250 A2-ECO
  Für die metallographische Probenpräparation steht eine Schleif- und Poliermaschine der Firma QATM zur Verfügung, die die automatische Bearbeitung von bis zu fünf eingegossenen Proben ermöglicht.
  Die Proben werden hierzu zunächst in einem Schleifprozess planarisiert und mittels immer feinkörnigeren Schleifpapiers für die nachgelagerten Polierschritte präpariert. Hierzu werden handelsübliche Siliziumcarbid Schleifpapiere in unterschiedlichen Körnungen und Wasser als Kühl- und Schmiermittel verwendet. Beim Polieren hingegen kommen lose Diamantpartikel mit Größen unter zehn Mikrometer zum Einsatz, die über das verwendete Vlies rollen und bei Kontakt mit der Probenoberflächen einen Abtrag generieren. Ziel des Vorgangs ist oftmals ein Schliffbild der Probe zu erhalten. Die sehr glatte Oberfläche ermöglicht bei der Untersuchung in nachfolgenden Prozessen (z.B. mikroskopische Untersuchungen) die reibungslose Darstellung von kleinsten Strukturen und Defekten innerhalb der zu untersuchenden Probenstelle.

  Technische Details:

  • Automatischer Modus (5 Proben) oder manueller Modus (1 Probe)
  • Probengröße: < 35 mm
  • Arbeitsscheibendurchmesser: 250 mm

   

  Anlagenbetreuung:

  Lukas Steinhoff

• Trennschleifmaschine - Disco DAC551, DAC-2SP
  Mittels Trennschleifen können hochgenaue Strukturen in verschiedensten Materialen durch Trennschleifblätter erzeugt werden. Dieses Verfahren, das dem Plan-Umfangsschleifen zugeordnet wird, ermöglicht das Vereinzeln von Waferchips in industrieller Anwendung sowie die Herstellung von Strukturen vornehmlich in harten und spröden Materialien. Am IMPT wird vorwiegend Silizium bearbeitet und mikrotechnologische Strukturen auf Silizium vereinzelt. Des Weiteren erfolgt die Bearbeitung von hochfesten Keramiken wie Al₂O₃, Al₂O₃-TiC, Saphir und Siliziumkarbid. Ein weiteres Einsatzgebiet ist das „Thinning-by-dicing“, wobei Strukturen zunächst auf eine bestimmte Dicke gedünnt und anschließend in einer Feinbearbeitung poliert werden.

  Technische Details:

  • Genauigkeit der Achsen: x-y-Achse des Tisches < 3 µm
  • Wiederholgenauigkeit der z-Achse 1 µm / 5 mm
  • Maximale Spindeldrehzahl bis 40.000 U/min
  • Arbeitsraum 200 x 160 x 25 mm

   

  Anlagenbetreuung:

  Matthias Arndt

• Keyence Laser MD-U1000C
  Der 3-Achsen-UV-Beschriftungslaser der Firma Keyence wird zum Bearbeiten und Strukturen von einer Vielzahl von Materialien am IMPT verwendet. Der Laser verwendet einen ND:YVO₄ Festkörperlaserquelle, die durch eine Frequenzverdopplung eine UV-Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 355 nm ausgibt. Die Leistung des Laserstrahl beträgt bei 40 kHz Pulsfrequenz 3 W. Die Beschriftungsauflösung des Lasers beträgt 2 µm mit einer maximalen Abtastgeschwindigkeit von 12.000 mm/s. Der Keyence Laser ermöglicht das Schneiden von Folien, Strukturieren von Oberflächen und die Laser-Direktstrukturierung. Das Laser-Direktstrukturieren ermöglicht es auf aktivierbaren Kunststoffen durch Laseraktivierung und stromlosen Abscheiden eine leitfähige Schicht herzustellen. Das Keyence Lasersystem stellt dabei den mittleren Prozess für das Laser-Direktstrukturieren am IMPT dar, die durch die institutseigenen Spritzgussanlage und stromlose Abscheidungsbecken vervollständigt werden.

  Technische Details:

  • Lasertyp: Nd:YVO₄ Festkörperlaser
  • Wellenlänge: 355 nm
  • Ausgangsleistung: 3W @ 40 kHz
  • Frequenzbereich: 40 bis 400 kHz
  • Beschriftungsbereich: 125 x 125 x 42 mm³
  • Beschriftungsauflösung: 2 µm

   

  Anlagenbetreuung:

  Xiao Xiao, Tim Bierwirth

• Laserbearbeitungsanlage - Lightfab 3D Printer M
  Die Lightfab 3D ist eine Laserbearbeitungsanlage für das Laser-Strukturieren, Laser-Schweißen und laserinduzierte selektive Ätzen zur Herstellung skalierbarer technischer Systeme auf Basis von funktionalisiertem Diamant und Glas.  Die Anlage ist ausgestattet mit einem IR-Laser mit einstellbarer Pulsdauer zwischen 400 fs und 5 ps bei einer Pulsenergie größer 15 µJ ab 500 kHz. Hinzu kommt eine absolute Präzision von +/- 500 nm über 200 mm für die xy-Richtung und von +/- 1 µm über 150 mm für die z-Richtung.  Die Lightfab 3D ermöglicht die makroskopische Bearbeitung in Form von Trennen und 3D-Strukturierung durch lokale Ablation. Zudem können 3D-Strukturen durch die sehr geringe Pulsdauer im Femtosekundenbereich mit einem zweistufigen Prozess subtraktiv mit einer Präzision von ~1 µm gefertigt werden. Aufgrund der hohen Energiedichte im Fokuspunkt wird hier die Ätzeigenschaften des Materials durch die präzise Belichtung mit dem fs-Laser zunächst lokal modifiziert. Im Anschluss können die belichteten Strukturen mittels eines nasschemischen Ätzprozess im Ultraschallbad selektiv entfernt werden. Darüber hinaus ist das hermetische Fügen von optisch transparenten peripheren Komponenten möglich. 

  Technische Details:

  • Laser mit einer Wellenlänge von 1030 nm
  • Belichtungsbereich XY: 200 x 200 mm²; Z: 150 mm²
  • Präzision: XY: 150 nm; Z: 1 µm
  • Pulsdauer: 400 fs bis 5 ps
  • Frequenz: 100 kHz bis 10 MHz
  • Pulsenergie: > 15 µJ ab 500 kHz
  • Materialien: u.a. Diamant, Quarzglas, Borosilikatglas, Saphier

   

  Anlagenbetreuung:

  Jannik Koch, Lauritz Keinert

Aufbau- und Verbindungstechnik

• 3D Drucker
  In den additiven Fertigungsverfahren wird das Schichtbauprinzip automatisiert, sodass aus den vorhandenen 3D-Daten eines Modells computergesteuert Einzelschichten erstellt und schichtweise in korrekter Reihenfolge aufeinander gefügt werden können. Es können die verschiedensten Materialien wie Polymere und Metalle Verwendung finden. Somit definieren sich die additiven Fertigungsverfahren nicht nur durch die Geometrieerzeugung, sondern auch durch die Entstehung der Stoffeigenschaften während des Herstellungsprozesses.

  Die Einteilung der Verfahren erfolgt anhand des verwendeten Druckprinzips, sodass sich die drei Bereiche Sinter- und Pulverdruck, Stereolithografie sowie das Drucken mit extrudierten Baumaterialen ergeben. Das Sinter- und Pulverdruckverfahren ist gekennzeichnet durch den schichtweisen Auftrag des pulverförmigen Ausgangsmaterials auf das Druckbett und die anschließende selektive Aushärtung (z. B. Laser Powder Bed Fusion Verfahren). Die Bauteilherstellung bei den Stereolithografie-Verfahren erfolgt durch die Aushärtung einer Mischung flüssigen Baumaterials bei Belichtung. Bei den Druckverfahren mit extrudierten Materialien wird der Werkstoff gezielt mittels Extrusion aus einer Düse aufgetragen (z. B. Fused Layer Modeling oder Polyjet Verfahren).

   

  Das Institut verfügt über folgende 3D Drucker:

  • Fused Layer Modeling Verfahren - Raise3D Pro 3 Plus mit Dual Extruder
  • Fused Layer Modeling Verfahren - INTAMSYS FUNMAT HT
  • Polyjet Verfahren - Stratasys Objet30
  • Laser Powder Bed Fusion Verfahren - OneClickMetal MPRINT+ und MPURE

   

  Anlagenbetreuung:

  Niklas Droese, Julian Petring

• Bonden
  Das Institut verfügt über verschiedene Möglichkeiten zu bonden:

  • Anodisches Bonden
  • Ultraschall Bonden
  • Wedge Bonden - F&K Delvotec 6400
  • Flip-Chip Bonden - Finetech FINEPLACER® Lamda

   

  Anlagenbetreuung:

  Anatoly Glukhovskoy, Marvin Keßler

• Glaslötofen
  Das Glaslöten beruht auf einem Aufschmelzprozess einer dünnen Glasschicht. Diese kann durch diverse Beschichtungsverfahren auf verschiedene Bauteile aufgebracht werden und der Lötvorgang selbst findet unter Schutzgas (zumeist Stickstoff) bei 735 °C statt. Je nach Zusammensetzung und Schmelzpunkt des Glaslotes können auch andere Temperaturbereiche im Ofen genutzt werden. Eine Maximaltemperatur von 900 °C kann in kurzer Zeit erreicht und durch eine Spannvorrichtung die zu fügenden Bauteile vorgespannt werden. Am IMPT können Löt- und Temperierprozesse mit diesem Glaslötofen unter Normalatmosphäre oder Stickstoff durchgeführt werden. Die Bauteilgröße ist durch die Ofenkammer auf 40 mm x 40 mm x 10 mm begrenzt. Für Hartlöten bei Temperaturen von 800 - 1000 °C wird ein spezieller Lötofen (engl. Glass Fusing Furnace) benutzt. Am IMPT steht ein Ofen der Fa. Lindberg zur Verfügung, der aus einem langen Glasrohr besteht das mit einem Spiral-Heißkörper umgebend und mit Keramikmantel isoliert ist. Im Glasrohr wird Stickstoff zugefügt um eine passive Atmosphäre während des Brennprozesses zu gewährleisten. Das Einschleusen oder Ausladen der Bauteile erfolgt mit Hilfe spezieller Spindelvorrichtung mit einstellbaren Spanfedern. Die Steuerung erlaubt die Temperatureinstellung bis auf 1000 °C (Nennwert). Dieser Ofen kann zum Einbrennen von Glasmalereien oder bei höheren Temperaturen zum Glasverschmelzen eingesetzt werden. Die Steuerung der Anlage ermöglicht die Programmierung komplexer Temperaturprofile. Somit sind bis zu 4 einzelne Segmente programmierbar. Jedes Segment besteht aus Auflaufzeit (Ramp) und Haltezeit (Soak).

   

  Anlagenbetreuung:

  Christoph Künzler

• Laminator - Bungard RLM 419p
  Für die Laminierung von Wafern und Proben (beliebig strukturierte Oberfläche, einer Größe von maximal 450 mm Breite und endloset Länge) mit Fotolaminaten, Speziallaminaten für Lötstoppmasken, und anderen Folien steht am IMPT ein Laminator RLM 419p der Firma Bungard Elektronik zu Verfügung.

  Mittels der elektrisch beheizten Andruckwalzen mit gleichmäßiger Temperaturverteilung, die über eine Infrarotabtastung gewährleistet wird, und einem stufenlos einstellbaren Anpressdruck ist es möglich sowohl handelsübliche Fotolaminate, Formätzteile, als auch Speziallaminate für Lötstoppmasken oder andere Anwendungen aufzulaminieren. 

  Durch die Trennung von Transport- und Heizwalzen und der stufenlos einstellbaren Transportgeschwindigkeit ist des Weiteren dafür gesorgt, dass es zu einer faltenfreien Laminierung kommt. Die Umkehrfunktion des Antriebes ermöglicht es außerdem, dass direkt im Anschluss ein weiterer Prozessschritt mit einem verändertem Anpressdruck bzw. einer veränderten Temperatur durchgeführt werden kann, um so eine optimale Laminierung zu gewährleisten.

  Technische Details:

  • Laminierbreite: max. 400 mm
  • Transportbreite: max 440mm
  • Laminiergeschwindigkeit: 0,2 - 1,2 m/min stufenlos einstellbar
  • Resistrollen: bremsbar
  • Laminierdruck: über Handrad einstellbar
  • Temperaturbereich: 20 - 145 °C digital einstellbar
  • Plattendicke: 0,3 - 5 mm
  • Plattengröße: 50 x50 mm bis 450 x unendlich mm

   

  Anlagenbetreuung:

  Anatoly Glukhovskoy

• Spritzgussanlage
  Der Spritzguss ist ein in der Industrie häufig verwendetes Verfahren, um Kunststoffe in einer vorher definierten Struktur kostengünstig herzustellen. Am IMPT werden mit dem Umspritzautomat BOY 55 E VV vorstrukturierte Kunststoffwafer im 4 Zoll Format hergestellt. Beim Spritzgussverfahren werden Kunststoffe oberhalb der Schmelztemperatur oder der Glasübergangstemperatur erhitzt und in eine formgebende Struktur gespritzt. Anschließend wird der Kunststoff abgekühlt und ausgeworfen. Durch den Einsatz von intern hergestellten Formeinsätzen kann eine Vielzahl von vorstrukturierten und identischen Kunststoffwafern am IMPT in kurzer Zeit hergestellt werden. Durch die Vorstrukturierung des Kunststoffes können kostenintensive Prozessschritte der Mikrotechnik übersprungen werden. Mit den Kunststoffwafern werden am IMPT unteranderem Lichtwellenleiter, AMR-Sensoren, GMR-Sensoren, Druckmembranen und magnetische Bauteile hergestellt.

  Technische Details:

  • Schneckendurchmesser: 18 mm

  • Schließkraft: 550 kN

  • Max. Einspritzdruck: 2739 bar

  • Einspritzkraft: 86,5 kN

  • Max. Schneckenhub: 80 mm

  • Kunststoffgranulat: PC, PEEK, LDS PEEK und weitere

   

  Anlagenbetreuung:

  Tim Bierwirth

• Vakuum Feinguss System - MK Technology MK Mini
  Zum Abformen und Übertragen von Strukturen bis in den Submikrometer–Bereich steht am IMPT ein Vakuum–Feinguss–System zur Verfügung. Hiermit können Mikro– und Nanostrukturen durch Abformen repliziert und auf technische Oberflächen appliziert werden. Das Mk Mini – Vakumm – Feinguss – System der Firma MK Technologiy® GmbH ist dank seiner Kammergröße von 700 x 450 x 470 mm (H, B, T) geeignet um großvolumige Bauteile zu erstellen. Durch die zwei Schwenkarme, gekoppelt mit einer Rühreinrichtung, lassen sich Silikone und Gießharze unter Vakuum vermischen und vergießen. Hierdurch wird eine kurze Verarbeitungszeit erreicht. Die auf der Anlage installierte Vakuumpumpe leistet ein Arbeitsvakuum an der Grenze zwischen Fein– und Grobvakuum von bis zu 1 mbar.

  Technische Details:

  Kammergröße: 700 x 450 x 470 mm
  Arbeitsvakuum: 1 mbar

   

  Anlagenbetreuung:

  Frederik Pöpsel

Mikrotribologie

• Nanoindenter - Hysitron TI 900 Triboindenter
  Mittels Nanoindentation können mechanische Eigenschaften von Oberflächen bis in 1 µm Tiefe festgestellt werden. Über eine Diamantspitze (Berkovich Spitze) wird eine definierte Kraft aufgebracht und aus der zurückbleibenden Vertiefung (Indent) werden der E-Modul und die Festigkeit des Werkstoffes ermittelt.

  Am IMPT können die mechanischen Eigenschaften von weichen und sehr harten Materialien bestimmt werden, wenn es mittels konventioneller Härtemessverfahren nicht mehr gelingt. Es können mechanische Eigenschaften unter Anderem von hochfesten Keramiken ermittelt werden. Des Weiteren können mittels andersartiger Spitzen (flach, konisch) Reibwerte und Schichthaftungen zwischen Diamantspitze und Material, sowie durch „acoustic emission“ Kristallumwandlungen bei Krafteinwirkung detektiert werden

  Technische Details:

  • Maximalkraft für einen Indent: 8.000 µN
  • Maximale Eindringtiefe: 5µm
  • Auflösung der Kraft eines Indents liegt bei 1 nN
  • Softwaregestützte Automatisierung bei langen Messreihen
  • AFM Modus für die Erstellung von Oberflächenprofilen und Rauheiten

   

  Anlagenbetreuung:

  Selina Raumel

• Tribometer
  Das Institut verfügt über ein Tribometer des Herstellers Hysitron, sowie über ein Tribometer mit mechanischem Tester des Typs UMT Tribolab (Bruker).

  Ein großer vertikaler Zustellungsbereich und die Flexibilität beim Einsatz unterschiedlicher Probengeometrien ermöglichen eine vielseitige Einsetzbarkeit des Tribometers.  Tribologische Bewertungen von Systemen hinsichtlich des Reib-und Verschleißverhaltens, sowohl als auch die Wirkung von Beschichtungen und die Charakterisierung des Tribosystems unter Belastung lassen sich hiermit aufzeigen. Mittels der Hochtemperaturzelle sind dabei alle Untersuchungen bei bis zu 1000°C durchführbar. Die Zelle ermöglicht außerdem Untersuchungen in unterschiedlichen Umgebungsatmosphären. Alle Untersuchungen sind mit einer Normalkraft bis 10N und mit bis zu 5000 U/min durchführbar. Je nach zu untersuchenden Komponenten können Standard-Probenhalter oder speziell angepasste Probenhalter zum Einsatz kommen. Es können zusätzlich auch Schmierstoffvergleiche und ASTM-Standardprüfungen wie ASTM G99, ASTM, ASTM, G132, ASTM D3702 durchgeführt werden.

  Technische Daten:

  • Drehzahl: 0,1 bis 5.000 U/min
  • Drehmoment bis 5Nm
  • Probendurchmesser: 50mm
  • Steuerung: Rechnergestützt
  • Kammern: Hochtemperaturkammer
  • Prozessgase: Stickstoff, Silan, Argon

   

  Anlagenbetreuung:

  Selina Raumel

Analytik

• Rasterkraftmikroskopie - Jupiter XR AFM
  Dem IMPT steht mit dem Jupiter XR AFM ein Rasterkraftmikroskop der Firma Oxford Instruments, welches schnelle Messungen und eine große Einzelscanrange von 100 µm bietet. Mit einer hochauflösenden Bildgebung lässt sich die Oberflächentopographie einer Probe sowohl im Contact als auch im Tapping Mode aufnehmen. Weiterhin können zusätzliche Messmethoden durch weitere Module freigeschaltet werden, um z.B. mechanische, magnetische oder elektrische Eigenschaften messen zu können.

  • Proben bis 200 mm können vermessen werden
  • Messbereich: X-Y 100 µm x 100 µm, Z 12 µm
  • Rauschen: X-Y < 150 pm, Z < 35 pm
  • Höhere Reproduzierbarkeit durch blueDrive™ Anregung

   

  Ansprechpartner: Sascha de Wall, Christoph Künzler,  Lukas Steinhoff

• Laser-Doppler-Vibrometer - Polytec OFV-552
  Mittels des Laser-Doppler-Vibrometers der Firma Polytec lassen sich kleinste Schwingungen bis in den Nanometerbereich messen. Das LDV kann diese im Zeit- sowie Frequenzbereich darstellen. Weiterhin ist es möglich, durch eine gerasterte Abtastung einen Flächenscan durchzuführen und somit die Bewegung von Oberflächen zu analysieren. Es steht zusätzlich ein Stroboskopkopf zur Verfügung, mittels dessen eine Schwingungsmessung in der Ebene durchgeführt werden kann.

  Technische Details:

  • HeNe-Laser mit einer Wellenlänge von 633 nm
  • Spotdurchmesser minimal 16 µm
  • Scanbare Fläche ca. 1 mm²
  • Umfangreiche Auswertesoftware
  • Messung in der Ebene mittels Stroboskopkopf möglich

   

  Anlagenbetreuung:

  Anatoly Glukhovskoy

• Rasterelektronenmikroskopie
  Dem Institut stehen zwei verschiedene Rasterelektronenmikroskope für unterschiedliche Anwendungen zur Verfügung:

  REM Zeiss LEO 1455VP mit Oxford EDX

  Das LEO 1455VP ist ein Forschungs-Rasterelektronenmikroskop mit variablem Druck, entwickelt für die Aufnahme von großen, unhandlichen und sperrigen Proben, für zerstörungsfreie Bildgebung und Analyse. Die Großraumkammer mit den Maßen 340 mm x 300 mm x 279 mm ermöglicht es, Proben bis zu 230 mm Durchmesser vollständig zu untersuchen. Darüber hinaus lässt sich die voll motorisierte fünf Achsen Präzisions-Stage um bis zu 90 Grad kippen, um Proben von der Seite zu betrachten. Das REM verfügt über eine thermische Elektronenquelle in Form einer Wolframkathode und lässt sich mit einer Beschleunigungsspannung von bis zu 30 kV betreiben. Mit der thermischen Elektronenquelle lässt sich ein hoher Strahlstrom generieren, der erforderlich ist, um mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) die chemische Zusammensetzung und die Elementverteilung in einer Probe ortsaufgelöst abzubilden. Dazu steht ein EDX-Detektor von Oxford (Ultim-Max 40) mit zugehöriger Software zur Verfügung. Das REM ist zusätzlich mit einer Elektronenstrahllithografie-Einheit ausgestattet, mit der ganze Wafer (100 mm) direkt durch den Elektronenstrahl hoch präzise belichtet werden können. Das LEO 1455VP kommt aufgrund seiner vielfältigen Ausstattung und Anwendungsfeldern im IMPT täglich zum Einsatz.

  Technische Details:

  • REM mit einem lateralen Auflösungsvermögen von 5 nm
  • 0,2 bis 30 kV Beschleunigungsspannung
  • Konventionelle Wolframkathode
  • Detektoren: SE-Kammerdetektor (ET), 4Q-BSE-Detektor, VPSE-Detektor und EDX-Detektor
  • Ultim-Max 40 EDX von Oxford mit AZtec-Software
  • 5 Achsen motorisierte Stage (X, Y, Z, T, R)
  • CCD-Kamera zur Proben-Positionierung
  • Untersuchung von großen Proben (bis zu 230 mm Durchmesser)

   

  FE-REM-FIB-Zweistrahlsystem Zeiss NEON 40 EsB

  Die Kombination eines Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FE-REM) mit einem fokussierten Ga-Ionenstrahl (FIB) in Form des NEON 40 EsB, ergibt ein hochpräzises Schweizer Taschenmesser für Nanotechnologen. Die Schottky-Feldemitter-Elektronenquelle gepaart mit der GEMINI-Elektronenoptik und den verschiedenen Kammer- sowie Inlens-Detektoren ermöglichen hochauflösende Analytik und Abbildung. Darüber hinaus verfügt das Crossbeam-Gerät, neben der Elektronensäule über eine Ionensäule, mit der ein fokussierter Ionenstrahl aus einer Gallium-Flüssigmetall-Ionen-Quelle erzeugt werden kann. Die schweren Gallium-Ionen können zur Bildgebung genutzt werden, bieten aber vor allem die Möglichkeit der Materialbearbeitung. Crossbeam-Geräte ermöglichen es Proben im Koinzidenzpunkt gleichzeitig mit dem Ionenstrahl zu bearbeiten und mit dem Elektronenstrahl zu beobachten, sodass es möglich ist zielgenau Defekte, interessante Bereiche und beispielsweise TEM-Lamellen zu präparieren. Mit dem zusätzlichen Gasinjektionssystem (GIS) können zudem Materialien abgeschieden und Ätzcharakteristiken beeinflusst werden. Des Weiteren steht dem IMPT ein Mikromanipulator zur Verfügung, der mit einer Genauigkeit im Nanometerbereich positioniert und verfahren werden kann. Das NEON 40 EsB wird im IMPT für verschiedenste Spezialanwendungen eingesetzt und kommt zudem immer dann zum Einsatz, wenn das Auflösungsvermögen des LEO 1455 VP nicht mehr ausreichend ist.

  Technische Details:

  • FE-REM mit einer Auflösung von 1,1 nm (bei 20 kV) bzw. 2,5 nm (bei 1 kV)
  • 0,1 bis 30 kV Beschleunigungsspannung
  • Schottky Feldemitter mit ZrO-Reservoir
  • Detektoren: SE-Kammerdetektor (ET), SE-Inlens-Detektor, EsB-Detektor mit Filtergitter für BSE und STEM-Detektor (BF und DF)
  • 6 Achsen vollständig euzentrische Stage (X, Y, Z, T, R, M)
  • Zwei CCD-Kameras zur Positionierung und Prozesskontrolle
  • 80 mm Schleuse für schnellen Probentransfer
  • Canion-FIB mit einer Auflösung von 7 nm
  • Ga-LMIS mit 2 bis 30 kV Beschleunigungsspannung
  • GIS 5-fach (Wolfram, Platin, Xenondifluorid, Wasser, Kohlenstoff)
  • Kleindiek Mikromanipulatoren mit LCMK-, RoTip-, MGS2- und iLO-Erweiterung

   

  Anlagenbetreuung:

  Julian Petring, Sascha de Wall

• Konfokales Raman Mikroskop WITec alpha300 apyron
  Mit dem alpha300 apyron von WITec steht dem IMPT ein hochautomatisiertes konfokales Raman Mikroskop für High-end Spektroskopie-Anwendungen und konfokalem Raman-Imaging zur Verfügung: 

  Das Raman-Mikroskop kombiniert die konventionelle Lichtmikroskopie mit einer einzigartigen chemischen Identifikation durch Raman-Spektroskopie. Beide Techniken sind für sich genommen schon sehr leistungsfähig, bieten in Kombination jedoch die Möglichkeit auch kleinste Objekte (> 0,5 µm) chemisch zu analysieren und spektrale mit räumlichen Daten zu verknüpfen. Es werden dazu Anregungswellenlängen im sichtbaren Bereich des Lichtes verwendet, wodurch es mit Glasoptiken voll kompatibel ist. Daher basiert das Mikroskop auf einem hochwertigen optischen Mikroskop.

  Raman hat im Vergleich zu anderen, absorbtionsbasierten Schwingungs-Spektroskopie-Techniken wie FT-IR und FT-NIR mehrere zentrale Vorteile. Im Gegensatz zur Absorption basiert der Raman-Effekt auf der unelastischen Streuung von Licht. Daher erfordert die Raman-Spektroskopie keine bzw. nur wenig Probenvorbereitung bei der Messung von Feststoffen, Flüssigkeiten und Gasen. Die Probe kann zudem nicht nur direkt, sondern auch durch transparente Materialien hindurch analysiert werden wie beispielsweise Glas und Kunststoff. Da auch Wasser nur ein sehr schwaches Raman-Signal hat, kann die Raman-Spektroskopie auch in Wasser gelöste Verbindungen ohne starke Interferenzen analysieren.

  Das alpha300 apyron ist das High-End-Produkt im WITec Portfolio von Raman Imaging Systemen. Mit hoher Geschwindigkeit liefert diese neue hochautomatisierte Generation reproduzierbare Ergebnisse mit hoher Signalsensitivität und Auflösung.

  Als Anregungsquellen stehen dem IMPT drei verschiedene Laser mit den Wellenlängen 405, 532 und 633 nm zur Verfügung. Ein motorisierter Multiwellenlängen Lasereinkoppler ermöglicht dabei ein komfortables und softwaregesteuertes Umschalten zwischen den Anregungswellenlängen vom UV bis NIR ohne manuellen Eingriff in den Strahlengang. Somit werden alle optischen Komponenten automatisch ausgerichtet, um die höchstmögliche Auflösung zu erzielen. Die kontinuierliche Laserleistungseinstellung TruePower ermöglicht die softwareseitige Einstellung der relativen Laserleistung.  

  Zur Raman-Spektroskopie wird das UHTS600 Spektrometer eingesetzt. Es ist ein linienbasiertes bildgebendes Spektrometer mit FC/APC Faser Eingang und 3-fach Gitterhalter, das für höchsten optischen Durchsatz bei 450 nm bis 750 nm und höchste spektrale Präzision optimiert ist. Dafür stehen spektroskopische Gitter mit 300, 1800 und 2400 Linien/mm zur Verfügung. In unserem System ersetzt eine hochempfindliche Bi-EMCCD-Kamera die konventionelle CCD, womit die Auslesegeschwindigkeiten von 250 Spektren/s auf bis zu 1300 Spektren/s gesteigert werden können.  

  Am Gerät stehen vier hochklassige Objektive von Zeiss mit einer bis zu 150-fachen Vergrößerung und einer numerischen Apertur von 0,95 zur Verfügung, die eine hohe Transmission im Bereich von 360 nm bis ca. 1000 nm besitzen. Um das Gerät innerhalb der Laserschutzklasse 1M zu betreiben verfügt es über einen Streulichtschutz mit codierten Magnetschaltern. 

  Wir verfügen am IMPT zusätzlich über eine Erweiterung für Antibunching-Messungen mit zwei APDs um beispielsweise Einzel-Photonen-Emitter-Systeme zu charakterisieren. Darüber hinaus können die Proben während der Messungen über ein Microstat von Oxford mit Helium auf bis zu 3,2 K herunter gekühlt werden.  

  
  Technische Details:

  • Motorisierter 6-fach Objektiv-Revolver
  • Köhlerbeleuchtung (Hellfeld) mit motorisierter Feld- und Aperturblende
  • Hubtisch mit 5-Phasen-Schrittmotor mit 10 nm Schrittweite
  • Motorisierter x-y-Probenpositionierer mit 25 nm Schrittweite
  • Motorisierter Kamerakoppler und Multiwellenlängen Lasereinkoppler
  • Motorisierter Multi-Output Koppler mit AutoBeam Output Adjustment Unit (OAU)
  • Kalibrierquelle zur automatischen Spektrometerkalibrierung
  • EasyLink Controller für einfache und intuitive Bedienung
  • 405 nm Diodenlaser (Klasse 3B) mit LP Raman-Filter, LL-Filter und TruePower
  • 532 nm DPSS-Laser (Klasse 3B) mit LP Raman-Filter, LL-Filter und TruePower
  • 633 nm Diodenlaser (Klasse 3B) mit LP Raman-Filter, LL-Filter und TruePower
  • Ultra-High-Throughput-Spektrometer UHTS600 mit 3-fach Gitterhalter
  • Spektroskopische Gitter mit 300, 1800 und 2400 Linien/mm  
  • Hochempfindliche BI-EMCCD-Kamera mit bis zu 1300 Spektren/s
  • Objektiv 10x von Zeiss EC Epiplan DIC mit 0,25 NA
  • Objektiv 50x von Zeiss EC Epiplan DIC mit 0,75 NA
  • Objektiv 100x von Zeiss EC Epiplan-Neofluar DIC mit 0,90 NA
  • Objektiv 10x von Zeiss EC Epiplan-Apochromat mit 0,95 NA
  • Streulichtschutz mit codierten Magnetschaltern für LSK 1M Betrieb
  • Antibunching-Erweiterung mit MultiHarp, zwei APDs, Auskopplern, Strahlteiler, Filterschiebern und zusätzlichen optischen Lichtleitern
  • Oxford Microstat He2 für Temperaturen von 3,2 K bis 500 K 
  • WITec Control und Project FIVE Softwarepaket
  • TrueMatch Software-Erweiterung zur Datenbank-Verwaltung
  • High-Performance PC für die Datenerfassung

   

  Anlagenbetreuung:

  Anatoly Glukhovskoy, Julian Petring, Melanie Wirtz

• Ellipsometer - Sentech SENpro
  Dem IMPT steht mit dem SENpro der Firma SENTECH ein Ellipsometer zur Charakterisierung transparenter Schichten zur Verfügung. Polarisiertes Licht wird hierzu punktuell auf die Probe gestrahlt. Bei Reflexion oder Transmission des Lichts an einer Schicht kommt es zu Änderungen des Polarisationszustands, welche Aufschluss über die Vorhandenen Schichten geben. Neben der Schichtdicke lässt sich der Brechungsindex abgeschiedener Schichten ermitteln. Es lassen sich ebenfalls Schichtstapel unterschiedlicher Materialien analysieren, soweit Kenntnis über den genauen Aufbau besteht. Zusätzlich kann ein sogenanntes Mapping durchgeführt werden, bei welchem das Gerät den Wafer flächig und automatisch in zuvor festgelegten Arealen vermisst. Mithilfe des Mappings lassen sich bspw. Aussagen über die Homogenität von Abscheide- oder Ätzverfahren treffen.

  
  Technische Details:

  • Maximale Wafergröße: 6 Zoll
  • Untersuchbare Schichtdicken: 1nm – 15μm
  • Wellenlängenspektrum von 370nm bis 1050nm
  • Runde und rechteckige Substrate untersuchbar
  • Messwinkel zwischen 40° und 90° (in 5°-Schritten)

   

  Anlagenbetreuung:

  Lauritz Keinert

• Höhentaster
  Für Höhenmessungen von verschiedenen Strukturen stehen zwei Höhentaster zur Verfügung:

  • Kontakt-Höhentaster - Heidenhain CT60

  Durch vertikales Verfahren der Tasterspitze kann der Abstand zwischen einer Marmor-Tischplatte un der Werkstückoberfläche sehr genau bestimmt werden (±0,2 µm)

  • Non-Kontakt-Höhentaster - Keyence LK-H052

  Der digitale Höhentaster ermöglicht ein kontaktloses Vermessen der Höhe, sowie die Aufnahme des Höhenprofils.

   

  Anlagenbetreuung:

  Jasmin Görs

• Magnetische Charakterisierung
  Zur Charakterisierung der magnetischen Eigenschaften einer Probe stehen folgende Instrumente zur Verfügung:

  • Magneto-Optische Mikroskop - Evicomagnetics + Matesy
  • Vibrationsmagnetometer - Lake Shore Cryotronics, Inc., Model 7407

   

  Anlagenbetreuung:

  Maren Prediger, Matthias Arndt

   

• Mechanische Charakterisierung
  Zur Charakterisierung einiger mechanischer Eigenschaften von Proben stehen folgende Instrumente zur Verfügung:

  Kraftmessstand - Eigenbau
  

  Zugprüfstand -  Mecmesin MultiTest 2.5-xt (Kraftmessdosen 50 N, 500 N, 2000 N; Zyklische Kraftprogramme möglich; Brucherkennung)

  Schertester - Royce Instruments System 552 (Scherkräfte bis 50kgf)

   

  Anlagenbetreuung:

  Rico Ottermann

• Oberflächencharakterisierung
  Zur Charakterisierung der Oberflächeneigenschaften einer Probe stehen einige Instrumente zur Verfügung:

  • Atomic Force Microscope (AFM) - Jupiter XR AFM
  • Konfokales Mikroskop - Keyence VK-9700
  • Oberflächenprofilometer - Veeco Dektak³ST und Bruker DektakXT
  • Weißlichtprofilometer - Bruker ContourX-200
  • Optisches 3D Profilometer Keyence VR3200

  Anlagenbetreuung:

  Sascha de Wall, Christoph Künzler, Selina Raumel, Lukas Steinhoff

• Elektrische Charakterisierung
  Zur Charakterisierung der elektrischen Eigenschaften von Proben stehen folgende Anlagen zur Verfügung:

  Teraohmmeter TO3

  Messung von hohen Widerstandswerten und geringen Strömen sowie Durchschlagsspannungen.

  • Widerstandsbereich 0,9*10³ - 1,6*10¹⁵ Ohm
  • Strombereich 0,01*10^-12 - 1,1*10^-3 A
  • Spannungswerte 1-500 V
  • Variable Messspannungen
  • RS232-Schnittstelle
  • Manueller oder automatischer Messmodus

   

  Anlagenbetreuung:

  Rico Ottermann

Weitere Anlagen

• GloveBox
  Das Institut verfügt über eine Glovebox des Typs GS Mega 2 (GS Glovebox Systemtechnik) zur Herstellung und Untersuchung von Proben in sauerstofffreier Atmosphäre.

  Die Glovebox besteht aus Edelstahl 1.4301. Sie kann geregelt mit Stickstoff geflutet und mithilfe einer Unterdruckeinheit evakuiert werden, sodass ein Sauerstoffanteil unter 1 ppm erreicht werden kann. Dies ermöglicht z.B. das Verarbeiten entzündlicher Stoffe. Außerdem kann die Oxidation metallischer Proben verhindert werden.

  Die ebenfalls mit Stickstoff spülbare Schleuse ermöglicht das schnelle Be- und Entladen von Proben oder anderen Utensilien, ohne die sauerstofffreie Atmosphäre zu unterbrechen.

  Technische Details:

  • Hochwertige Verarbeitung nach ISO 9001:2008
  • Dichtheitstest nach ISO 10648-2, Klasse 1
  • Zwei Handschuhe
  • HEPA H14 Filter
  • Hochleistungs-Gelblicht-LED
  • Stickstoffzulauf
  • Unterdruckeinheit
  • Kammermaße etwa: 75 cm x 120 cm x 90 cm
  • Kammervolumen etwa: 0,8 m³
  • Schleusendurchmesser bzw. –länge etwa: 40 cm bzw. 50 cm
  • Schleusenvolumen etwa: 0,2 m

  Anlagenbetreuung:

  Selina Raumel

• Thermoschockkammer
  Die Thermoschockkammer VT³ 7006 S2 (Vötsch Industrietechnik) dient zur schnellen, zyklischen Temperaturbelastung von Proben. Die Kammer wird automatisiert in einen Warm- bzw. Kaltbereich definierter Temperatur gefahren. Somit können z.B. die Temperaturbeständigkeit von Beschichtungen in Bezug auf ihre Haftfestigkeit oder die Eignung von Schichten zum Schutz vor Oxidation getestet werden. Eine Verkabelung, die von außen in die Kammer führt, erlaubt zudem die Echtzeitmessung elektrischer Messgrößen wie Spannung oder Widerstand. Dies erlaubt die Charakterisierung von Sensoren und Aktoren hinsichtlich ihrer Temperatureigenschaften.

  Technische Details:

  • Prüfraumvolumen: 60 l
  • Prüfraumabmessungen: 370 mm x 380 mm x 430 mm
  • Temperaturbereich Warmkammer: +50 °C bis +220 °C
  • Temperaturbereich Kaltkammer: -80 °C bis +70 °C
  • Maximale Temperaturabweichung: 1 °C
  • Wechselzeit zwischen Warm-/Kaltkammer: < 10 s

   

  Anlagenbetreuung:

  Jürgen Becker, Rico Ottermann

• Strahlanlage
  Mit der SMG160 steht am IMPT eine Druckstrahlanlage der Firma MHG zur Verfügung. Sie verfügt über eine staubdichte Unterdruckkabine mit einem Sichtfenster aus Sicherheitsglas und ein System zur Strahlgutrückgewinnung. Verwendet wird die Strahlanlage für die Reinigung und Oberflächenbehandlung von Anlagenteilen, Halb- und Werkzeugen sowie Substraten. Als Strahlgut kommen Glaskugeln mit einem Durchmesser von 100-200µm zum Einsatz. Mithilfe dieser lassen sich hochfeine gereinigte Oberflächen materialschonend erzeugen.

  Technische Details:

  • Arbeitsraum: 1350 mm x 1100 mm x 1100 mm (BxHxT)
  • Strahlgut: Glaskugeln 100-200 µm
  • Arbeitsdruck: bis 4 bar

   

  Anlagenbetreuung:

  Niklas Droese

• Keramikofen L 9/12/P330 der Firma Nabertherm
  Zur thermischen Behandlung verschiedener Proben steht am Institut der Keramikofen L 9/12/P330 der Firma Nabertherm zur Verfügung.

  Technische Details:

  • Temperaturbereich 20-1100°C
  • Volumen etwa 30x20x20 cm
  • Thermoelement-Durchführung in Rückwand
  • Manuelles Begasungssystem
  • Temperaturwählbegrenzer
  • Individuelle Temperaturprogramme

   

  Anlagenbetreuung:

  Rico Ottermann