Vakuumkammer – Engineering, Fertigung und Systeme für anspruchsvolle UHV-Prozesse

Vakuumkammern bilden das Herz zahlreicher Prozesse in der Halbleiterindustrie, der Beschichtungstechnologie, der Sensorik sowie in Forschung und Entwicklung. Entscheidend sind dabei reproduzierbare Prozessbedingungen, definierte Sauberkeit, UHV-taugliche Materialien und eine auf die jeweilige Anwendung abgestimmte Systemarchitektur. Schweizer Industrie- und Forschungsumgebungen stellen besonders hohe Anforderungen an Präzision, Dokumentation und Langzeitstabilität der eingesetzten Vakuumtechnik.

Kompetenzschwerpunkte in Entwicklung, Beratung und Prozessunterstützung

Im Zentrum steht eine kombinierte Kompetenz aus Innovation, Technologie- und Investitionsberatung. Bereits in frühen Projektphasen werden Machbarkeit, Prozessfenster und Investitionssicherheit bewertet – insbesondere für komplexe Vakuum- und Halbleiterprozesse wie Lithografie, Ätzen, PVD/CVD-Beschichtungen, Vakuumlöten oder Plasmaanwendungen.

Die Prozessentwicklung für Vakuum- und Halbleiterprozesse umfasst die Auslegung der Vakuumkammergeometrie, das Pump- und Gasführungskonzept, thermische Randbedingungen sowie die Integration von Sensorik und Aktorik. So entstehen Vakuumkammern, die sowohl für Serienfertigung als auch für F&E-Betriebe geeignet sind – von Wafer- und IC-Herstellern über MEMS- und Sensorenfertigung bis zu spezialisierten Oberflächen- und Beschichtungsprozessen.

Das Projektmanagement und Engineering deckt den gesamten Lebenszyklus ab: Anforderungsanalyse, Spezifikation, 3D-Konstruktion, FEM-Analysen, Risikobewertung, Testplanung und Übergabe in den Betrieb. Schnittstellen zu Anlagenbauern, Integratoren von UHV-Prozessanlagen und OEMs werden strukturiert koordiniert.

Fertigungskompetenzen für UHV-Bauteile und Baugruppen

Die Fertigung komplexer UHV-Bauteile und Baugruppen erfolgt mit Fokus auf ausgasungsarmen Materialien, minimierten Totvolumen und reinigungsfreundlichen Geometrien. Dazu gehören Edelstahl- und Sonderwerkstoffe, hochfeste Legierungen, Nichtferromaterialien sowie hochtemperaturbeständige Komponenten.

Die Materialbeschaffung für Hochleistungswerkstoffe ist in die Prozesskette integriert. So lassen sich Werkstoffe mit qualifizierten Ursprungsnachweisen, chargenbezogener Dokumentation und Prüfzertifikaten bereitstellen – ein wichtiger Faktor in regulierten Umgebungen wie Medizintechnik oder Raumfahrt.

Für die Fügeprozesse stehen mehrere Verfahren zur Verfügung:

• Konventionelles Schweißen (z. B. TIG/MAG) für Standardbaugruppen
• Plasmaschweißen und Laserschweißen für hochpräzise, wärmeeingrenzte Nähte
• Feinschweißen und Feinlöten für filigrane UHV-Baugruppen, Kapillarfugen und komplexe Geometrien

Ergänzend dazu ermöglicht die präzise spanende Bearbeitung (Drehen, Fräsen, Schleifen) enge Toleranzen, hohe Formgenauigkeit und eine Oberflächenqualität, die sowohl für Hochvakuum (HV) als auch Ultrahochvakuum (UHV) geeignet ist.

Die reinraumgerechte Reinigung stellt sicher, dass sämtliche Bauteile frei von Partikeln, organischen Resten und Prozessmedien sind. UHV-konforme Reinigungsverfahren mit geeigneten Medien, Spül- und Trocknungsprozessen bilden die Basis für stabile Vakuumprozesse in Halbleiter-, Optik- und Raumfahrtsystemen.

Abschliessend erfolgt die Leckprüfung nach UHV-Standards mit Helium-Lecksuchern und dokumentierten Prüfverfahren. So werden spezifizierte Leckraten und Dichtigkeitsanforderungen für anspruchsvolle Anwendungen, etwa in Teilchenphysik und Photonik, nachweisbar erfüllt.

Produktschwerpunkte: Vakuumkammern, Systeme und Komponenten

Das Produktspektrum deckt sowohl Standardkomponenten als auch kundenspezifische Lösungen ab:

• Hochvakuumkammern und UHV-Komponenten
• Prüfanlagen und kundenspezifische Vakuumsysteme
• Antriebstechnik für Vakuumanlagen (z. B. Linear- und Rotationsantriebe unter Vakuumbedingungen)
• Vakuumflansche, Fittings und Adapter in verschiedenen Normen
• Elektrische, thermische und mechanische Vakuumdurchführungen
• Gasleitungen, Metallbälge, Kompensatoren und Sonderlösungen

Damit lassen sich komplette Anlagenstränge – von der Prozesskammer über Medienversorgung und Messstellen bis hin zu Prüf- und Diagnoseschnittstellen – aus einer Hand realisieren.

Kundenvorteile für Hightech-Industrien und Forschung

Für die adressierten Zielbranchen stehen folgende Vorteile im Vordergrund:

• Präzision und Reinraumtauglichkeit für stabile Prozesse in Halbleiterfertigung, Sensorik, Optik und Medizintechnik
• Hohe Flexibilität durch regionale Nähe zu Schweizer Produktionsstandorten, Hochschulen und Forschungsinstituten
• Komplettlösungen von der Entwicklung bis zur Lieferung, inkl. Engineering, Fertigung, Montage, Reinigung und qualifizierter Endprüfung
• Kontinuierliche Weiterentwicklung und Innovationskraft auf Basis neuer Prozessanforderungen aus Halbleiterindustrie, Beschichtungstechnologie und Raumfahrt
• Erfahrung mit komplexen Aufgabenstellungen wie Weltraumsimulationskammern, trockenen Batteriefertigungsprozessen oder komplexen Mehrkammer-UHV-Systemen

Referenz- und Anwendungsschwerpunkte

Die Vakuumkammern und UHV-Systeme werden in zahlreichen Branchen eingesetzt, darunter:

• Halbleiterindustrie: Hersteller von Wafern, ICs, MEMS und Sensoren; Anlagenbauer für Lithografie, Ätzen, Beschichtung und Vakuumlöten
• Vakuum- und Beschichtungstechnologie: PVD/CVD-Anlagenbauer, Plasma- und Ionenanlagen, Härte- und Oberflächenbehandlung
• Forschung und Hochschulen: Universitäten, Hochschulen und Forschungsinstitute mit Schwerpunkten in Materialwissenschaft, Oberflächentechnik, Physik, Photonik und Teilchenphysik
• Optik- und Lasertechnik: Präzisionsoptiken, Lasersysteme, resonatornahe Vakuumkammern
• Raumfahrt- und Satellitenentwicklung: Weltraumsimulationskammern, thermische Vakuumtests
• Batterie- und Energieindustrie: Trockene Fertigungsprozesse, Analysezellen und Testkammern
• Medizintechnik und Biotechnologie: Anlagen für Sterilisation, Plasmaoberflächenprozesse und kontrollierte Umgebungen
• Spezialmaschinenbau und OEM: Integration kundenspezifischer UHV-Module in eigene Maschinen- und Anlagenkonzepte

Typische Referenzprojekte umfassen die Entwicklung und Fertigung von Vakuumkammern, Flanschen, Fittings und UHV-Komponenten, individuelle Systeme wie Vakuumkühlkammern oder gasbasierte Kühlsysteme für UHV-Prozesse sowie Komplettanlagen inklusive Engineering, Fertigung und Inbetriebnahme.

Ablauf: Von der Anforderung zur betriebsbereiten Vakuumkammer

Der typische Projektablauf ist klar strukturiert und für industrielle Kunden wie auch F&E-Einrichtungen transparent nachvollziehbar:

• Anforderungsaufnahme: Prozessbeschreibung, Zielgrössen, Schnittstellen, Normen und regulatorische Rahmenbedingungen
• Konzept- und Technologieberatung: Bewertung verschiedener Kammervarianten, Investitions- und Betriebskosten, Erweiterbarkeit
• Detailengineering und Simulation: 3D-Konstruktion, Materialauswahl, thermische und mechanische Auslegung
• Fertigung und Montage: Zerspanung, Schweissen, Löten, Zusammenbau von Baugruppen
• Reinraumgerechte Reinigung und Leckprüfung: UHV-konforme Reinigungs- und Prüfprozesse mit dokumentierten Ergebnissen
• Inbetriebnahme und Übergabe: Funktionsprüfung, Unterstützung bei Integration in übergeordnete Anlagen, Schulung und Dokumentation

Auf diese Weise entstehen Vakuumkammern und UHV-Systeme, die auf die spezifischen Anforderungen der Halbleiterindustrie, der Vakuumbeschichtung, der Forschung und zahlreicher anderer Hightech-Branchen in der Schweiz und international abgestimmt sind.