Die Jury des Swiss Economic Award lobte die Kombination aus wissenschaftlicher Exzellenz, Industrieverständnis und unternehmerischer Umsetzung, die das Spin-off an den Tag legt. Gegründet haben Swiss Cluster der Materialforscher Carlos Guerra und der Elektronikingenieur Kevin Lücke Ende 2020 an der Empa in Thun im Labor „Mechanics of Materials and Nanostructures“ unter der Leitung von Johann Michler. Die beiden Mitgründer forschten daran, Dünnschichten robuster und widerstandsfähiger zu machen, wie die Empa mitteilt.
Kombination der Verfahren bietet Vorteile
Swiss Cluster kombiniert mit seinen Anlagen PVD und ALD. Anders als bei PVD werden beim ALD-Verfahren abwechselnd gasförmige Ausgangsstoffe in die Vakuumkammer hinzugefügt. „ALD ermöglicht sehr dünne, homogene Schichten, die ausgezeichneten Schutz gegen Korrosion und Oxidation bieten. PVD liefert hingegen sehr harte Schichten“, sagt der CEO von Swiss Cluster, Carlos Guerra. „Durch die Kombination der beiden Verfahren können wir Dünnschichten herstellen, die außerordentlich widerstandsfähig sind: hart und duktil zugleich, thermisch robust und resistent gegen Korrosion.“
Die Kombination der beiden Dünnschichtverfahren ist komplex. „Für Laborexperimente an der Empa bestand ein frühes System aus je einer Vakuumkammer für ALD und PVD. Ein Doktorand musste das Substrat für jede einzelne Schicht manuell zwischen den Kammern verschieben, ohne das Vakuum zu unterbrechen“, erinnert sich Guerra. Um diesen Prozess zu verbessern entstand die erste Maschine von „Swiss Cluster“. Sie kombiniert die Vorrichtungen für ALD und PVD in einer Vakuumkammer. Nanogeschichtete Strukturen, für die der Forscher im Labor eine Woche gebraucht hat, entstehen darin innerhalb von wenigen Stunden. „Als wir den Prototypen im Labor bauten, erkannten wir, dass daraus ein Produkt werden könnte“, sagt Guerra. Swiss Cluster war geboren.
Swiss Cluster ist nicht das erste Unternehmen, das PVD und ALD kombiniert. Das Duo hat bereits in der Halbleiterindustrie Fuß gefasst. „Die Halbleiterhersteller verwenden das kombinierte Verfahren auf eine sehr spezifische Art, die sich schlecht auf andere Industriezweige übertragen lässt“, sagt Guerra. „Wir wollen uns stattdessen auf den restlichen Markt fokussieren.“
Eigenes Gerät für Batch ALD entwickelt
Für Kunden, die Interesse am ALD-Verfahren allein haben, bietet Swiss Cluster ein weiteres Gerät an. Es ermöglicht Batch ALD. Dabei handelt es sich um eine Variante, die schneller ist und die gleichzeitige Beschichtung von mehreren Komponenten oder von großen und komplexen Bauteilen ermöglicht.
Anders als die in der Halbleiterindustrie üblichen Gerätschaften sind die Maschinen von Swiss Cluster kompakt und verhältnismäßig einfach zu installieren und zu betreiben. „Wir machen diese High-Tech-Verfahren zugänglicher“, führt der Gründer aus. Im eigenen Labor in Spiez bietet das Start-up außerdem Beschichtungen auch als Dienstleistung an. „Wir arbeiten gemeinsam mit unseren Kunden, um geeignete Beschichtungen für ihre Anwendungen zu finden. Das hilft uns, unsere Geräte zu verbessern – und der Kunde kann sich vom Verfahren überzeugen, ohne sich gleich eine neue Maschine anschaffen zu müssen“, berichtet Guerra.