Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Integrierte Messtechnik erhöht Prozesssicherheit bei der Herstellung optischer Komponenten

19.06.2012
BMBF-Verbundprojekt OptiLaySens: Neue spektrale Breitband-Messung ermöglicht genauere und unmittelbare Kontrolle bei der Hochrate-Präzisionsabscheidung von optischen Mehrfachschichtsystemen.
Fraunhofer FEP / LayTec AG

Die Oberflächen von Präzisionsspiegeln in der Lasertechnik, optischen Filtern für Displays oder anderen komplexen Optiken bestehen aus mehrlagigen Schichtsystemen hoch- und niedrigbrechender transparenter Materialien. Die Anforderungen an die Genauigkeit der Abscheidung der einzelnen Schichten sind dabei sehr hoch: So sind für manche Anwendungen bereits Schichtdicken-Abweichungen von über einem Nanometer nicht mehr tolerierbar.
Um diese anspruchsvollen Schichtsysteme großflächig und unter Industriebedingungen äußerst präzise und reproduzierbar abzuscheiden, wurden neuartige Sputterverfahren entwickelt, deren entscheidende Vorteile eine hohe Produktivität und vor allem eine große Flexibilität bezüglich abscheidbarer Materialien, Schicht-Design und Schichteigenschaften sind.

Kontrolliertes Schichtwachstum in Echtzeit

Um jedoch unausweichlich entstehende kleine Abweichungen in der Schichtdicke direkt während des Beschichtungsprozesses auszugleichen, werden in-situ-Messsysteme benötigt, deren Mess- und Analysegeschwindigkeit auch für hohe Beschichtungsraten (typischerweise 3 nm/s) ausreicht und die gleichzeitig alle notwendigen Informationen über das Schichtwachstum liefern.

Im Verbundvorhaben „Optische in-situ Prozess-Sensorik für die hochproduktive Fertigung optischer Vielschichtsysteme" (OptiLaySens) haben der mittelständische Messtechnik-Entwickler LayTec AG, der Optik-Software-Entwickler W. Theiss Hard- and Software und das Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP ein Verfahren entwickelt, mit dem in Echtzeit das Schichtwachstum kontrolliert und auftretende Abweichungen noch während der Beschichtung kompensiert werden können.

Die LayTec AG hat dabei das spektrale Messsystem entwickelt sowie neue Auswerte-Algorithmen implementiert. Am Fraunhofer FEP wurde die Messtechnik in industrienahe Sputteranlagen integriert und für anspruchsvolle Beschichtungen optimiert. Es entstand ein vollautomatisch arbeitendes Beschichtungsmodul, bei dem durch Puls-Magnetron-Sputtern Substrate von bis zu 200 mm Durchmesser mit den hohen Beschichtungsraten von 3 nm/s veredelt werden konnten. Das Ingenieurbüro W. Theiss Hard- and Software hat optimale Algorithmen für die Messung und die Kompensation von Prozessschwankungen entwickelt.

Geringste Abweichungen sofort ausgleichen

Im Gegensatz zu bisher verwendeten Ein-Wellenlängen-Messmethoden kann mit dem neu entwickelten Verfahren im Bruchteil einer Sekunde ein komplettes Reflexionsspektrum der Oberfläche bis in den UV-Bereich hinein gemessen werden, wodurch auch dünne Einzelschichten, wie sie in anspruchsvollen Schichtsystemen verstärkt vorkommen, messbar werden.

Aus dem Reflexionsspektrum werden noch während des Beschichtungsprozesses Informationen über die Schichtdicke gewonnen. Mit diesen Informationen können geringste Abweichungen, die bei der Beschichtung unvermeidlich auftreten, ausgeglichen werden. Ein im Projekt entwickelter Software-Algorithmus berechnet während der laufenden Beschichtung die notwendigen Korrekturen für das Design der nachfolgenden Schichten des Mehrlagen-Schichtsystems und übersetzt diese in konkrete Beschichtungsparameter, um auftretende Abweichungen der Schichtdicke zu kompensieren.

Die schnelle Erfassung der Schichtdicke noch während der Beschichtung sowie die direkte Umsetzung der notwendigen Prozessänderungen für die nachfolgenden Schichten wurden im Projekt an zwei wichtigen Leitanwendungen untersucht. Bei der Abscheidung von anspruchsvollen Breitband-Antireflex-Schichtsystemen und optischen Kantenfiltern unter industrienahen Bedingungen erzielte das Forscherteam eine sehr gute Präzision der optischen Eigenschaften von +/- 1 % und eine Schichtdickengenauigkeit von +/- 0,5 %. Die integrierte Kompensation für hochproduktive Sputterprozesse trägt daher zu einer erhöhten Prozesssicherheit und einer Minimierung des Produktionsausschusses in der industriellen Fertigung optischer Komponenten bei.

Über OptiLaySens

Das Projekt OptiLaySens ist eine Forschungskooperation der LayTec AG Berlin und des Fraunhofer-Instituts für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP Dresden. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) förderte das Verbundprojekt innerhalb der Initiative „KMU-innovativ: Optische Technologien“ von Anfang Mai 2010 bis Ende April 2012 mit über 600.000 Euro. Mit der Projektträgerschaft hat das BMBF die VDI Technologiezentrum GmbH beauftragt.

Ansprechpartner
Dr. Christian Kaspari
Telefon: +49 (0) 30 39 800 80-90
Mail: christian.kaspari@laytec.de
LayTec AG
Seesener Str. 10-13
10709 Berlin

Daniela Metz | idw
Weitere Informationen:
http://www.photonikforschung.de/
http://www.fep.fraunhofer.de/de/presseundmedien/Pressemitteilungen/05_2012.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke
15.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

nachricht Smarte Rollstühle, vorausschauende Prothesen
15.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie