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Integrierte Messtechnik erhöht Prozesssicherheit bei der Herstellung optischer Komponenten

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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.

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.

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

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