Hannover Messe

Hannover Messe 2019: EOSS®-Sputtersystem

Fraunhofer IST / 20.3.2019

Das Fraunhofer-Institut für Schicht – und Oberflächentechnik IST hat mit der Entwicklung und dem Aufbau der Beschichtungsplattform EOSS®-Sputtersystem (Enhanced Optical Sputter System) neue Möglichkeiten für die Abscheidung hochanspruchsvoller optischer Beschichtungen geschaffen, die sich besonders durch extrem defektarme Beschichtungen als auch durch hochkomplizierte Schichtdesigns mit mehreren 100 Schichten bei extremer Präzision und Uniformität der Beschichtung auszeichnen. Auf der Hannover Messe präsentiert das Fraunhofer IST einen mit der EOSS®-Technologie hergestellten ultrapräzisen optischen Interferenzfilter.

Im Jahr 2015 wurde die Anlagenplattform EOSS® des Fraunhofer IST weiterentwickelt. Industrielle Anwender stellen hohe Anforderungen an die Produktionsstabilität der Anlage. Um Spezifikationen konstant zu realisieren, muss die Schichtdickenverteilung stabil sein. An der EOSS® konnte gezeigt werden, dass das Konzept mit rotierenden Kathoden und optimierten Sputtertargets gut geeignet ist, um auch über einen sehr langen Zeitraum von Wochen und Monaten hinweg hervorragende Homogenitäten optischer Filterbeschichtungen zu erzielen.

Optischer Filter mit einem Durchmesser von 20 mm und einer optischen Dichte von 6. Oben: Reflexion, unter: Transmission.
© Fraunhofer IST

Optischer Filter mit einem Durchmesser von 20 mm und einer optischen Dichte von 6. Oben: Reflexion, unter: Transmission.

EOSS®-Beschichtungskonzept

Das Fraunhofer IST setzt bei der Produktion optischer Schichten auf den Einsatz der Magnetron-Sputtertechnologie. Mit der EOSS®-Plattform wurde ein Ansatz gewählt, bei dem ein Batch von zehn Substraten mit einem Durchmesser von jeweils 200 mm auf einem Drehteller angeordnet ist, der kontinuierlich schnell rotiert. Durch den Einsatz zylindrischer Magnetron-Quellen ergeben sich entscheidende Vorteile, da die Schichtdickenverteilung im Gegensatz zu planaren Magnetrons extrem langzeitstabil ist. Der Vorteil liegt dabei auf der Hand: Nachjustierungen, Batchplanungen oder andere Maßnahmen sind nicht mehr notwendig. Bei den Sputterkathoden werden als Targets unter anderem substöchiometrische Oxide verwendet. Frühere Untersuchungen zeigten, dass dies zu verbesserten Werten der Schichtdickenverteilung führt bzw. dass die Konditionierung erheblich vereinfacht werden kann. Aktuelle Messungen am Fraunhofer IST ergeben, dass auch die Absorption im Falle von Ta2O5 als hochbrechendes Material verbessert wird.

Optische Präzisionsfilter für die Laserprojektion

Die Abbildung zeigt fungiert als Beispiel für einen optischen Filters, der mit der neuen EOSS®-Technologie hergestellt wurde. Es handelt sich hier um einen sogenannten »Notch«-Filter, bei dem die Lichttransmission im »grünen« Spektralbereich von 532 + / - 10 nm um 6 Zehnerpotenzen reduziert wird, die Transmission beträgt hier also < 10 – 4 Prozent. Im restlichen Spektralbereich zwischen 200 und 1100 nm hat der Filter eine hohe Transmission von > 95 Prozent. Ein solcher Filter dient als Sperrfilter. Die hohe Sperrwirkung ist notwendig, weil die Fluoreszenzintensitäten sehr klein sind, und die Detektoren extrem geringe Lichtintensitäten messen können, so dass eine hohe Streulichtunterdrückung gewährleistet werden muss. Teilweise sind heute Notchfilter mit mehr als OD10 notwendig, die eine hohe Defektfreiheit der Schichten bedingen. Die EOSS®-Technologie ist in der Lage, auch solche extremen Anforderungen zu erfüllen.

Der Fraunhofer-Verbund Light & Surfaces auf der Hannover Messe Industrie 2019

Weitere Informationen zur Hannover Messe Industrie 2019 und zu den, durch den Fraunhofer-Verbund Light & Surfaces ausgestellten Exponaten, erhalten Sie in regelmäßigen Abständen auf der Verbundhomepage unter »Presse & Events«.

Der Fraunhofer-Verbund Light & Surfaces bündelt die Kompetenzen von sechs Fraunhofer-Instituten. Die Institute vereinen aufeinander abgestimmte Kompetenzen in den Bereichen Laserfertigungsverfahren, Laser-Strahlquellen, Messtechnik, Medizin und Life Sciences, Optische Systeme und Optikfertigung, EUV-Technologie, Prozess- und Systemsimulation, Werkstofftechnik, Mikro- und Nanotechnologie, Dünnschicht- sowie Plasma- und Elektronenstrahltechnik.