Herausforderungen an Design, Beschichtungs- und

Herausforderungen an Design, Beschichtungs- und

V2011 Industrieausstellung & Workshop-Woche
Vakuumbeschichtung und Plasmaoberflächentechnik
Workshop 6: Beschichtungen für den optischen Gerätebau
19. – 20. Oktober 2011
Mittwoch, 19. Oktober 2011
14:00 Uhr
Keynote
Hans Pulker, Universität Innsbruck, Österreich
Anforderungen an moderne Beschichtungen für den optischen Gerätebau
Neue Materialien, Oberflächen und Schichten sind fundamentale Bestandteile photonischer Technologien. Sie
bestimmen direkt die Qualität, das Leistungsvermögen und die Wirtschaftlichkeit von Produkten und
Anwendungen in den Zukunftsfeldern Energie, Information und Kommunikation, Ernährung, Wasser und
Umwelt. Sie haben unmittelbare Auswirkungen auf die Innovationsfähigkeit von Forschung und Industrie. Die
Funktionalisierung optischer Oberflächen basiert auf Vakuum- und Plasmatechnologien. Voraussetzung für
ein erfolgreiches Bestehen auf dem Weltmarkt ist entsprechendes Know-how auf diesem Gebiet.
14:30 Uhr
Martin Bischoff, Qioptiq Photonics GmbH & Co. KG, Göttingen
Coating-Designs für die Präzisionsoptik
Die theoretische Umsetzung einer Kundenspezifikation in ein Coating-Design einerseits und die praktische
Realisierung dieses Designs mit der verfügbaren Beschichtungstechnologie andererseits sind mit einer Reihe
von Herausforderungen verbunden. Vor allem die Anforderungen in der Präzisionsoptik an die Toleranzen für
Reflexion und Transmission sind sehr anspruchsvoll auch in Kombination mit Anforderungen an Passe,
Sauberkeit, Zerstörschwelle oder Umweltbeständigkeit.
14:50 Uhr
Helmut Bernitzki, Sven Laux, Lutz Reichmann, U. Schuhmann, Peter Triebel,
JENOPTIK Optical Systems GmbH
NIR-Hochleistungslaserbauelemente- Technologieupdate
NIR Hochleistungslaserbauelemente werden seit einigen Jahrzehnten entwickelt. Schon vor über 20 Jahren
wurden Bauelemente mit sehr hohen Laserdamageschwellen und hoher Lebensdauer für
Pulslaseranwendungen in Jena gefertigt. Voraussetzung dafür war neben umfassender Kenntnisse der
Beschichtungstechnologien die Durchdringung der gesamten optischen Technologiekette. Auch heute sind
alle Technologien wieder auf dem Prüfstand, denn es gilt, Optische Systeme für cw-NIR-Laser fit zu machen
und funktionelles Damage von NIR-Laserbauelementen zu verhindern. Es gilt, dass nur optimiert werden, was
auch gemessen werden kann. Im Vortrag wird auf die Beiträge von Substratmaterial, Oberflächen- und
Beschichtungstechnologie auf die Performance von NIR-Hochleistungslaserbauelementen eingegangen.
15:10 Uhr
U. Schulz, C. Präfke, N. Kaiser, Fraunhofer IOF Jena
Aufgedampfte organische Schichten für optische Anwendungen
Für die Herstellung von optischen Interferenzschichten werden überwiegend anorganische Oxide und Fluoride
verwendet. Dieser Beitrag diskutiert Schichtsysteme, bei denen bestimmte Eigenschaften organischer
Schichtmaterialien vorteilhaft ausgenutzt werden. Dazu gehören Beschichtungen für UV-empfindliche
Substrate und Entspiegelungsschichtsysteme.
15:30 Uhr
Kaffeepause
16:30 Uhr
Adriana Szeghalmi, E. B. Kley, A. Tünnermann, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Institut für Angewandte Physik
Atomlagenabscheidung für die Beschichtung nanostrukturierter optischer
Elemente
Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition, ALD) ist eine vielversprechende Beschichtungstechnologie
für die Herstellung komplexer optischer Elemente. Hohe Uniformität, präzise Kontrolle der Schichtdicke über
die Anzahl der ALD-Zyklen und strukturtreues Schichtwachstum bei Nanostrukturen mit einem hohen AspektVerhältnis wird anhand ausgewählter optischer Elemente (u.a. photonische Kristalle, resonante
Wellenleitergitter) demonstriert.
16:50 Uhr
Silvia Schwyn Thöny, Evatec Ltd., Flums, Schweiz
Interferenzfilter für 3-D Brillen
Mit dem Aufkommen von 3D Filmen ist auch ein Bedarf an 3D Brillen entstanden. Der Eindruck echter
räumlicher Tiefe kann zum Beispiel durch die Verwendung zweier sehr genau aufeinander abgestimmter
Interferenzfilter erzeugt werden. Der Vortrag wird zeigen, mit welchen Beschichtungstechnologien die
Anforderungen an die Filter erfüllt werden können.
17:10 Uhr
M. Schürmann, P.-J. Jobst, N. Kaiser, A. Kolbmüller, S. Müller, A. Gebhardt, S. Risse,
R. Eberhardt, Fraunhofer IOF Jena
Bearbeitbare Siliziumschichten zur Herstellung ultra-präziser optischer
Komponenten
Mittels Magnetronsputtern können amorphe Siliziumschichten abgeschieden werden, die eine amorphe
Schichtstruktur aufweisen. Solche Schichten lassen sich mit Dicken von mehreren Mikrometern abscheiden.
Auf Oberflächen ultrapräzisionsbearbeiteter Komponenten aus Aluminium oder Silizium aufgebracht; sind sie
sehr gut polierbar, und es lassen sich sogar Formkorrekturen in der Schicht durchführen.
17:30 Uhr
Ende
Donnerstag, 20. Oktober 2011
09:00 Uhr
Keynote
Christoph Zaczek, Carl Zeiss SMT GmbH, Oberkochen
Willkommen in der Pikometer-Welt: Beschichtungen für die EUV Lithografieoptik
Im vergangenen Jahr wurde das erste EUV Waferstepper/scanner Entwicklungssystem, das NXE:3100 der
Firma ASML mit EUV Optik von Carl Zeiss SMT, an einen Endkunden in der Halbleiterindustrie ausgeliefert.
Dieser wichtige Meilenstein war ein großer Schritt auf dem Weg die DUV Lithografie (193nm) durch die EUV
abzulösen. Einen gewichtigen Beitrag an diesem Meilenstein hat neben der Maschine als solches die EUV
Optik und hier insbesondere die EUV Beschichtung. Hierbei stiegen die Anforderungen an die Präzision bei
der Beschichtung, zum Beispiel Schichtdicken-Reproduzierbarkeit oder Dickenprofilgenauigkeit auf der
Optikfläche, von 1% im DUV, was 2nm entspricht, auf 1‰ im EUV, was 14pm entspricht. Im vorliegenden
Beitrag werden einige Anforderungen an die Beschichtung von EUV Lithografieoptiken vorgestellt und an
verschiedenen Beispielen auch praktische Lösungen gezeigt.
09:30 Uhr
Stefan Braun, Peter Gawlitza, Maik Menzel, Wolfgang Friedrich, Jürgen Schmidt,
Andreas Leson, Fraunhofer IWS, Dresden
Spiegel für extrem ultraviolette und Röntgenstrahlung
Zur Erzeugung und Charakterisierung von Nanostrukturen wird zunehmend Strahlung aus dem extrem
ultravioletten und Röntgenbereich eingesetzt. Zur Umlenkung und Formung der kurzwelligen Strahlung
werden Spiegel verwendet, die mit komplexen Nanometer-Schichtsystemen vergütet sind. Im vorliegenden
Beitrag werden Entwicklungsergebnisse vorgestellt, die mit den Verfahren Magnetron- und IonenstrahlSputter-Deposition erzielt wurden.
09:50 Uhr
Michael Kennedy, Laseroptik Garbsen
Ion Beam Sputtering (IBS): hochpräzises Beschichtungsverfahren für
Laseranwendungen mit niedrigsten Verlusten
Bedarf und Anforderungen an Beschichtungen für Hochleistungslaseranwendungen steigen stetig. Die
adäquate Lösung ist häufig ein IBS-Prozess. Die homogene Mikrostruktur von IBS-Schichten ermöglicht heute
die Herstellung extrem streuarmer Spiegelschichten (TSb=1.1ppm@633nm). Gleichzeitig können mit Hilfe des
IBS-Prozesses auch Beschichtungen mit höchster Präzision abgeschieden werden. Ausgewählte
Anwendungsbeispiele werden vorgestellt.
10:10 Uhr
Stefan Günster, Detlev Ristau, Laserzentrum Hannover
Hochstabile Depositionsprozesse zur Herstellung von Beschichtungen mit
höchster Qualität und komplexen Designs
Hochstabile Depositionsverfahren mit leistungsfähigen Online Monitorsysteme erlauben die präzise und
sichere Herstellung von komplexen optischen Funktionsschichten für die Lasertechnik und alle anderen
Anwendungsbereiche. In Kombination mit Systemen, die die Deposition von Mischmaterialien mit
einstellbarem Brechungsindex erlauben, bieten diese neue Lösungsmöglichkeiten für Optikanwendungen. Mit
diesen Prozessen werden die optischen Übertragungsfunktionen optimiert und die Laserfestigkeit kann
deutlich erhöht werden.
10:30 Uhr
Kaffeepause
11:30 Uhr
Keynote
Ulf Brauneck, Schott Suisse S.A., Yverdon - les – Bains, Switzerland
Optimierung von Interferenzfiltersystemen für Anforderungen des optischen
Gerätebaus
Die Anforderungen an optimierte Interferenzfilter wachsen, um noch kleinere Signale zu detektieren oder
Messzeiten zu verkürzen. Dies erhöht die Komplexität kürzlich realisierter Schichtsysteme. Auch um die
Lebensdauer von Beschichtungen unter extremen Bedingungen zu verbessern, sind Schicht-Design,
Beschichtungstechniken und Materialentwicklung in vieler Hinsicht vorangekommen. Aktuelle Beispiele
belegen dies.
12:00 Uhr
Spektrale Reproduzierbarkeit von Magnetron gesputterten Filtern in
Volumenproduktion
Othmar Zueger, Optics Balzers AG, Balzers, Liechtenstein
Magnetron Sputterbeschichtungstechnologie für optische Filter Anwendungen liefert aufgrund der intrinsisch
stabileren Prozessbedingungen gegenüber Verdampfungsverfahren einfacher reproduzierbarere
Filtercharakteristiken. Für die heute üblichen Anforderungen in den spektralen Stabilitäten im sub-% Bereich
müssen direkte optische Monitoring Systeme eingesetzt werden sowie kontinuierliche Kontrollen und
Nachführungen der Schichtdickenverteilung angewendet werden.
12:20 Uhr
Martin Grössl Fisba Optik AG, St. Gallen, Schweiz
Reproduzierbarkeit von mit IAD Verfahren hergestellten Antireflexschichten
Antireflexschichten sind bekanntlich die weitaus am häufigsten hergestellten und
wirtschaftlich wichtigsten Dünnschichtprodukte. Die meisten Designs beinhalten sehr dünne Layer was die
Fertigungstechnik vor hohe Anforderungen stellt. Es werden die
Reproduktionsgenauigkeit und Langzeit-Verfahrensstabilität für einige beispielhafte mit dem APS-Verfahren
hergestellte Antireflexschichten vorgestellt und diskutiert.
12:40 Uhr
Sebastian Schlichting, C. Schmitz, H. Ehlers und D. Ristau, Laserzentrum Hannover
Erweiterte Strategien im optischen Breitbandmonitoring
Zu den erweiterten Strategien zählen neben Stabilitätsuntersuchungen von Schichtdesigns durch
Simulationen vor der eigentlichen Beschichtung auch automatisierte Reengineering-Prozessschritte während
der Beschichtung, die das Anwendungsspektrum und die Möglichkeiten des optischen Breitbandmonitorings
wesentlich erweitern. Selbst auf zufällig auftretende Fehler oder eine erhöhte Prozessinstabilität kann somit
reagiert und eine Fehlcharge vermieden werden.
13:00 Uhr
Mittagspause
14:00 Uhr
Keynote
Harro Hagedorn, Leybold Optics GmbH
Prozesse und Anlagen zur Herstellung streuarmer Interferenzschichtsysteme
Bei der Herstellung der heute geforderten Interferenzschichtsysteme stellen zunehmend die verbleibenden
Streuverluste die Limitation zur Erreichung sehr hoher Transmissionswerte dar. Welche Möglichkeiten das
Magnetronsputtern und das Plasmaionenunterstützen Aufdampfen gegenwärtig besitzen wir an ausgewählten
Beispielen demonstriert.
14:30 Uhr
Diana Tonova, Hans Becker, Michael Sundermann, Carl Zeiss Jena GmbH, Standort
Oberkochen
Quasigradiente optische Schichten mittels Sputtertechnologie: Design und
Herstellung
Binäre dielektrische Wechselschicht-Systeme aus zwei Materialien (hoch- und niederbrechend) können ein
weites Spektrum von Anforderungen erfüllen. Viele Anwendungen erfordern aber schrägen Einfall des Lichts.
Dabei treten Polarisationseffekte auf, da sich die effektiven optischen Indizes für die beiden
Polarisationsrichtungen unterscheiden. Bei verkitteten Systemen wird die Polarisationsaufspaltung weiter
verstärkt. Für diese Anforderungen ist ein zusätzlicher Design-Freiheitsgrad in Form von Mischschichten mit
mittleren Brechungsindizes von Vorteil. Die Multi-Brechungs-Index-Schichtsysteme
(Quasigradientenschichtensysteme) weisen auch andere Vorteile gegenüber den binären Systemen mit
gleichen optischen Eigenschaften auf, und zwar: Höhere mechanische Stabilität, bessere Umweltstabilität und
Temperaturstabilität, niedrige Schichtspannungen (kleinere Wellenfrontverformungen), höhere
Laserbeständigkeit.
14:50 Uhr
Michael Vergöhl, Daniel Rademacher, Benjamin Fritz, Günter Bräuer
Neue Sputterkonzepte für die Herstellung optischer Präzisionsschichten
Optische Schichten (u.a. SiO2, Nb2O5) wurden mittels Magnetronsputtern von zylindrischen Kathoden
hergestellt. Dabei kam ein Doppelmagnetronsystem mit gepulster Anregung in Kombination mit einer
Partialdruckregelung zum Einsatz. Die Schichteigenschaften (Brechungsindex, Absorption, Schichtspannung,
Shift, Morphologie) wurden untersucht. Die Bildung von Partikeln wird sowohl durch das Targetmaterial als
auch durch die Prozessführung beeinflusst.
15:10 Uhr
Peter Frach, Hagen Bartzsch, Kerstin Täschner, Daniel Glöß und Christian Gottfried
Fraunhofer FEP, Dresden
Gradient- und Vielschichtsysteme hoher Stabilität - produktiv hergestellt mittels
reaktiver Sputtertechnologie
Aspekte der produktiven Schichtabscheidung von Gradient- und Vielschichtsystemen auf der Basis von Si-ON, Si-Ta-O bzw. Si-Al-O für den Einsatz in IR, VIS und UV unter Nutzung moderner Methoden der
Prozessstabilisierung und der in-situ-Monitorierung werden vorgestellt. Die Schichten weisen eine
hervorragende Stabilität bei Temperaturwechsel und im Klimatest auf und können bei sehr hohen
Laserenergiedichten eingesetzt werden. Vorteilhafte Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten von RugateDesigns werden aufgezeigt.
15:30 Uhr
Ende