Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Aufsicht auf den Drehteller der EOSS®-Beschichtungsanlage von oben.
Zwei Generationen der EOSS®-Beschichtungsplattform
Präzision trifft Produktivität
Die Herstellung komplexer optischer Schichtsysteme erfordert ein präzises Zusammenspiel von Anlagentechnik, Prozessführung und Monitoring. Die EOSS®- Plattform kombiniert stabile Anlagentechnik mit datengetriebener Prozesskontrolle. Der CARS-Prozess sorgt für präzise Oxidschichten, während MOCCA+® Beschichtungsraten, Stöchiometrie und Gradientenprofile in Echtzeit überwacht – für reproduzierbare Präzisionsoptik im industriellen Maßstab.
Eine Plattform für präzisionsoptische Beschichtungen
EOSS® (Enhanced Optical Sputtering System) ist die am Fraunhofer IST entwickelte und industriell bewährte Plattform für präzisionsoptische Beschichtungen. Die erste Generation, realisiert als FHR.Star EOSS®, führte zentrale technologische Konzepte ein: Drehteller-Substrathalter, zylindrische Doppelrohrkathoden sowie reaktivgasfreie Mischtarget Prozesse. Die aufwärtsgerichtete Geometrie reduziert Partikelkontamination, während integrierte In-situ-Messverfahren eine stabile Prozesskontrolle ermöglichen. So lassen sich über Wochen hinweg Uniformitäten von mehr als 99,8 Prozent erreichen. Die doppelseitige Beschichtung erfolgt in dieser Anlagenkonfiguration noch durch manuelles Wenden der Substrate.
Zweite Generation: EOSS®/OPTA X
Die zweite Generation der Plattform erweitert dieses Konzept deutlich. Anlagen des Typs OPTA X ermöglichen eine simultane doppelseitige Beschichtung von Substraten – ein entscheidender Vorteil für dünne Wafer bzw. Gläser oder empfindliche optische Komponenten. Gleichzeitig erlauben längere Standzeiten, höhere Beschichtungsraten und automatisierte Abläufe einen stabilen 24/7-Betrieb mit erhöhtem Durchsatz.
Beschichtungsanlage FHR.Star-EOSS® mit unserer EOSS®-Technologie der ersten Generation für einseitige Beschichtung von Präzisionsoptik.
Reinraum zur Vorbereitung der Beschichtungsprozesse an der FHR.Star-EOSS® mit der EOSS®-Technologie des Fraunhofer IST der ersten Generation.
Beschichtungsanlage OPTA X mit unserer EOSS®-Technologie der zweiten Generation für gleichzeitig durchgeführte beidseitige Abscheidung von Interferenzfiltern.
Digitale Prozesskontrolle mit MOCCA+®
Die Softwareplattform MOCCA+® ergänzt diese Anlagenkonzepte durch modell- und datengetriebene Steuerung und Überwachung der Prozesse. In-situ-Messverfahren wie breitbandige Transmissionsmessung, optisches Plasma-Monitoring oder spektroskopische Ellipsometrie ermöglichen eine präzise Kontrolle von Beschichtungsate, Stöchiometrie und Schichtverteilung.
CARS-Prozess für stabile Oxidschichten
Herzstück der Entwicklung ist der CARS-Prozess (Compound-assisted reactive sputtering). Dabei erfolgt das Sputtern ohne Reaktivgas direkt an der Kathode, während die chemische Reaktion zur Oxidbildung räumlich getrennt in einem nachgeschalteten Plasma stattfindet. Das Ergebnis sind stöchiometrisch präzise, verlustarme Oxidschichten mit hoher Prozessstabilität.
Diese Kombination aus stabiler Hardwareplattform und datengetriebener Prozessführung ermöglicht skalierbare Präzisionsoptik – von Wafer-Level-Filter bis hin zu komplexen Multi-Gradientenfiltern für Anwendungen in der Automobilindustrie, der Halbleiterfertigung, der Medizintechnik und der Raumfahrt.
Prozesskontrolle auf Industrieanlage: Benutzeroberfläche von MOCCA+® während der Beschichtung eines Kavitätenfilters.
»Mit der EOSS®-Plattform verbinden wir höchste optische Präzision mit industrieller Produktivität. Entscheidend ist das Zusammenspiel aus stabiler Anlagentechnik, innovativen Prozesskonzepten und datenbasierter Prozesskontrolle.«
Dipl.-Phys. Stefan Bruns, Senior Scientist