EOSS®-Beschichtungsanlage – Die Produktion optischer Schichten mit höchster Qualität und hohem Durchsatz ist kein Widerspruch

Aufsicht auf den Drehteller der EOSS®-Beschichtungsanlage von oben.
© Fraunhofer IST
Aufsicht auf den Drehteller der EOSS®-Beschichtungsanlage von oben.

In den Bereichen Präzisionsoptik und Anwendungen in Verteidigung und Sicherheit, Umweltüberwachung, intelligenter Landwirtschaft, Laserschutz und vielen anderen Bereichen sind ultrapräzise optische Beschichtungen auf optischen Baugruppen der Schlüssel zur Erzielung maßgeschneiderter Reflexion, Transmission, Polarisation, Streuung und Farbe – ermöglicht im industriellen Maßstab durch unsere EOSS®-Plattformen OPTA-X und FHR.Star-EOSS® zur Herstellung dieser anspruchsvollen optischen Filter.

Abscheidung von optischen Interferenzfiltern

Interferenzfilter für moderne Anwendungen sowohl im Consumer-Bereich als auch in Spezialanwendungen bestehen aus hochkomplizierten Schichtdesigns mit unterschiedlichen Einzeldicken. Diese müssen sowohl extrem präzise als auch defektarm abgeschieden werden. Für den Nutzenden ist zudem die Stabilität des Prozesses ebenso wie die eingestellten Schichteigenschaften von hoher Bedeutung für die Produktivität. Diese wird maßgeblich von der Uniformität der Schichtdicke über das Bauteil bestimmt, weil sie direkten Einfluss auf die funktionsbestimmende spektrale Charakteristik hat.

Innovative Beschichtungsplattform: Das optische Beschichtungssystem EOSS®

Das Fraunhofer IST setzt bei der Produktion optischer Schichten auf den Einsatz der Magnetron-Sputtertechnologie. Beim EOSS® -Beschichtungskonzept (Enhanced Optical Sputtering System) werden die Substrate auf einem schnell rotierenden Drehteller angeordnet. Die Abscheidung erfolgt vom metallischen oder unterstöchiometrischen rotierenden Rohrtarget und die vollständige Oxidation erfolgt mit einer Plasmaquelle. Durch die hohe Gasraumtrennung ist ein dauerhaft stabiler Prozess ohne Regelung möglich. Materialeigenschaften werden ebenso zuverlässig wiederholt wie die Schichtdickenverteilung über sehr lange Zeiträume von Wochen und Monaten ohne Nachjustage. Die Produktivität der Beschichtungsanlagen unserer Kunden kann durch unsere MOCCA-Software gesteigert werden, die nicht nur eine optische In-situ-Überwachung ermöglicht, sondern auch den Beschichtungsprozess adaptiv steuern kann. Die Technologie ist vom Fraunhofer IST patentiert und an Gerätehersteller lizenziert. Die Maschinen FHR.Star-EOSS® und OPTA X basieren beide auf dem EOSS®-Konzept.

Sowohl die EOSS®-Systemplattform als auch die MOCCA-Steuerungssoftware werden kontinuierlich weiterentwickelt. Die neueste Generation dieser Plattform ermöglicht eine simultane beidseitige Beschichtung mit optischer In-situ-Überwachung von beiden Seiten über MOCCA. Darüber hinaus bietet sie eine verbesserte In-situ-Einstellbarkeit der Dickenverteilung, die eine Feinabstimmung im Promillebereich ermöglicht. Eine stabile Abscheidung von Stapeln mit einer Gesamtdicke von mehr als 50 µm und vielen hundert einzelnen Schichten wird mit hervorragenden Eigenschaften erreicht, während hochproduktive Durchläufe mit wenigen, aber äußerst präzisen Schichten gleichermaßen unterstützt werden. Die Materialfähigkeit umfasst nun Beschichtungen aus bis zu drei verschiedenen Materialien (einschließlich a-Si:H) und metallisch-dielektrische Designs. Diese neueste Generation der EOSS®-Plattform ist die Grundlage der OPTA X-Beschichtungsmaschine.

Industrieller Nutzen

Durch eine ganzheitliche Betrachtung der gesamten Prozesskette und der Systemeigenschaften Ihrer Werkzeuge und Komponenten entwickeln wir anwendungsspezifische, lastoptimierte optische Beschichtungen und Filter. Unsere an Anlagenbauer lizenzierte optische Beschichtungsanlage EOSS® ermöglicht die industrielle Produktion neuartiger, hochentwickelter optischer Beschichtungen mit hervorragender Prozessstabilität, Wiederholbarkeit und Ausbeute. Ergänzt wird dies durch kompetente Unterstützung und Demonstrationsbeschichtungen – sprechen Sie uns gerne an!

Schichtdickenverteilung von SiO2-Schichten nach den verschiedenen Prozessschritten.
© Fraunhofer IST
Schichtdickenverteilung von SiO2-Schichten nach den verschiedenen Prozessschritten.
Homogenität von Schichten (Vollbestückung) nach zehn Wochen Betriebszeit.
© Fraunhofer IST
Homogenität von Schichten (Vollbestückung) nach zehn Wochen Betriebszeit.

»Mit der EOSS® konnten wir vieles realisieren, was vor 10 Jahren unmöglich schien. Heute arbeiten wir an der Weiterentwicklung dieser innovativen Technologie, wobei die Digitalisierung eine immer größere Rolle spielt.«

Dipl.-Phys. Stefan Bruns, Senior Scientist 

Ausgewählte Referenzprojekte

 

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Aufskalierung und Industrietransfer der optischen Beschichtungsanlage EOSS®

 

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Bandpassfilter für Mars-Rover Perseverance

 

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Magnetronsputtern zur Abscheidung optischer Hochpräzisionsschichten auf 3D-Komponenten

 

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Optische Filter auf Linsen für kompakte optische Systeme