Neue Verfahren und präzise Überwachung von Plasmaätzprozessen

In-situ-Monitoring von Plasmaätzprozessen: ZEISS entwickelte gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft im BMBF-Verbundprojekt „SHAPION“ neue Ätztechnologien zur effizienten Herstellung von mikrooptischen Bauteilen.
Große, silberne Anlage.

Plasmaätzanlage mit in-situ-Messtechnik. Bild: Dr. Frank Frost/IOM Leipzig

29.02.16

Carl Zeiss AG / BMBF-Verbundprojekt SHAPION

In einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundvorhaben entwickelte ZEISS gemeinsam mit führenden deutschen Technologieunternehmen und Wissenschaftseinrichtungen ein neues Verfahren zur effizienteren Herstellung von mikrooptischen Oberflächen. Es basiert auf einem Plasmaätzprozess. Das Projekt wurde jetzt nach einer Laufzeit von etwas mehr als drei Jahren erfolgreich abgeschlossen.

Industrielle Kooperationspartner neben ZEISS waren die NTG - Neue Technologien GmbH & Co. KG in Gelnhausen, ein ebenfalls weltweit aktives Maschinenbauunternehmen und die Metrolux GmbH, ein in Göttingen angesiedelter Spezialist für optische Messtechnik. Wissenschaftliche Partner waren das Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung Leipzig e.V. (IOM) sowie das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH). Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Initiative „Innovative Anwendungen der Plasmatechnik“ mit rund 1,7 Millionen Euro gefördert.

Mikro- und nanostrukturierte optische Oberflächen bilden den Schlüssel für die Funktionalität vieler moderner optischer Komponenten. Sie sind Bestandteil ultrapräziser optischer Elemente und Systeme, die beispielsweise in der Medizin- und Messtechnik ihre Anwendung finden. „Allerdings stand einer adäquaten Fertigungsökonomie bislang eine unzureichende messtechnische Erfassung und Überwachung der komplexen Ätzprozesse im Wege“, so Verbundkoordinator Dr. Michael Helgert von ZEISS.

In dem Projekt SHAPION wurden deshalb neuartige, sogenannte „in-situ-Messmethoden“ entwickelt, die sowohl das Plasma und die chemischen Ätzprodukte, als auch die Strukturbildung noch während des Ätzprozesses überwachen und gegebenenfalls nachregelnd in den in Ätzprozess eingreifen. Auf Basis der ermittelten Prozessdaten entstand außerdem eine Datenbank, in der das empirisch ermittelte Wissen gesammelt wurde und so eine schnelle Optimierung der Prozesse ermöglichte.

Im Fokus des Projektes standen ultrapräzise funktionalisierte Oberflächen insbesondere für diffraktive optische Elemente (DOE), die zu den innovativsten optischen Komponenten zählen. Anders als bei gewöhnlichen Linsen, deren Funktion auf der Brechung des Lichts beruht, wird das Licht bei DOEs an mikroskopischen Strukturen gebeugt. So lassen sich optische Funktionen realisieren, die mit lichtbrechenden Komponenten grundsätzlich nicht machbar sind. Durch den Einsatz von Plasmaverfahren verspricht man sich bei der Herstellung von diffraktiven aber auch refraktiven Mikrooptiken einen deutlichen Kostenvorteil und damit letztendlich auch eine Ausweitung des Anwendungsspektrums.

Die im Projekt vom LZH und Metrolux entwickelte Messtechnik wird nun an einer NTG-Pilotätzanlage am IOM Leipzig und bei ZEISS in Folgeprojekten weiter genutzt und erprobt werden.

Weitere Informationen

Download Steckbrief BMBF-Verbundprojekt SHAPION (PDF)

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