Ultrakurze Laserpulse im tiefen Ultraviolett für die hochpräzise Mikrobearbeitung

BMBF-Projekt DUVEL erforscht neuartige modulare DUV-Laserstrahlquelle.

Kostengünstigen DUV-UKP Laser könnten zukünftig Excimer-Gaslaser bei schonender Bearbeitung von empfindlichen Materialien ersetzen. Bild: Coherent

13.03.17

BMBF-Verbundprojekt DUVEL / VDI Technologiezentrum

Mikromaterialbearbeitung spielt in vielen Hochtechnologiebereichen eine wichtige Rolle. Laser mit ultrakurzen Laserpulsen, sogenannte UKP-Laser, kommen meist in „High-End“-Anwendungen wie in der Mikroelektronik oder der Medizintechnik zum Einsatz, wenn besonders kleine Strukturen und hohe Qualitäten gefragt sind. Laser mit extrem kurzer Wellenlänge tiefen ultravioletten Spektralbereich (DUV) ermöglichen eine besonders präzise und schonende Bearbeitung empfindlicher Materialien.

Die hohe Photonenenergie der DUV Strahlung bietet spezifische Vorteile: Zum Einen können empfindliche Materialien wie Polymere oder Gläser besonders schädigungsarm bearbeitet werden, zum Anderen ermöglicht die hohe Fokussierbarkeit die Erzeugung besonders feiner Strukturen. Heute werden viele DUV Anwendungen mit Hilfe von Excimer-Gaslasern und Maskenprojektion bearbeitet. Leider stellt die Handhabung dieser Strahlung jedoch noch eine große technische und finanzielle Herausforderung für Maschinenbauer dar, die solche DUV-Laser in ihre Prozesse integrieren wollen.

Der Verbund DUVEL erforscht eine neuartige Laserstrahlquelle, die ultrakurze Pulse (UKP) im tiefen ultravioletten Spektralbereich (DUV) bereitstellt. Ein fasergeführter Aufbau dieser modularen DUV Strahlquelle ermöglicht eine langlebige und kosteneffiziente Kombination aus Ultrakurzpuls-Laser, UV-Erzeugung und integrierter Strahlführung, um das große Potenzial der DUV-UKP-Mikromaterialbearbeitung zu erschließen. Dabei können aufgrund der kurzen Wellenlänge Scanner genutzt werden, um sehr kleine Strukturen in Oberflächen einzubringen, deren Dimensionen, bisher die Verwendung von Excimerlasern und Maskenprojektion erfordert. Die Scanner ermöglichen eine flexible Strukturierung auch auf gekrümmten Oberflächen mit vielen Quadratzentimetern, z.B. für medizinische Implantate. Die Leistung der neuen Strahlquelle soll durch innovative Techniken um ein Mehrfaches größer sein als es heutige DUV-Laser erlauben.

Das modulare Strahlquellenkonzept verbessert die Wartungsfreundlichkeit, reduziert Ausfallzeiten durch schnelle Austauschbarkeit kritischer Komponenten und ermöglicht erhebliche Verbesserungen von Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Module. Durch die einfache Integration eines geschlossenen Systems in eine Maschine muss zur erfolgreichen Benutzung das gewonnene Wissen über die Handhabung von DUV-Laserstrahlung nicht an die Integratoren weitergegeben werden. So können auch große Märkte z.B. in Asien beliefert werden und das Know-how verbleibt bei den Verbundpartnern und sichert auch längerfristig die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Unternehmen.

Die beteiligten Industriepartner sind international führend in den für das Vorhaben benötigten Technologien. Mit ihrem gebündelten Know-how ist die Forschungsarbeit an einem solchen Gesamtsystem erfolgversprechend und die Wertschöpfungskette wird vollständig abgedeckt. Die Partner entwickeln und fertigen diese Systeme in Deutschland, so dass die Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie und die Schaffung von Arbeitsplätzen in Deutschland gewährleistet sind.

Das DUVEL-Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Initiative „Effiziente Hochleistungs-Laserstrahlquellen (EffiLAS)“ mit rund 1,27 Millionen Euro gefördert. Das Projekt ist im Dezember 2016 gestartet und wird nach drei Jahren im November 2019 abgeschlossen. Projektpartner sind die Coherent Kaiserslautern GmbH, die PT Photonic Tools GmbH, die FEE GmbH und die Scanlab AG.

Weitere Informationen

Download Steckbrief BMBF-Verbundprojekt DUVEL (PDF)

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