A. K. Rüßeler

In-situ-Oberflächeninspektion in PVD-Prozessen

37. Arbeitskreistreffen DUV/VUV
13. November
Darmstadt
2019
Type: Konferenzbeitrag
Abstract
Mikropartikel in dielektrischen Beschichtungen für Hochleistungsoptiken führen zu Qualitätseinbußen, höheren Lichtverlusten und geringerer Leistungsverträglichkeit der Optiken. Vor dem Hintergrund der Entwicklung von Anwendungen mit immer leistungsstärkeren Lasern bei immer kürzeren Wellenlängen steht das Problem von Partikeln und anderen Unvollkommenheiten im Fokus der Präzisionsbeschichtung. Ein wichtiger Ansatzpunkt für Vermeidungsstrategien zu Partikelkontaminationen ist der Zeitpunkt, zu dem die Optik kontaminiert wird. Im Projekt EVAPORE wurden Demonstratoren für die In-situ-Monitorierung der Substratoberflächen im Beschichtungsprozess mittels Dunkelfeldbeleuchtung entwickelt. Diese wurden in vier verschiedene Typen von Industrieanlagen integriert und die Detektion von Partikeln bis hinunter zu 1 µm ermöglicht. Erstmals wurde mit den entwickelten In-situ-Partikelmonitoren die zeitliche Korrelation von parasitären elektrischen Blitz-Entladungen (Arcing) in der Sputterquelle zu der Generation neuer Partikel auf dem Substrat anhand von Aufnahmen der Substratoberfläche experimentell belegt. Zusätzlich können auch elektrische Durchschläge an anderen Flächen, die dünn mit isolierendem Material beschichtet werden, auftreten. Mit Hilfe der In-situ-Monitorierung wird auch diese Form des Arcing indirekt zugänglich. Weiterhin wurde beobachtet, dass SiO2, das Standardmaterial für die niedrigbrechenden Schichten, gegenüber typischen hochbrechenden Materialien eine stärkere Partikelbelastung aufweist. Mit der zeitaufgelösten Messung wurde gezeigt, dass diese Partikel während des Schichtwachstums entstehen. Zudem wurde die optische Kontrastverstärkung von bereits vor der Beschichtung bestehenden Substrat-Defekten im Prozess mitverfolgt. Es zeigte sich eine direkte Korrelation der Defekt-Sichtbarkeit zur Reflexion des Schichtsystems, jedoch keine lineare Sichtbarkeitsverstärkung mit der Schichtdicke.