Die ALD-Anlage C2R des finnischen ALD-Technologie-Anbieters Beneq erreicht Geschwindigkeiten von bis zu 200 U/min mit Auftragsraten von bis zu 1 µm/Stunde. ALD (engl. atomic layer deposition) ist ein selbstbegrenzender und isotroper Prozess, der pro Zyklus eine Schichtdicke von etwa 1 Angström erreicht. Dies ermöglicht eine enorme Kontrolle über die Schichtdicke und die Möglichkeit, hochgradig konforme Schichten auf komplexen 3D-Objekten und Nanostrukturen aufzubringen, wie zum Beispiel bei Wellenleitern, Linsen und Kuppeln.
Deutliche Verkürzung der Beschichtungszeiten
Das Herzstück der Spatial ALD-Anlage ist ein Drehtisch, der zeitlich nacheinander ablaufende Teilprozesse, wie sie in Batch-ALD-Systemen zum Zuge kommen, nicht mehr erforderlich macht. Stattdessen trennen Druck- und Stickstoffvorhänge vier Zonen innerhalb des Systems geometrisch voneinander ab. Eine Umdrehung des Drehtischs entspricht einem ALD-Zyklus, wobei die Proben während der Umdrehung an verschiedenen Punkten den erforderlichen Reaktanten ausgesetzt werden. Ohne langwierige Spülschritte verkürzt die Spatial ALD-Anlage die Beschichtungszeiten im Vergleich zu herkömmlichen thermischen ALD-Verfahren erheblich, so dass die Anlage für optische Beschichtungen im Produktionsmaßstab geeignet ist.
Beschichtung komplexer Objekte: einfach und schnell
Beneq hat das System gemeinsam mit dem LZH entwickelt, um den Anforderungen für neuartige optische Beschichtungen gerecht zu werden. "Wir waren überrascht von der einfachen Anpassung an optische Beschichtungen", sagt Dr. Andreas Wienke, Leiter der Abteilung Optische Komponenten am LZH. "Ein gutes Beispiel sind stark gekrümmte, kleine asphärische Linsen. Mit klassischen PVD-Verfahren ist es nahezu unmöglich, eine konforme Beschichtung auf der gekrümmten Oberfläche und gleiche Reflexions- oder Transmissionswerte über die gesamte Fläche zu erreichen. Mit dem ALD-Verfahren scheint das nun einfach und leicht zu erreichen."
Breitbandmonitoring für präzise und reproduzierbare Beschichtungen
Das LZH-eigene In-situ-Monitoring-Tool wurde kürzlich implementiert, um die Fähigkeiten des C2R zu verbessern. "Das Breitbandmonitor-System BBM des LZH ermöglicht es, komplexe Beschichtungen auf ein neues Level zu bringen. Die hochauflösende Überwachung des Schichtwachstums ermöglicht nicht nur Online-Messungen, sondern auch eine schnelle Nachbearbeitung der Beschichtung, was zu sehr präzisen und reproduzierbaren dünnen Schichten führt", erklärt Sami Sneck, Vizepräsident Advanced ALD bei Beneq. "Wir freuen uns, unseren Kunden mit den neuen BBM- und Loadlock-Ergänzungen ein hocheffektives System anbieten zu können, das die ALD-Technologie für optische Beschichtungen noch zuverlässiger macht."
Spatial ALD ist einem PVD-Verfahren wie dem Ionenstrahlsputtern in vielerlei Hinsicht ähnlich, einschließlich Geschwindigkeit des Schichtwachstums und optischer Leistung. Insbesondere wenn es um die Beschichtung komplexer Formen und Nanostrukturen geht, kann dieses Verfahren seine Vorteile optimal nutzen. So bietet es wirtschaftliche und zuverlässige Beschichtungen für den Einsatz in Handykameras oder LIDAR-Systemen in selbstfahrenden Fahrzeugen. Derzeit arbeitet das LZH an der Beschichtung von optischen Gitterstrukturen und polymeroptischen Linsen für den Einsatz in Virtual- und Augmented-Reality-Brillen mit dem Spatial ALD-Verfahren.
Dieses Video gibt einen tieferen Einblick in die Zusammenarbeit zwischen LZH und Beneq.
Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)
Als unabhängiges gemeinnütziges Forschungsinstitut steht das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) für innovative Forschung, Entwicklung und Beratung. Das durch das Niedersächsische Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Bauen und Digitalisierung geförderte LZH widmet sich der selbstlosen Förderung der angewandten Forschung auf dem Gebiet der Photonik und Lasertechnologie. 1986 gegründet arbeiten inzwischen fast 200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter am LZH.
Das LZH bietet mit seinen Anwendungen der smarten Photonik Lösungen zu gegenwärtigen und zukünftigen Herausforderungen. Dabei arbeiten Naturwissenschaftler:innen und Ingenieur:innen interdisziplinär zusammen entlang der Prozesskette: von der Komponentenentwicklung für spezifische Lasersysteme oder für Quantentechnologien bis hin zu Prozessentwicklungen für die unterschiedlichsten Laseranwendungen, zum Beispiel für die Medizin- und Agrartechnik oder für den Leichtbau im Automobilsektor. 18 erfolgreiche Ausgründungen sind bis heute aus dem LZH hervorgegangen. Das LZH schafft so einen starken Transfer zwischen grundlagenorientierter Wissenschaft, anwendungsnaher Forschung und Industrie – und nutzt Licht für Innovation.
Beneq Oy
Beneq is the home of atomic layer deposition. In 1984, we established the world’s first industrial production using ALD. Today, we lead the market with products for R&D (TFS200, TFS500, R2), semiconductor device fabrication (Transform®, Transform® 300, and ProdigyTM), 3D and batch production (P400A, P800, P1500), ultra-fast spatial ALD (C2R), and roll-to-roll ALD (Genesis).
Beneq’s unique Development Service simplifies customer adoption and proof-of-concept for new ALD processes, while our Coating Service cuts down time to market by outsourcing state of the art ALD production. Our team of engineers and experts is dedicated to making ALD tools accessible for researchers.