SelektLas

Projekte

Selektiver und schädigungsarmer Laserabtrag von Schichtsystemen auf optischen Bauelementen – SelektLas

Bei Punkt- oder flächigen Fehlern in der Beschichtung hochwertiger Optiken müssen diese abgetragen und die Beschichtung repariert oder ersetzt werden. Bisher angewandte nasschemische Abtragsverfahren basieren jedoch oft auf Einsatz giftiger Chemikalien und erfordern oft einen vollständigen Schichtabtrag, während mechanische Verfahren meist nur auf planen Oberflächen anwendbar sind. Projektziel ist die Prozessentwicklung für einen schädigungsarmen, ortsoptimierten Abtrag durch Ultrakurzpulslaser. Hierfür sollen simulative Ansätze, experimentelle Untersuchungen und In situ-Messtechnik zur Parameter-Optimierung genutzt werden.

Motivation

In der modernen Fertigungstechnik stellt die Verwendung von Laserstrahlung bereits ein unverzichtbares Präzisionswerkzeug dar, das insbesondere durch einen berührungslosen selektiven Energieeintrag und hohe Automatisierbarkeit gekennzeichnet ist. Besonders im Bereich der Hochleistungsoptiken (Linsen, Spiegel oder andere optische Bauelemente), etwa für die EUV-Lithografie oder Ultrakurzpulslaser-Anwendungen, gelten extrem hohe Anforderungen an die verwendeten Schichten sowie an das Substrat, u.a. hinsichtlich der Homogenität und der Oberflächenqualität. Da die Herstellung der Substrate ohne Beschichtung bereits äußerst aufwendig und kostenintensiv ist, führen Defekte in der Beschichtung, z.B. durch Prozessfehler, Alterung oder unsachgemäße Anwendung zu einem erheblichen wirtschaftlichen Problem, da das gesamte Bauteil unbrauchbar wird.

Die aktuelle Praxis zur Rückgewinnung dieser wertvollen Substrate ist jedoch technologisch eingeschränkt. Derzeit dominieren mechanische und nasschemische Verfahren. Letztere verwenden jedoch häufig giftige Reagenzien, belasten daher die Umwelt und sind insbesondere für einzelne optische Elemente oft unwirtschaftlich. Zudem agieren diese Prozesse häufig nicht selektiv und entfernen meist das gesamte Schichtsystem, statt gezielt nur einzelne Schichten. Mechanische Verfahren erfordern hingegen hochpräzise und teure Spezialmaschinen sowie eine lückenlose Qualitätskontrolle, um die strengen Vorgaben an Oberflächenrauheit und Formgenauigkeit einzuhalten, da nur das Schichtsystem entfernt werden darf und das Substrat unverändert bleiben soll. Besonders bei komplexen Geometrien wie asphärischen Linsen oder Freiformflächen stoßen diese mechanischen Methoden an ihre wirtschaftlichen und technischen Grenzen.

Als alternatives Verfahren soll daher ultrakurz gepulste Laserstrahlung verwendet werden, da sie aufgrund der genannten Eigenschaften deutliche Vorteile gegenüber den etablierten Verfahren bietet.