Präzisionsbeschichtungen durch Ionenstrahlsputtern (IBS)

BESCHICHTUNGSTECHNOLOGIE

Zur Erzielung von extrem steilen Filterkanten, einer sehr guten Blockung oder für Mehrfachfilter wird das Ionenstrahlsputtern (IBS) eingesetzt. Die Beschichtungstechnologie eignet sich beispielsweise hervorragend zur Fertigung effizienter Strahlteiler oder Kurzpass-, Langpass- und Bandpassfilter. Mit dem IBS Verfahren produzierte hochreflektierenden Beschichtungen können dabei eine Blockung bis OD 6 erreichen und bieten zudem den Vorteil von hohen Laserzerstörschwellen. Darüber hinaus sind hocheffiziente Strahlteiler realisierbar, beispielsweise mit einer Aufspaltung von

50% / 50% +/-1%.

Beschichtung optischer Komponenten durch Ionenstrahlsputtern

Für Beschichtungen durch Ionenstrahlsputtern bzw. Ion Beam Sputtering (IBS) wird das Substrat in die Nähe des Beschichtungsmaterials, dem sogenannten Target, gebracht. Eine separate Ionenquelle aktiviert das Target durch Beschuss, so dass Atome herausgeschlagen werden und sich als Schicht auf dem Substrat absetzen. Es liegt eine komplette Trennung der Ionen-Erzeugung vom Target und Substrat vor, sodass die thermische Belastung der Substrate während der Beschichtung kleiner ist als bei der konventionellen Bedampfung.

 

Um die sehr dichten, ebenen und nahezu defektfreien Schichten zu erreichen, erfolgt die Beschichtung unter Reinraumbedingungen:

  • Reinraumklasse DIN EN ISO 14644 Klasse 6
  • Autark betrieben mit separatem Klimatisierungs- und Filtersystem


Ob durch Ionenstrahlsputtern hergestellte Bandpassfilter, Notchfilter oder Strahlteiler – die Qualtiät des Substrats ist ebenfalls von hoher Relevanz für die Qualität des Ergebnisses.

Für Anwendungen im optischen High End-Bereich werden hochmoderne IBS-Anlagen genutzt. Durch die hiermit realisierten hochreflektierenden Beschichtungen profitiert man in vielerlei Hinsicht:

 

  • geringe Verluste durch Streulicht
  • hohe thermische und klimatische Stabilität der optischen Paramenter
  • hohe Laserzerstörschwellen
  • hohe mechanische Stabilität
  • Somit lassen sich beipsielsweise folgende Beschichtungen realisieren:
  • Antireflexbeschichtungen mit Restreflexion kleiner 0,2% im Breitband bis hin zu kleiner 0,05% für einzelne Wellenlängen
  • Kurzpass-, Langpass-, Bandpass-, Multiband- oder Notchfilter mit extrem steilen Kanten uns sehr guter Blockung bis OD5
  • Hocheffiziente Strahlteiler mit Aufspaltung 50/50 ± 1

Vorteile des Ionenstrahsputtern

Bei der Beschichtungstechnologie des Ionenstrahlsputterns wird das Beschichtungsmaterial, das in Form von Targets in der Anlage eingesetzt ist, durch den Beschuss mittels Ionenquellen abgetragen. Beim Sputtern trifft das Material mit hoher Energie auf dem Substrat auf und setzt sich in dichten Abständen ab. Nahezu perfekte Schichten werden bei planen Substraten erreicht.

Neben dem Ionenstrahlsputtern gibt noch weitere Beschichtungsverfahren des Sputterns. Hier eine Übersicht über die wichtigsten Sputterbeschichtungen:

  • DC-Sputtern: Beim DC-Sputtern wird mithilfe einer Gleichspannung ein Impulsübertrag zwischen Substrat und Beschichtungsmaterial hergestellt. Es sind nur elektrisch leitfähige Trägermaterialen verwendbar.
  • HF-Sputtern: Durch die Beschleunigung von Ionen und Elektronen in einen Wechselfeld wird das Beschichtungsmaterial durch Stöße aus dem Target ausgelöst. Das Substrat heizt weniger auf, jedoch sind auch die Beschichtungsraten verhältnismäßig niedrig.
  • Magnetronsputtern: Beim Magnetronsputtern wird hinter der Kathodenplatte ein zusätzliches Magnetfeld angeordnet. Die Sputterrate erhöht sich aufgrund des höheren Ionisierungsvermögens der Elektronen bzw. der Erhöhung der Edelgasionenzahl.

Das Sputtern mittels Ionenstrahl ist dabei besonders zur Herstellung von sehr dichten, ebenen und defektfreien Schichten geeignet.

Besonderheiten und Anwendungsbereiche

Mit dem Ion Beam Sputtering-System werden die hochwertigsten optischen Dünnfilme mit verbesserter Produktivität und Durchsatz produziert. Ein Ionenstrahlsystem bietet eine hervorragende Schichtdickensteuerung und verbesserte Prozessstabilität. Sie wurde für hochmoderne optische Interferenzbeschichtungsanwendungen von Bandpassfiltern bis hin zu Strahlteilern entwickelt. 

 

Strahlteiler für die automatisierte Qualitätssicherung in der Produktion im Bereich

  • Sensorik
  • Messtechnik

Bandpassfilter für unterschiedliche Laserwellenlängen für die

  • Biomedizin
  • Messtechnik
  • Medizintechnik
  • Videoprojektoren
  • Showtechnik
  • u.v.m.

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