Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Laserbasierte Spannungskompensation bei Glassubstraten in der Dünnschichttechnologie

In der Optiktechnologie werden dünne Schichten auf Oberflächen aufgebracht, um deren optische Eigenschaften zu verändern. Nach der Beschichtung stehen die Schichten gewöhnlich unter mechanischer Spannung, die zur Verformung des Substrats führen kann. Oft ist mit herkömmlichen Methoden keine ausreichende Korrektur zu erzielen, was aber wichtig ist für die Herstellung hochwertiger optischer Komponenten und Systeme.

Projektziel ist die Entwicklung eines kostengünstigen Verfahrens zur langzeitstabilen Kompensation von Zug- und Druckspannungen bei Glassubstraten, das die großflächige und schnelle Korrektur auch komplexer Verformungen ermöglicht.

Um dieses Ziel zu erreichen, wird in die rückseitige Oberfläche des Substrats durch Laserbestrahlung ein Feld aus ebenen Spannungen eingebracht, das über eine spezifische Verformung zur präzisen Spannungskompensation führt. Equibiaxiale und uniaxiale Spannungskomponenten werden erzeugt. Über Oberflächenstrukturen kann auch das effektive Vorzeichen der eingebrachten Spannungen variiert werden. Spannungseintrag und Formkorrektur werden experimentell und numerisch optimiert. Die mechanische Festigkeit prozessierter Proben und die Langzeitstabilität der Spannungskompensation werden untersucht.

Nach erfolgreichem Abschluss des Projekts kann auch die Verformung von dünnen, gekrümmten oder nicht-symmetrischen Glassubstraten durch eine geschlossene, inhomogene oder strukturierte Schicht nahezu perfekt korrigiert werden.

Optik-, Beschichtungs- und Laserbearbeitungsunternehmen wird hierdurch ein Werkzeug an die Hand gegeben, das zum einen die Herstellung formgenauer reflektierender Optiken vereinfacht, und zum anderen Substratgeometrien ermöglicht, die zuvor, bei entsprechender Präzision, nicht realisierbar waren. Hierdurch entstehen Wettbewerbsvorteile für die in dieser Branche zahlreich vertretenen KMU, die zur Diversifizierung der Produktportfolios und zu neuen Anwendungsmöglichkeiten beitragen.