EmerALD

Emerging ALD Technology for the Swiss Optics Industry

Die Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition; ALD) könnte eine gleichmässige Beschichtung von Freiformflächen in der optischen Industrie ermöglichen. RhySearch forschte mit mehreren Partnern daran, die herausfordernden Fragen in diesem Bereich zu lösen. Ziel von EMERALD war es, innovative, kosteneffiziente ALD-Herstellungsprozesse für die optische Industrie zu entwickeln. 

Der Bedarf an optischen 3D-Komponenten wie Linsen mit Krümmungsradien von weniger als 10 mm, Prismen mit Abmessungen von weniger als einem Millimeter bis zu mehreren Zentimetern und stark gekrümmten Substraten wächst. Mit den Fortschritten in der Präzisionsfertigung steigen auch die Anforderungen an Beschichtungen mit optischer Funktionalität auf zahlreichen komplexen Geometrien. Die heute verfügbaren Beschichtungstechnologien können für diesen Zweck nur eingeschränkt verwendet werden. 

ALD, eine in der Halbleiterindustrie etablierte Technologie, ermöglicht die Abscheidung hochpräziser, porenfreier und gleichmässiger Dünnschichten auf beliebigen Formen und Geometrien. Das Fehlen von Verfahren für Materialien in optischer Qualität ist jedoch immer noch ein Hindernis für den Technologietransfer in die Optikindustrie. 

RhySearch hat ein Konsortialprojekt initiiert, dem sechs Implementierungs- und neben RhySearch die OST- Ostschweizer Fachhochschule als Forschungspartner angehören. Alle haben umfangreicher Erfahrung auf dem Gebiet der optischen Beschichtung und deren Charakterisierung, und die Hersteller repräsentieren die Wertschöpfungskette optischer Komponenten.  

Unter Einsatz der bei RhySearch vorhandenen ALD-Infrastruktur wurden verschiedene herausfordernde Themen angegangen: 

• Entwicklung von Materialien, die für optische Anwendungen geeignet sind; 

• Bewertung der industriellen Nutzung der Technologie in der bestehenden Prozesskette; und 

• Untersuchung von Techniken zur Optimierung des Abscheidungsprozesses. 

Das Projekt EMERALD wurde von der Innosuisse – Schweizerische Agentur für Innovationsförderung unterstützt. Das Ziel war die Entwicklung innovativer, kosteneffizienter ALD-Herstellungsprozesse, um eine konforme Beschichtung von Komponenten für optische Anwendungen zu ermöglichen. 

Mit fast 10.000 Beschäftigten erwirtschaftet die Schweizer Photonikindustrie einen Umsatz von 4 Milliarden CHF, was 5% des europäischen Marktes (~1% des Weltmarktes) entspricht. Im Jahr 2018 enthielten etwa 40% der von Swissmem-Unternehmen hergestellten Produkte photonische Funktionen. Dieser Anteil wird bis 2025 voraussichtlich auf 70% steigen. 

Facts: 
Projektlaufzeit: 1.11.2020 - 1.5.2024
Förderung durch: Innosuisse – Schweizerische Agentur für Innovationsförderung 
Forschungspartner: OST- Ostschweizer Fachhochschule, RhySearch