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Die Beschichtung ist entscheidend

Ob als Komponente, im Objektiv oder in kundenspezifischen Systemen – von den nahezu 100.000 Optiken, die jedes Jahr unser Unternehmen verlassen, ist praktisch jede beschichtet. Abhängig davon, wo und zu welchem Zweck diese eingesetzt werden, übertragen, reflektieren, polarisieren und filtern sie Licht unterschiedlichster Wellenlängen. Helmut Bernitzki, Senior Expert Coatings bei Jenoptik, ist seit Anfang der 1980er Jahre im „Schichtbetrieb“ und weiß um die Geheimnisse der nano- und mikrometerdünnen Schichten. In einem Interview stellt er sich unseren Fragen.

, Helmut Bernitzki

Herr Bernitzki, seit fast vier Jahrzehnten arbeiten Sie mit optischen Beschichtungen. Was ist für Sie besonders spannend?

Mir macht mein Beruf immer dann besonders Freude, wenn wir etwas schaffen, was andere nicht hinkriegen. Und, es ist immer wieder herausfordernd aber auch sehr interessant, Schnittstellen zu Optikfertigung, Reinigung und Messtechnik zu verstehen und zu nutzen.

Erinnern Sie sich an einen besonderen Auftrag?

Davon gab es einige, denn als OEM-Partner bieten wir vor allem individuelle Lösungen an.
Etwas Besonderes sind unsere Schichten für das tiefe Ultraviolett (DUV). Diese sind sehr komplex und die Lösungen, die wir beispielsweise in 193-Nanometer-Spiegel umgesetzt haben, sind Weltspitze. Besonders herausragend war auch die Basistechnologieentwicklung für DUV-Schichten. Sie ermöglichte uns, eine Reihe von Schlüsselkunden zu generieren.

Welche Oberflächen und Geometrien beschichten Sie und wie lange dauert der Prozess?

Wir beschichten Planoptiken, Sphären oder Asphären, wie zum Beispiel Zylinderlinsen. Maximal sind Optiken bis circa 900 Millimeter Länge möglich. Wir haben Beschichtungszyklen von unter zwei bis 24 Stunden bei Temperaturen zwischen 100 und 300 Grad.

Was sind die größten Herausforderungen bei optischen Beschichtungen?

Es ist vor allem das Wissen über die Materialien, die für bestimmte Anwendungen am besten geeignet sind, und natürlich das Wissen um die beste Technologie. Wir beschichten unter anderem Kristalle und optische Gläser aus Kalziumfluorid, kristallinem Quarz, Silizium, Germanium, Zinksulfid, Saphir, Quarzglas, BK7 mit Fluoriden, Oxiden, Germanium, Zinksulfid und Metallen.

Für einige Anwendungen für Halbleiterausrüstungen, Medizintechnik und Analytik arbeiten wir mit bis zu 100 Schichten auf einer Substratseite. Die Anzahl verdeutlicht, dass insbesondere das Wissen um Design wichtig ist und welche Schicht welche Lösung bietet. Dazu gehören aber auch die Monitorierung und Dokumentation. Einmal gewonnene Ergebnisse übertragen wir auf den kompletten Serienauftrag.

Welche Anwendungsbereiche und Wellenlängen bedienen wir?

Unser wichtigstes Ziel ist es, die Anforderungen unserer Kunden zu erfüllen. Dazu gehören Ausrüster der Halbleiterindustrie, Maschinenbauer für die Lasermaterialbearbeitung und Systemhäuser, die Infrarotbauelemente benötigen. Deshalb beschichten wir von DUV (tiefes Ultraviolett) über VIS (Sichtbar) bis IR (Infrarot) von 193 Nanometer bis 20 Mikrometer.
Darüber hinaus fertigen wir Schichten für spezielle breitbandige Anwendungen, von DUV bis NIR (tiefes Ultraviolett bis Nah-Infrarot).

Was bedeutet „breitbandig“?

Anwendungen sind dann breitbandig oder auch multispektral, wenn mehr als eine Wellenlänge eine Rolle spielt. Das ist zum Beispiel in der Halbleiterindustrie der Fall. Hier werden breitbandige Lichtquellen und Sensoren genutzt, um Technologien in der Waferbearbeitung zu kontrollieren oder auch, um Wafer genau zu justieren. Dahinter stehen hochgenaue Messverfahren.

In welcher Reihenfolge werden die optischen Beschichtungen übereinander „aufgedampft“?

Die Reihenfolge hängt in erster Linie vom Bauelement und den Anforderungen der Anwendung ab. Dabei helfen uns die Erfahrung und die Vorstellung, welche Schicht auf welche folgt – das ist Bestandteil unseres Know-hows.

Wie messen und testen Sie die Eigenschaften der Beschichtungen und stellen die Qualität sicher?

Bei der Qualitätssicherung hilft uns auch ein eigenentwickeltes DUV-Fotometer, das auf sich bewegenden Substraten die Transmission bis hinunter zu 200 Nanometer Messwellenlänge während des laufenden Beschichtungsprozesses misst. Dieses Gerät verschafft uns durch erhöhte Messgenauigkeit Alleinstellungsmerkmale. Wir haben Messtechniker an Bord, die die Performance jedes einzelnen Bauelementes prüfen können.

Komplexere Komponenten messen wir mit eigenentwickelten Laserbasierten Messgeräten in hochreinem Stickstoff und unter Reinraumbedingungen. Außerdem können wir Lebensdauertests durchführen. Dabei beschießen wir Komponenten und Objektive mit 20 bis 50 Millionen Laserimpulsen, in einem Fall sogar mit 7 Milliarden „Schuss“, und simulieren so zehn Jahre Einsatz unter Realbedingungen.

Die Freigabe für den Serienstart erhalten wir vom Kunden selbst, sobald dieser den Prototypen im Einsatz erfolgreich getestet hat.

Wir bedanken uns für das interessante Gespräch mit Ihnen, Herr Bernitzki.

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Helmut Bernitzki

Über Helmut Bernitzki

Helmut Bernitzki erhielt sein Diplom in Physik 1981 an der Moskauer Lomonossow-Universität, Russland. Ab 1984 arbeitet er in verschiedenen F&E-Positionen bei Jenoptik auf dem Gebiet der optischen Dünnschichten und optischen Produktionstechnologien. Von 2000 bis 2008 leitete er die F&E-Abteilung Optik-Technologie. Heute arbeitet er als Senior Expert Coatings. Er ist Autor einer Reihe von Arbeiten und Patenten auf dem Gebiet optischer Dünnschichten und optischer Produktionstechnologien.

Haben Sie Fragen zu optischen Beschichtungen? Wir helfen Ihnen gerne weiter!

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