Seit vielen Jahren sind UV-Laser, also solche deren Frequenz im Ultravioletten Bereich liegt, die Arbeitspferde der Mikro- und Nanostrukturierung. Mit ihnen wurden viele Generationen von Mikroprozessoren hergestellt und auch in der Fertigung von Displays spielen sie eine wichtige Rolle. Im Rahmen großer industrieller Anwendungen wurden inbesondere die kurzwelligen Excimer-Laser auf Höchstleistungen getrimmt und auf lange Standzeiten optimiert. Sind die UV-Laser damit am Ende? Definitiv nicht. Denn einerseits erleben auch die UV-Festkörperlaser noch eine lebhafte technologische Entwicklung. Andererseits bieten die speziellen Fähigkeiten der UV-Technik enorme Vorteile für kommende Anwendungen im Bereich Cleantech. Zu diesen speziellen Fähigkeiten gehört die Nanometer-Auflösung bei der Materialbearbeitung ebenso wie das präzise und selektive Abtragen dünner Schichten.

Excimer- und Festkörperlaser für die Zukunft

Im UV Center of Excellence am Fraunhofer ILT in Aachen stellt der Projektpartner Coherent sein breites Portfolio von UV-Lasern für die Entwicklung hochpräziser industrieller Prozesse zur Verfügung. Zum Equipment gehören drei Excimerlaser (LEAP, COMPex, ExciStar) mit bis zu 150 W Laserleistung bei 248 nm. Dazu kommen noch Festkörper-UV-Laser und Ultrakurzpulslaser (HyperRapid, Paladin, Monaco) im UV-Bereich bei 266 nm und 345 nm.

Mit diesem Center stellen die Partner ihren Kunden industriereife Laserlösungen zur Verfügung, um neue Prozesse zu entwickeln, zu evaluieren und die Skalierung für die Serienfertigung vorzubereiten. »Das Fraunhofer ILT bietet dazu ein einmaliges Know-how bei der Systemtechnik, der Robotik und der Diagnostik bis hin zur Simulation. Das ganze Ökosystem dort stimmt für uns und auch für unsere Kunden«, beschreibt Ralph Delmdahl von Coherent, warum sich die Firma so stark in Aachen engagiert.

Vielfältige Anwendungen: Von der Halbleiter- bis zur Energietechnik

Machen kann man mit der Technik extrem viel. Die klassische Halbleiterbearbeitung ist ein Schwerpunkt. Dazu gehören das Strukturieren und Trennen ebenso wie die Dünnfilmbearbeitung und anspruchsvolle Themen wie die sub-200 nm-Strukturierung. »Das ist ein weites Feld, es geht vom Nanobohren für medizinische Anwendungen bis hin zur selektiven Manipulation von hydrophoben oder hydrophilen Flächen für die Halbleiterindustrie«, erklärt Serhiy Danylyuk vom Fraunhofer ILT die Anwendungsbreite.

Durch die enge Zusammenarbeit mit den Laboratorien für Batterie- und Wasserstofftechnik kommen aber viele neue Prozesse dazu. Ein Beispiel ist das Laser-Sintern von Dünnschichtelektroden und Elektrolytmaterialien bei Festkörperbatterien. Für die Wasserstofftechnologien arbeitet das Team in Aachen zum Beispiel an der Oberflächenbehandlung von Bipolarplatten. Neu ist auch das Mikrobohren. Mit grünen Lasern kommt man da bis zu Durchmessern um 10 µm, mit UV-Lasern wurden am Fraunhofer ILT schon 1 µm-Löcher gebohrt. Besonders sauber und mit sub-µm Genauigkeit können Bohrungen mit den UV-UKP-Lasern realisiert werden. So lassen sich zum Beispiel selektive Filter für Mikroplastik oder bestimmte biologische Proben herstellen.

Eröffnung beim AKL’22 – International Laser Technology Congress

Der AKL ist ein beliebter Treffpunkt für die Branche, ganz besonders nach der pandemiebedingten Pause. Die Teams von Coherent und dem Fraunhofer ILT haben die Gelegenheit genutzt und auf dem AKL’22 vom 4. bis zum 6. Mai ihre langjährige Partnerschaft erweitert: Im Rahmen der rund 60 Live-Vorführungen der »Lasertechnik Live« eröffneten sie gemeinsam das UV Center of Excellence. Zu diesem Themengebiet gab es auch mehrere Vorträge auf der Konferenz.

Bild ganz oben: Einweihung des UV Center of Excellence mit leistungsstarken Excimer-Lasern sowie Festkörper- und Ultrakurzpuls-Lasern. Das Team von Coherent und Fraunhofer ILT freut sich auf spannende Herausforderungen. V.l.n.r.: M. Trenn, Dr. C. Vedder, Dr. S. Danylyuk, Dr. R. Delmdahl, Prof. A. Gillner, T. Geuking, Dr. A. Nebel. Foto: Fraunhofer ILT, Aachen