(August 2022) Cleantech – das heißt saubere Technologien für die Zukunft! Elektromobilität und Wasserstofferzeugung sind zwei Beispiele. Bei den Prozesslösungen ist der Laser oft das Werkzeug der Wahl. Coherent und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT eröffnen das UV Center of Excellence, um innovative UV-Laserprozesse zu entwickeln und deren Skalierung für die industrielle Fertigung voranzutreiben.
Seit vielen Jahren sind UV-Laser 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 insbesondere 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.
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.
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.
Quelle Text und Bild: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen