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RingTone

RINGtone

Ringförmige variable Grauton-Lithographie zur Herstellung rotationssymetrischer mikrooptischer Elemente

Forschungsbereich:
Mikro- und Nanotechnologien, Optiktechnologien, Sensorik
Forschungsschwerpunkt:
Präzisionsysteme, Technologien und Werkstoffe
Projektleitung:
Prof. Dr. Robert Brunner
Projektzeitraum:
01.08.2018 - 31.07.2021
Förderer:
Budget:
432.000,00 €
Förderungskennzeichen:
13FH026PX6
Forschungspartner:
AIM Micro Systems GmbH, Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF), ZEISS AG

Rotationssymmetrische mikrostrukturierte Elemente sind für viele Anwendungen in der Optik von Bedeutung. Die Herstellung solcher Strukturen mit den etablierten lithografischen Verfahren ist jedoch aufwändig, kostenintensiv oder nicht leistungsfähig genug. Im Umfeld der Sensorik bietet die Kombination von Optik und Elektro-Mechanik zu Opto-Sensoren (bzw. Photonischen Sensoren) vielfältige Möglichkeiten, um maßgeschneiderte Lösungen für ein sehr breites Anwendungsspektrum anbieten zu können. Zur Bereitstellung dieser mikrooptischen Komponenten stellen Fertigungstechnologien eine essentielle Voraussetzung dar, mit denen einerseits die funktionsbestimmenden optischen Eigenschaften erfüllt werden können und mit denen andererseits sehr flexibel auf das stark variierende Anwendungsprofil reagiert werden kann. Gesamtziel des Vorhabens ist es, einen Demonstrator eines lithografischen Verfahrens zu konzipieren, aufzubauen und zu erproben, in dem ringförmige Lichtverteilungen mit variablem Durchmesser genutzt werden, um konzentrische Ringstrukturen herzustellen. Abbildung 1 zeigt eine stark vereinfachte, schematische Darstellung des Funktionsprinzips. Als zentrale Einheit befindet sich im Belichtungsaufbau eine Axikon-Kombination (in Skizze „konvex und konkav“ dargestellt) mit kontinuierlich veränderbarem Abstand. Dadurch wird in der Substratebene ein Belichtungsring mit variablem Durchmesser erzeugt. Im Fotolack (auf dem Substrat) werden sukzessive vollständige Ringe mit unterschiedlichen Durchmessern belichtet, wobei gleichzeitig auch die Belichtungsdosis gesteuert wird (Grauton-Vorgaben). Damit kann sowohl die Periodenverteilung als auch die Profilform der Struktur, die relevant für die Effizienz ist, kontrolliert werden. Die simultane Belichtung mit einem Ring erlaubt dabei potenziell eine deutlich schnellere Belichtung als bei etablierten Verfahren mit einzelnem Belichtungsspot.