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Leibniz-Institut Für Oberflächenmodifizierung e.V. (IOM)

Telefon: 0341 235 2234
Fax: 0341 235 2595
Kontaktperson: Prof. Dr. Thomas Arnold
Kontakt: thomas.arnold@iom-leipzig.de
Permoserstraße 15
04318
Leipzig
Beschreibung:

1. Stand / Vorhaben zu CC-relevanten Problemen:

1.1 Ionenstrahl-Oberflächenplanarisierung:

Planarisierung mit Opferschicht:
(Einebnung der Oberfläche mit Resists oder anderen Materialien, Entfernung der „Opferschicht“ durch RIBE); Beispiel: Röntgenspiegel-Substrat (Quarzglas)
Verfahrensparameter / IOM-Anlagentechnik / Einsatzgrenzen:

  • Max. Ausgangsrauhigkeit ca. 10 nm RMS
  • erreichte Endrauhigkeit bisher: 0,14 nm RMS (Quarz)
  • max. Bauteilabmessungen bisher: 100 mm Durchmesser; angestrebt: 300 mm
  • Materialerfahrungen bisher: Quarz, Zerodur, BK7, Si, Cu, Ni, III/V-Halbleiter; angestrebt: C, Metalle u.a.
  • Bearbeitungsanlagen 6 Strahlätzanlagen
  • IOM-Meßtechnik: AFM/STM, Mikromap, Talystep, Direct 100, REM
  • Einsatzgrenzen: Rauhigkeiten mit Ortswellenlängen > ca. 10 µm
  • Einsatzumfang/-gebiet: i.a. bei Versagen konventioneller Verfahren


Planarisierung durch Schrägschuß:

(IBE bei großem Strahleinfallswinkel)
Verfahrensparameter / Einsatzgrenzen:

  • Max. Ausgangsrauhigkeit: ca. 1nm RMS
  • erreichte Endrauhigkeit: atomar glatte Oberflächen (bisher auf sehr kleinen Flächen)
  • Anwendungen: z.Z. noch F&E

 

Vorhaben:

  • Entwicklung von Verfahren und Anlagen zur Ionen- und Plasmastrahl-Planarisierung von 300 mm Substraten
  • Technologieentwicklung für gekrümmte Oberflächen
  • in situ-Glättung für großflächige Multilayer-Röntgenspiegel
  • Erweiterung der Materialpalette
  • Untersuchung neuer Maskierungs- und Planarisierungsansätze

 

1.2 Oberflächenformgebung (Ionen- und Plasmastrahl):

Im IOM etablierte Varianten:

  • Ionen(fein)strahlverfahren (Strahldurchmesser im mm-Bereich; Relativbewegung Strahl-Werkstück; Verweilzeit bestimmt Abtrag)
  • Blendenverfahren (Breitstrahl-Ionenquelle; variabler "Formstrahl" durch 4 rechnergesteuerte Blenden)
  • Maskenverfahren (Metallmaske mit ortsabhängig variabler Transparenz bzw. Randkontur zwischen Breitstrahl-Ionenquelle und Werkstück
  • Plasmastrahl-Verfahren (in Entwicklung)

Verfahrensparameter / IOM-Anlagentechnik / Einsatzgrenzen:

  • Max. Ausgangswelligkeit max. einige 10 µm PV, typisch <1µm
  • Formgenauigkeit besser l/200 RMS
  • max. Bauteilabmessungen bisher: 500 mm Durchmesser
  • Materialerfahrungen bisher: Quarz, Zerodur, BK7,SiC, III/V-Halbleiter
  • Bearbeitungsanlagen IBE-Formbearbeitungsanlage IBS, RIBE-Formbearbeitungsanlage, Excimerlaser-Direktbearbeitungsanlage
  • IOM-Meßtechnik: Direct 100, Flächen- und Genauigkeitserhöhung durch Subapertur-Messungen
  • Einsatzgrenzen: Welligkeiten mit Ortswellenlängen <0,5 mm
  • Einsatzumfang/-gebiet: Polierfehlerkorrektur, Asphärenherstellung

Vorhaben:

  • Entwicklung von Verfahren und Anlagen für PACE / CVM
  • Bearbeitung von Freiformflächen an ausgewählten Materialien bis zu Tiefen von einigen 100 µ mit Nanometer-Endgenauigkeit
  • Entwicklung von Techniken für Nanometer-Präzisionsflächen mit lateralen Abmessungen im mm- und Sub-mm-Bereich

 

  • Grundlagen der Bearbeitung und Technologieanpassung für neue Anwendungen (Kaltbonden, Multilayer-Schichtherstellung u.a.) bzw. weitere Hochtechnologie-Materialien (Diamant, Saphir, Keramiken, Kalziumfluorid, IR-Materialien ...)
  • Aufbau einer elektronischen Wissensbasis zur ultrapräzisen Oberflächenbearbeitung mit Ionen- und Plasma-Verfahren

 

2. Bedarf an externen CC-relevanten Leistungen:

  • Anwenderkompetenz für nanometerpräzise Oberflächenformen in allen Ortswellenlängenbereichen (Optik, Röntgenoptik, Ultrapräzisionsmechanik [Tribologie, Fügen ...])
  • Verbesserte analytische Verfahren und Geräte für Rauhigkeit, Formgenauigkeit auf großen Flächen und speziell für Asphären; Korrelation von Meßverfahren u.a.

3. Leistungsfähigkeit und Kooperationen des IOM:

Das IOM besitzt 12-jährige Erfahrungen im Bereich der angewandten Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der Ultrapräzisions-Ionenstrahlbearbeitung (Polierfehlerkorrektur, Asphärisierung, Planarisierung; Ausrüstungsentwicklung einschl. Prozeßsimulation und -steuerung). Bestehende Kooperationsbeziehungen mit Relevanz für Nanotechnologien (Verbundprojekte und bilaterale Kooperationen):
  • Universität Leipzig: Kooperationsvereinbarung; Innovationskolleg "Phänomene an den Miniaturisierungsgrenzen"; zahlreiche Gemeinschaftsprojekte im Bereich der angewandten Grundlagenforschung; gemeinsame Nutzung von Großgeräten und Meßplätzen, Ausbildung (Vorlesungen, Diplomanden- und Doktorandenbetreuung)
  • Roth&Rau Oberflächentechnik GmbH, AIS GmbH Dresden, Neue Technologien Gelnhausen (NTG GmbH), Berliner Glas Herbert Kubatz KG, Jenion GmbH, Universität Münster u.a.: Entwicklung von Ionenquellen, Komponenten, Komplettanlagen und Verfahren zur Ultrapräzisions-Oberflächenbearbeitung mit Ionenstrahlen
  • Carl Zeiss Oberkochen, INP Greifswald, Roth&Rau Oberflächentechnik u.a.: Entwicklung von Plasma-Strahlverfahren [PACE, CVM] zur Präzisionsbearbeitung
  • Berliner Glas Herbert Kubatz KG, Präzisionsoptik Gera GmbH, BIFO Berlin, BESSY II, Atomika GmbH, Jenoptik, DASA/ESA, Friedrich-Schiller-Universität Jena, FhG IWS Dresden, FZ Rossendorf u.a.: Anwendungs- bzw. produktorientierte Technologieanpassung; Dienstleistungen
  • Bruker Saxonia Analytik GmbH, Universität Leipzig : Kooperationsvereinbarung MIMO zur Miniaturisierung analytischer Komponenten für TOF und IMS und zur Entwicklung optoelektronischer und mikrooptischer Sonderbauelemente auf III/V-HL-Basis
  • DLR Braunschweig (Inst. f. Flugführung), TH Ilmenau, ....: Charakterisierung ultraglatter Oberflächen
  • Fachhochschulen Mittweida und Zwickau (Ausbildung; Diplomanden- und Doktorandenbetreuung
Nanotechnologierelevante Aktivitäten bzw. Projekte des IOM werden im öffentlichen Bereich finanziell unterstützt durch das Land Sachsen (SMWK und SMWA) sowie durch BMBF und DFG. Im Rahmen der geplanten Neugründungen sollen Banken und evtl. Risikokapitalgesellschaften einbezogen werden.

4. Qualität, Umfang und Ausmaß bereits bestehender interdisziplinärer
Vernetzung im Bereich der nanotechnologischen Forschung:
  • Die im IOM mit F&E zur Ultrapräzisionsbearbeitung befaßten Arbeitsgruppen sind interdisziplinär zusammengesetzt (Physiker, Chemiker, Mathematiker, Maschinenbauer u.a.m.).
  • Zur Pflege der bisherigen und zur Anbahnung neuer Kooperationsbeziehungen werden zunehmend auch elektronische Medien benutzt.
Mit Vorarbeiten zum Aufbau einer offenen elektronischen Datenbank im Internet zur Ultrapräzisionsbearbeitung - speziell mit Ionenstrahl- und Plasmaverfahren - wurde begonnen; die Einbeziehung anderer Verfahren (z.B. mechanisch-chemisches Glätten) ist wünschenswert.

5. Technologietransfer

Stand:
  • Entwicklung von Verfahren und Ausrüstungen zur Präzisionsoberflächenbearbeitung mit Plasmastrahlen (IOM, Carl Zeiss Oberkochen, INP Greifswald, Roth&Rau, AIS Dresden), 97-99
  • Entwicklung von Ionenstrahlquellen und Komponenten für Ionenstrahlbearbeitungsanlagen, Vermarktung durch Roth&Rau Oberflächentechnik GmbH Wüstenbrand auf Lizenz- bzw. Patentnutzungsbasis
  • Entwicklung von Komplettanlagen zur Ionenstrahlbearbeitung (bisher Einzelanlagen unter Anwenderbeteiligung)
  • Technologieanpassung und Dienstleistungen auf den Gebieten Polierfehlerkorrektur ( z.B. Auflage- und Seitenflächen an Waferaufnahmen für Stepper, Röntgen- und Laserspiegelsubstrate) und Ionenstrahlplanarisierung (speziell Röntgenspiegelsubstrate, CaF2)
Vorhaben:
  • Verstärkung der Vermarktungsbestrebungen und der Dienstleistungsangebote (speziell für KMU) durch Aus- bzw. Neugründungen in Institutsnähe (s. Abschnitt 6)
  • Ausbau der Infrastruktur und Verstärkung der Kooperationsbeziehungen für die Erschließung neuer Anwendungsbereiche (Beispiel: Kooperationsverbund MIMO)
6. Pläne für die Ansiedlung bzw. Neugründung nanotechnologisch orientierter Unternehmen:
  • Gründung einer Firma "Innovative Oberflächentechnologien" (IOT GmbH), 06/98 in Leipzig (Private und Banken, 25% Institutsanteil)
  • Gründung eines Entwicklungs- und Fertigungsbetriebes für Ionenstrahlformgebungs- und Ionenstrahlplanarisierungsanlagen in Leipzig, 05/98
7. Aus- und Weiterbildungsmöglichkeiten
  • Durchführung und Betreuung von Diplomarbeiten und Praktika (für Studenten der Universität Leipzig und der Fachhochschulen Mittweida und Zwickau)
  • Vorlesung "Moderne Oberflächentechnologien"; "Meßverfahren für Oberflächen und dünne Schichten"
  • Mitveranstalter eines jährlichen Workshops "Plasmaanwendungen" mit zunehmendem Bezug auf die Ultrapräzisionsbearbeitung, speziell ihre Instrumentarien
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