Weltrekord in der Spektroskopie - hochauflösendes Echelle-Spektrometer

LTB Lasertechnik gelingt qualitativer Sprung bei der Entwicklung seines höchstauflösenden Spektrometers ELIAS

19.05.2003

Mit einer minimalen meßbaren Linienbreite von 60 Femtometern FWHM und 200 Femtometern E95 bei einer Wellenlänge von 193 Nanometern bzw. einer spektralen Auflösung von mehr als 3 Millionen gelingt LTB Lasertechnik ein qualitativer Sprung bei der Entwicklung seines Echelle-Spektrometers ELIAS. ELIAS II ist das jüngste Modell in der Reihe höchstauflösender Spektrometer. Bereits mehr als 70 Systeme seiner ELIAS-Baureihe hat die LTB Lasertechnik Berlin GmbH in den letzten 2 ½ Jahren weltweit ausgeliefert. ELIAS (Emission Line Analyzing Spectrometer) ist das einzige kommerziell erhältliche Spektrometer mit einer solch extrem hohen Auflösung.

Das Haupteinsatzgebiet dieser höchstauflösenden Spektrometer ist die spektrale Charakterisierung von Excimerlasern in der Mikrolithographie bei 248 nm, 193 nm und 157 nm. Sie bestimmen dadurch indirekt die Qualität der mittels der optischen Laserlithographie produzierten Halbleiterschaltkreise. Die Qualität des Belichtungsprozesses wird durch die spektralen Eigenschaften der verwendeten Laser sowie der Linsenoptiken bestimmt. Die Verbesserung der spektralen Bandbreite des Lasers ermöglicht die Verringerung der Strukturgrößen. Mithilfe des ELIAS ist es den Herstellern von Lithographielasern gelungen, ihre Lichtquellen dahingehend weiterzuentwickeln, daß heute Strukturbreiten von 90 nm erreicht werden können.

Die spektrale Auflösung des ELIAS II bei 193 nm liegt bei 60 fm FWHM (d. h. 500 MHz bzw. 0,016 cm-1). Zur Charakterisierung der spektralen Reinheit einer Laserlinie hat sich international die Definition durchgesetzt, die spektrale Breite zu vermessen, in der 95% der Energie enthalten sind. Eine solche Messung ist nur dann möglich, wenn man mit einem sehr hohen Signal-Rausch-Verhältnis (typ. 20 000, > 40 dB) messen kann.

Dadurch ist es gegenüber Fabry-Perot-Spektrometern, die ohne weiteres Halbwertsbreiten im genannten Bereich messen können, möglich, den Fußbereich und die spektrale Umgebung quantitativ zu analysieren.

Die optische Lithographie ist jedoch nur ein Anwendungsgebiet der ELIAS-Baureihe. Aufgrund ihrer Empfindlichkeit und ihrer hohen spektralen Auflösung im gesamten optischen Spektralbereich können die ELIAS-Spektrometer auch in anderen Anwendungen, wie der Atomabsorptionsspektroskopie, der hochauflösenden Plasmaspektroskopie und der Laserdiodenentwicklung eingesetzt werden.

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