Absorptionsmessung mit hoher Sensitivität

  • 24. October 2017

Neues Sandwich-LID-Konzept ermöglicht einfachere Kalibration und großen Sensitivitätsgewinn.

Bei Nikon, einem der weltweit führenden Optik- und Technologie­konzerne, kommt demnächst eine neue Messtechnik für die Qualitäts­kontrolle von optischen Materialien und Schichten zum Einsatz. Das auf laser­induzierter Teststrahl­ablenkung basierende Absorptionsmessverfahren wurde am Leibniz-Institut für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) erforscht und entwickelt. In enger Zusammenarbeit mit der Jenaer Firma Speck Sensor­systeme GmbH entsteht nun ein Messplatz bei Nikon in Japan.

Abb.: Sandwich-LID-Messaufbau zur Kalibrierung photothermischer Absorptionsmessungen (Bild: IPHT Jena / S. Döring)

Abb.: Sandwich-LID-Messaufbau zur Kalibrierung photothermischer Absorptionsmessungen (Bild: IPHT Jena / S. Döring)

Der immer leistungsfähigeren Halbleiter- und Mikrosystem­technologie liegen Strukturen im Nanometer­maßstab zu Grunde. Das stellt hohe Ansprüche an die Verfahren für deren Herstellung. Die bei Nikon eingesetzte laserbasierte Lithographie­technik nutzt spezielle optische Linsen und Belichtungs­masken, um kleinste Strukturen in ein lichtempfindliches Substrat zu schreiben. Für eine gleichbleibend hohe Qualität des Lithographie­verfahrens muss genau bekannt sein, wieviel des eingestrahlten Laserlichts in den Linsen sowie deren Beschichtung absorbiert und in Wärme umgewandelt wird. Dazu greift Nikon bereits auf eine photo­thermische Methode des Leibniz-IPHT zurück: die laser­induzierte Teststrahl­ablenkung (engl. laser induced deflection – LID). Sie gehört zu den weltweit führenden absoluten Techniken, die selbst sehr geringe Absorptionen von weniger als ein Millionstel der eingestrahlten Laser­leistung erfassen.

Nun ermöglicht ein patentiertes Sandwich-LID-Messkonzept des Instituts eine einfachere Kalibration der Absorptions­messung sowie einen teilweise enormen Sensitivitäts­gewinn. Der IPHT-Wissenschaftler Christian Mühlig beschreibt die Vorteile der Methode. „Damit können wir die bisher zum Teil sehr teuren und aus empfindlichen Materialien hergestellten Kalibrier­proben durch preiswertes und leicht zu bearbeitendes Aluminium ersetzen. Anders als bei alternativen photo­thermischen Verfahren, müssen wir für die absolute Kalibrierung die genaue Zusammensetzung des Untersuchungs­materials und dessen photo­thermische Eigenschaften nicht mehr im Vorfeld kennen. Für die Produktion im industriellen Maßstab wie bei Nikon bedeutet das Geld- und Zeitersparnis.“

Die Einrichtung des Messplatzes bei Nikon erfolgt in Kooperation mit der Firma Speck Sensor­systeme GmbH in Jena. Das Leibniz-IPHT übernimmt die Konzeption, den Aufbau und den Test des LID-Messgeräts sowie die Überführung der Technologie in die Produktionskontrolle. Die Speck Sensor­systeme GmbH liefert die Hard- und Software für die Ansteuerung und die auf erprobten IPHT-Routinen basierende Daten­erfassungs- und Auswerte­software. Die Qualifikation der LID-Messtechnik für die Anforderungen bei Nikon erfolgte über eine bereits mehrere Jahre andauernde Kooperation. In den kommenden Jahren soll die Nutzung der LID-Technologie bei Nikon ausgeweitet werden.

IPHT / DE

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