ELIAS Spektrometer

Weltweit spektral höchstauflösendste, kommerzielle Echelle-Spektrometer-Serie mit Littrow-Anordnung – für die spektrale Vermessung von Emission- und Absorptionslinien insbesondere in der Excimerlaser-Lithographie.

  • Intensitätsdynamik von bis zu 4 Größenordnungen
  • Spektral höchstauflösend (2,5 Mio.-10 Mio.)
  • Sehr hohe Abbildungsqualität
  • Einfache und wartungsarme Bedienung
  • Motorisierte Optomechaniken

Aufbau

Die ELIAS Emission Line Analyzing Spectrometer Modelle gehören zu einer weltweit einzigartigen Monochromator-Serie, mit denen eine spektral hochauflösende quantitative Vermessung schmalbandiger Laserlinien bei einer Intensitätsdynamik von bis zu vier Größenordnungen möglich ist. Durch den Einsatz einer CCD-Kamera mit einem Signal-zu-Rausch-Verhältnis von bis zu 40.000 können die Linienprofile innerhalb ihrer spektralen Umgebung simultan detektiert werden. Das patentierte optische Design auf Basis eines Echelle-Gitters verfügt über eine annähernd beugungsbegrenzte Abbildungsqualität bei gleichzeitig ausreichend hoher Lineardispersion um die Halbwertsbreiten der Linien bei den typischen Pixel-Breiten der Zeilendetektoren noch mit 5 bis 10 Pixeln auflösen zu können.
ELIAS optisches Setup

Die Verwendung eines 360 mm breiten Echelle-Gitters innerhalb einer Littrow-Anordnung erlaubt je nach ELIAS-Ausführung den einfachen, zweifachen oder sogar vierfachen Durchgang. Dies gestattet entweder eine ausgesprochen präzise Liniencharakterisierung mit extrem hohem Auflösungsvermögen oder eine größere Inspektionsbereichsanalyse mit reduziertem Auflösungsvermögen und höherer Empfindlichkeit. Durch einen 2,5 m offaxis Paraboloidspiegel und eine nachgeordnete anamorphotische Vergrößerungsoptik mit einem tangentialen Abbildungsmaßstab von 4:1 wird eine Kamera-Brennweite von 10 m erreicht.

Die ELIAS-Spektrometer sind thermisch und mechanisch äußerst stabil und verfügen über vollständig motorisierte Optomechaniken für eine automatische Fokussierung und Ausrichtung des Spektrums auf den Detektor. Durch den Einsatz von Reflexionsoptiken mit Breitband-UV-Schichten werden chromatische Aberrationen vermieden. Die Einkopplung der Strahlung in das Spektrometer erfolgt über eine SMA-Faser oder durch eine reine Reflexions-Transferoptik.

Mit der mitgelieferten Software Sophi werden sämtliche Funktionen der Spektrometer-Detektor-Einheit über eine intuitiv zu bedienende grafische Benutzeroberfläche gesteuert. Ein Scan-Messmodus ermöglicht das sequentielle Messen eines größeren Wellenlängenbereichs, der größer ist als der jeweils freie Spektralbereich des Spektrometers. Eine optionale LabVIEW Bibliothek ermöglicht die komplette Fernsteuerung des ELIAS und damit die Integration in komplexe Prüfplätze.

Modelle

Der optische Aufbau ist in allen Modellen der ELIAS-Serie mit der Standardausführung ELIAS I identisch.

ELIAS I: Standardmodell der ELIAS-Serie.

ELIAS II: ELIAS-Modell mit einem wesentlich höheren spektralen Auflösungsvermögen, schnellen Shutter und hochauflösenden, stärker gekühlten Detektorsystem für verbesserte zeitaufgelöste Messungen bei höherem Signal-Rausch-Verhältnis.

ELIAS III: Weiterentwicklung des ELIAS II mit integriertem Reflektor, durch den eine vierfache Nutzung des Echelle-Gitters und somit eine Verdopplung der spektralen Auflösung eines ELIAS II erreicht wird.

ELIAS LD: Low Dispersion ELIAS-Modell, bei dem die Halbwertsbreiten der Linien nicht mehr mit 5 bis 10 Pixeln aufgelöst sind. Der freie Spektralbereich kann dadurch mehr als verdreifacht werden ohne das spektrale Auflösungsvermögen gegenüber dem ELIAS I wesentlich zu verringern.

WAVEMETER: ELIAS I-Modell für die Bestimmung der Absolutwellenlänge 193 nm.

ELIAS Portable: Portables ELIAS I-Modell mit hoher Dämpfung für den Transport unter raueren Bedingungen ohne Beeinträchtigung der optischen Justierung.

ELIAS VUV: Vakuumgekapseltes ELIAS I-Modell für die Messung von F2-Lasern mit 157 nm Wellenlänge.

Modell ELIAS I
ELIAS VUV
ELIAS Portable
ELIAS II ELIAS III ELIAS-LD WAVEMETER
Durchgang einfach doppelt doppelt vierfach einfach doppelt
Wellenlänge [nm] λsimul [pm] λsimul [pm] λsimul [pm] λsimul [pm] λsimul [pm] λsimul [pm] λsimul [pm]
157 45 14 152 49
193 48 15 16,4 8,4 170 52 50
248 64 20 22,5 11,5 227 71
266 73 25 29,7 15 275 92
532 146 49 59,4 29,9 551 185
766 244 82 92,5 47,5 846 293
1.064 292 98 200 101 626
Wellenlänge [nm] FWHM [pm] FWHM [pm] FWHM [pm] FWHM [pm] FWHM [pm] FWHM [pm] FWHM [pm]
157 0,254 0,083 0,31 0,10
193 0,283 0,086 0,060 0,022 0,34 0,11 0,34
248 0,376 0,117 0,082 0,032 0,46 0,15
266 0,428 0,147 0,112 0,042 0,55 0,19
532 0,856 0,294 0,225 0,084 1,10 0,37
766 1,400 0,482 0,339 0,130 1,70 0,59
1.064 1,711 0,588 0,450 0,165 1,25

 

Technische Änderungen ohne Vorankündigung vorbehalten

Spezifikationen

Optisches Design Echelle-Monochromator in Littrow-Anordnung
Öffnungsverhältnis f/50
Genauigkeit der Wellenlängenskala besser als ± 5 pm nach Kalibrierung mit interner Quecksilberlampe
Detektor CCD – ELIAS I: 1.024 px; ELIAS II/III: 2.048 px
Belichtungszeit, min. ELIAS I: 18 ms; ELIAS II/III: 2 ms
Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) bei Aussteuerung bis 40.000, besser 10.000 (40 dB)
Rel. Pixeldispersionsfehler 0,2 fm für 193 nm mit doppeltem Durchgang (abhängig von Wellenlänge)
Dynamikbereich 16 Bit AD-Wandlung, realistisch ca. 33.000:1
Lichteinkopplung Faser außer ELIAS-VUV (Spiegeloptik)
Wellenlängenkalibrierung mit interner Quecksilberlampe (253,652 nm)
Computer PC incl. TFT mit Microsoft Windows
Software Sophi, LabVIEW Bibliothek optional
Abmessungen ohne Detektor (L x B x H) (1.400 x 310 x 250) mm ELIAS II
Gewicht ohne Detektor 50 kg
Besonderheiten integrierter mechanischer Shutter

 

Technische Änderungen ohne Vorankündigung vorbehalten

Spektren

ELIAS I
ELIAS I 193 nm Slit Single SpektrumELIAS I Laser-Spektrum @ 193 nm einfacher Durchgang
ELIAS I 193 nm Slit Double SpektrumELIAS I Laser-Spektrum @ 193 nm doppelter Durchgang
ELIAS I Hg Single SpektrumELIAS I Hg-Spektrum @ 253 nm einfacher Durchgang
ELIAS I Hg Double SpektrumELIAS I Hg-Spektrum @ 253 nm doppelter Durchgang
ELIAS II
ELIAS II 193 nm Slit Double SpektrumELIAS II Laser-Spektrum @ 193 nm doppelter Durchgang
ELIAS II Hg Double SpektrumELIAS II Hg-Spektrum @ 253 nm doppelter Durchgang
ELIAS III
ELIAS III 193 nm Single SpektrumELIAS III Laser-Spektrum @ 193 nm einfacher Durchgang
ELIAS III 193 nm Double SpektrumELIAS III Laser-Spektrum @ 193 nm doppelter Durchgang
ELIAS III Hg-SpektrumELIAS III Hg-Spektrum @ 253 nm

Anwendungen

  • Excimerlaser-Lithographie
  • Vermessung der spektralen und zeitlichen Stabilität von Diodenlasern, Festkörperlasern und Emissionslinien von Lampen
  • Präzise Bestimmung der Absolutwellenlänge
  • LIBS – laserinduzierte Plasmaspektroskopie


Zubehör

Faser

Faser
Multimode-Quarz-Fasern für Laser und Spektrometer Einkopplung