SolidSpec-3700i/3700i DUV UV-VIS-NIR Spektrophotometer

Hohe Empfindlichkeit

Beziehung zwischen Detektoren und Messbereich

Der Photomultiplier-Röhrendetektor kann im Bereich von 700 nm bis 1000 nm auf den InGaAs-Detektor umgeschaltet werden (die voreingestellte Schaltwellenlänge beträgt 870 nm). Der InGaAs-Detektor kann auf einen PbS-Detektor im Bereich von 1600 nm bis 1800 nm umgeschaltet werden (die Standardschaltwellenlänge ist 1650 nm).

Für die Messung von optischen Teilen ist eine hohe Genauigkeit für Transmission und Reflexion erforderlich. Das SolidSpec-3700i/3700i DUV verfügt über drei Detektoren, die den Bereich von Ultraviolett bis Nah-Infrarot abdecken. Die Empfindlichkeit im nahen Infrarotbereich wird durch die Verwendung sowohl von InGaAs- als auch von gekühlten PbS-Detektoren deutlich erhöht. Hochpräzise und hochempfindliche Spektren sind vom Ultraviolett bis zum nahen Infrarot erhältlich. Für die Messung von optischen Teilen ist eine hohe Genauigkeit für Transmission und Reflexion erforderlich. Das SolidSpec-3700i/3700i DUV verfügt über drei Detektoren, die den Bereich von Ultraviolett bis Nah-Infrarot abdecken. Die Empfindlichkeit im nahen Infrarotbereich wird durch die Verwendung sowohl von InGaAs- als auch von gekühlten PbS-Detektoren deutlich erhöht. Hochgenaue und hochempfindliche Spektren sind vom Ultraviolett bis zum nahen Infrarot erhältlich.

Konventionelle Spektrophotometer haben einen Photomultiplier-Röhrendetektor für den ultravioletten und sichtbaren Bereich und einen PbS-Detektor für den Nahinfrarotbereich verwendet. Keiner der beiden Detektoren hat jedoch in der Nähe der Detektorumschaltung eine hohe Empfindlichkeit, was eine hochempfindliche Messung in diesem Bereich verhindert. Die SolidSpec-3700i/3700i DUV ermöglichen hochempfindliche Messungen im Umschaltbereich durch die Verwendung eines InGaAs-Detektors, wie in der Abbildung links dargestellt.

Breiter Messwellenlängenbereich (SolidSpec-3700i DUV)

Die Entwicklung einer präzisen Laserbearbeitung mit einem Ultraviolettlaser, wie z.B. einem ArF-Excimerlaser, erhöht die Anforderungen an Transmissions- oder Reflexionsmessungen von optischen Teilen im tiefen Ultraviolettbereich. Das SolidSpec-3700i DUV(Anm.1) ermöglicht Messungen im Bereich von 175 nm bis 2600 nm(Anm.2) mit einer Ulbrichtkugel und im Bereich von 165 nm bis 3300 nm(Anm.3) durch Montage der optionalen Direktdetektionseinheit DUV. Mit dieser zusätzlichen Einheit ist nun der weite Bereich vom tiefen Ultraviolett bis zum nahen Infrarot messbar.

Sauerstoffmoleküle in der Atmosphäre absorbieren ultraviolettes Licht unter 190 nm. Um die störenden Sauerstoffmoleküle zu entfernen, ist eine Stickstoffgasspülung sowohl für den optischen als auch für den Probenraum erforderlich. Da das SolidSpec-3700i DUV über Spüleinlässe für jede Kammer verfügt, ist eine effiziente Stickstoffgasspülung möglich, so dass die für die Spülung nach dem Probenaustausch benötigte Zeit reduziert und eine hohe Empfindlichkeit mit geringerem Streulicht im tiefen UV-Bereich erreicht wird.

Materialien, die kein tief ultraviolettes Licht absorbieren, müssen als Fenstermaterial für den Detektor und als Material für die Innenseite der Ulbrichtkugel verwendet werden, um eine Leistung im tief ultravioletten Bereich zu ermöglichen. Das SolidSpec-3700i DUV verwendet einen PMT-Detektor mit Quarzglas als Fenstermaterial und eine Ulbrichtkugel mit Harz, das hochreflektierende Eigenschaften im tiefen Ultraviolettbereich aufweist, als Innenmaterial.

Hinweis 1) Um den Bereich unter 190 nm mit dem SolidSpec-3700i DUV zu messen, ist eine Stickstoffgasspülung erforderlich, um Interferenzen von Sauerstoffmolekülen innerhalb des SolidSpec-3700i DUV zu entfernen.
Hinweis 2) Der messbare Bereich für das SolidSpec-3700i beträgt 240 nm bis 2600 nm.
Hinweis 3) Der messbare Bereich für SolidSpec-3700i mit der optionalen Direktdetektionseinheit beträgt 190 nm bis 3300 nm.

Große Probenkammer

Das SolidSpec-3700i & 3700i DUV haben große Probenkammern, die es ermöglichen, große Proben ohne Probenzerstörung zu messen. Ihre Innenabmessungen betragen 900B × 700T × 350H mm. Ein Probenmaximum von 700B × 560T × 40H mm kann im Probenraum eingestellt werden und ein gesamter Probenbereich von 12 Zoll oder 310 × 310 mm ist durch die Montage des automatischen X-Y-Tisches (Option) messbar. Der vertikale optische Pfad ermöglicht die Durchführung von Transmissions- oder Reflexionsmessungen an großen Proben.

Dreidimensionaler optischer Pfad

Der dreidimensionale Strahlengang ermöglicht die zerstörungsfreie Messung von großen Proben, ohne dass diese kleiner geschnitten werden müssen. Im optischen Pfad der Vorgängermodelle reiste das Licht nur horizontal, aber die neuen Modelle verfügen über einen dreidimensionalen optischen Pfad (U.S.-Patent 6583872), bei dem das Licht auch in vertikaler Richtung wandert. Die Proben können horizontal platziert werden, was die Platzierung großer Proben erleichtert.

Eine große Auswahl an Zubehör, wie z.B. absolute und relative Spiegelreflexionsvorsätze, die für den SolidSpec-3700i/3700i DUV entwickelt wurden, erweitern den Anwendungsbereich. Automatische Messungen können mit dem optionalen automatischen X-Y-Tisch durchgeführt werden, indem die Intervalle und Drehwinkel für die Probe eingegeben werden.

Automatische Messung (Automatischer X-Y-Schlitten)

Der automatische X-Y-Tisch, der für das SolidSpec-3700i/3700i DUV entwickelt wurde, ermöglicht automatische Messungen für die im Voraus festgelegten Punkte unter Aufrechterhaltung der Stickstoffgasspülung.

Direkte Messung von flüssigen Proben und festen Proben ohne Ulbrichtkugel (Direct Detection Unit)

Das SolidSpec-3700i/3700i DUV misst Proben mit einer Ulbricht-Kugel als Standard-Detektionssystem. Einige Proben erfordern jedoch eine Messung ohne Verwendung einer Ulbrichtkugel. Für genau solche Fälle wurde die Direct Detection Unit geschaffen. Durch den Einbau der Direct Detection Unit (DDU-DUV) in das SolidSpec-3700i DUV sind Messungen bis zu 165 nm (Hinweis) möglich. Messungen mit der Direct cDetection Unit können durch einfaches Umschalten eines Spiegels durchgeführt werden.

Hinweis: Für Messungen unter 190 nm mit dem SolidSpec-3700i DUV ist eine Stickstoffgasspülung erforderlich, um störende Sauerstoffmoleküle innerhalb des SolidSpec-3700i DUV zu entfernen. Der messbare Bereich für das SolidSpec-3700i mit der optionalen Direktdetektionseinheit beträgt 190 nm bis 3300 nm.

Applikationen

Vergleich von 2-Detektor- und 3-Detektor-Modellen

Neben der Photomultiplierröhre (PMT) und gekühlten PbS-Detektoren wird neu ein InGaAs-Detektor verwendet.
Dies führt zu weniger Rauschen als das Modell mit zwei Detektoren (PMT und PbS), insbesondere in dem vom InGaAs-Detektor detektierten Bereich (900 bis 1600 nm).

Hochpräzise Messung mit minimiertem Detektorumschaltrauschen und Bump

Durch die Detektorumschaltung verursachte Geräusche und Unebenheiten werden minimiert, um eine genaue Messung zu gewährleisten.

Ulbrichtkugel für Messungen im tiefen Ultraviolett

Spektren mit geringem Rauschen können sogar für Wellenlängen nahe 190 nm erhalten werden, die mit einem normalen Spektrophotometer nur schwer genau zu messen sind. Die Fähigkeit, Spektren in diesem Wellenlängenbereich zu messen, ist besonders hilfreich bei der Messung von Halbleitermaterialien, die für ArF-Excimerlaser verwendet werden.

Die 100% Basislinienspektren, die auf dem SolidSpec-3700i DUV mit einer Ulbrichtkugel für die Tief-Ultraviolett-Messung und dem SolidSpec-3700i mit einer normalen Ulbrichtkugel gemessen wurden, sind in der linken Abbildung dargestellt.

Applikation für den tief ultravioletten Bereich

Um hochpräzise Messungen im tiefen UV-Bereich durchführen zu können, sind eine ausreichende Lichtmenge und ein signifikant geringes Streulicht erforderlich. Das mit der Direct Detection Unit DDU-DUV (Option) gemessene Transmissionsspektrum einer Silica-Platte ist in der linken Abbildung dargestellt. Im ultravioletten Bereich sind Spektren mit deutlich geringerem Rauschen erhältlich.