Optische Gasdiagnostik mit abstimmbaren Diodenlasern
In den letzten Jahren wurden im Bereich der nahinfraroten Halbleiterlaser umfangreiche Fortschritte gemacht. Diese Laser kamen als Lichtquellen im Bereich der Telekommunikation und in Hochgeschwindigkeits-Rechnernetzen sowie bei der optischen Datenspeicherung zum Einsatz. Die kleine Baugröße und die modulare Flexibilität abstimmbarer Diodenlaser haben zudem den Weg für eine neue Generation von kompakten und verlässlichen Gassensoren geebnet. Die Molekülabsorptionsspektroskopie im nahen Infrarot ist einer der am schnellsten wachsenden Anwendungsbereiche abstimmbarer Diodenlaser. Die Entwicklung von optischen Sensoren, die auf abstimmbaren Diodenlasern basieren, wurde zuerst durch den wissenschaftlichen Forschungsdrang vorangetrieben. Erst kürzlich haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik versucht, die Technologie der laseroptischen Sensoren aus dem Bereich der Überwachung der Luftverschmutzung auf industrielle Prozesse zu übertragen. Durch die gestiegene Komplexität der Halbleiterfertigung ist die prozessgekoppelte Analyse von hochreinen Gasen ein zentraler Punkt bei der Automatisierung der Prozesskontrolle. Das optische Spektrometer, das während des ASSYST-Projekts entwickelt wurde, stellt eine interessante Alternative zu den herkömmlichen Möglichkeiten der Prozesskontrolle dar, die auf der Überwachung des Kammerdrucks, des Gasflusses, der Vorwärtsleistung und der reflektierten Leistung basieren. Während im Rahmen einer indirekten Prozesskontrolle wichtige Aspekte der Halbleiterfertigung eventuell nicht erkannt werden können, weist das Nahinfrarot-Spektrometer gegenüber Sauerstoff und Dämpfen eine extrem hohe Empfindlichkeit auf. Neben der Detektion von Sauerstoff, der durch die Aufspaltung von Wasser entstehen oder durch Ausgasungen aus den Wänden des Vakuumreaktors eingebracht werden kann, können mit diesem Spektrometer auch Spuren von unerwünschten Gasen wie Schwefelwasserstoff (H2S) nachgewiesen werden. Zudem ermöglicht der modulare Aufbau des Spektrometers eine Auswahl mehrerer spektroskopischer Komponenten und eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Systems, um die Anforderungen spezieller Anwendungen zu erfüllen.