15.02.2022

Ultrahelles weißes Licht

Weißlichtlaser scheint eine Million mal heller als die Sonne – interessant für Chipproduktion und Mikrobiologie.

Ein neuer leistungsstarker Weißlichtlaser soll die Qualitäts­kontrolle in der Halbleiter­industrie beschleunigen und in der Mikrobiologie für eine engmaschigere Kontrolle von Toxizitäts­tests sorgen. In einem Schritt ermöglicht dieser die beidseitige Charakterisierung von Oberflächen und lässt sich in Produktions­ketten eingliedern. Die Technologie wurde am Fraunhofer-Anwendungs­zentrum für Optische Messtechnik und Oberflächen­technologien (AZOM) und der West­sächsischen Hochschule Zwickau (WHZ) im Rahmen einer Doktor­arbeit entwickelt.

Abb.: Die neue Weißlicht­laser-Quelle ermöglicht es Tobias Baselt,...
Abb.: Die neue Weißlicht­laser-Quelle ermöglicht es Tobias Baselt, Zell­veränderungen in Echt­zeit zu erfassen. (Bild: Fh.-IWS)

Die optische Leistung von Weißlichtlaser in der Messtechnik zu erhöhen, auf dieses Hauptziel hat Tobias Baselt im Rahmen seiner Dissertation hingearbeitet. Dabei sollten Kosten, Zeit und Fehler zum Beispiel in der Chipproduktion oder in der Mikrobiologie minimiert werden. Dafür untersuchte der Wissenschaftler die Anwendung von Weißlicht­laser-Quellen in zwei verschiedenen Messverfahren. Entstanden ist eine neue Lichtquelle, die eine Million mal heller scheint als die Sonne und die sich problemlos in Fertigungs­prozesse eingliedern lässt – ganz ohne diese anzuhalten oder eine Ausschleusung von Proben zu benötigen.

Heute leitet Baselt die Gruppe Optische Fasertechnologie am Fraunhofer AZOM und ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Fakultät Physikalische Technik der WHZ. „In meiner Doktorarbeit habe ich die Anwendung speziell entwickelter Laserquellen mit weißem Laserlicht untersucht, die im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik besonders leistungsstark und daher sehr interessant für mikrobiologische und industrielle Messverfahren sind“, erklärt er.

Gerade in kostenintensiven Herstellungs­prozessen der Halbleiterindustrie, wie etwa der Chipfertigung, ließen sich somit deutliche Einsparpotenziale erzielen. Denn Baselt stellte unter Beweis, dass das Weißlichtlaser-Verfahren Qualitätskontrollen von Halbleiter­elementen schneller durchführen kann. Durch die Intensität der Lichtquelle können beispielsweise das Oberflächen­profil, tiefer­liegende Strukturen und sogar die Rückseite von Mikrochips in einem Vorgang charakterisiert werden.

Auch die Mikrobiologie könnte von der entstandenen Lichtquelle profitieren, etwa bei der Untersuchung von Zellkulturen. Dabei wird der Weißlicht­laser, in der Fachsprache auch Superkontinuumsquelle genannt, für einen kurzen Moment auf die Zelle fokussiert. Die Intensität dieser Lichtquelle ermögliche die Darstellung kleinster Zellstrukturen, ohne sie zu zerstören. Mit diesem Messverfahren können Zellen in Echtzeit überwacht und damit die Früherkennung von Zell­veränderungen sowie Zellschäden erkannt werden. Wo es bislang lediglich möglich war, diese zu festen Zeiten zu zählen, ermöglicht es die Lösung von Tobias Baselt, deren Zustände nichtinvasiv zu erfassen oder gar zu beeinflussen. Gerade in Bioreaktoren oder bei Toxizitäts­tests von Medikamenten wird so eine engmaschige Wirkungskontrolle möglich. In den nächsten Schritten sollen die Ergebnisse aus dem Labor für die Einbindung in industrielle Prozesse näher untersucht und weiterentwickelt werden.

Fh.-IWS / DE

 

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