Определение оптических констант и толщины органических тонких пленок является основной частью наших исследований, а эллипсометрия — основным методом определения этих величин. Эллипсометр на сайте http://ckp-miet.ru/equipment/13/, чувствителен к нескольким характеристикам материала, такие как
- Толщина слоя
- Оптические константы (показатель преломления и коэффициент экстинкции)
- Шероховатость поверхности
- Сочинение
- Оптическая анизотропия
Для целей нашего исследования нас больше всего интересует определение толщины пленки, оптических констант и оптической анизотропии. Информация, полученная из данных эллипсометрии, используется для анализа результатов других экспериментов.
Основы
Обычно с помощью эллипсометра собираются три типа данных: интенсивность пропускания и отражения и, конечно же, эллипсометрия.
Спектроскопическая эллипсометрия является неинвазивной, неразрушающей, бесконтактной и позволяет пользователю определять несколько свойств пленки одновременно. Этот метод быстр и не требует пробоподготовки. Он также является точным, воспроизводимым, очень чувствительным к тонким пленкам толщиной менее 10 нм и охватывает широкий спектральный диапазон, обычно от 190 до 2100 нм. Спектроскопическая эллипсометрия применима практически к любому тонкопленочному материалу и идеально подходит для применения на месте.
Преимущества эллипсометрии
-
Измеряет соотношение двух значений
- Высокая точность и воспроизводимость (даже при слабом освещении)
- Контрольный образец не требуется
- Не так подвержен колебаниям рассеяния, лампы или продувки
-
Измеряет «фазу»
- Повышенная чувствительность, особенно к ультратонким пленкам (<10 нм)
- Предоставляет ДВА значения на каждой длине волны (дополнительная информация об образце)
-
Спектроскопическая эллипсометрия (СE)
- Больше информации — больше свойств пленки
- Данные на интересующих длинах волн (157 нм, 193 нм, 248 нм, 1550 нм и т. Д.)
- Спектроскопическая эллипсометрия с переменным углом
- Новая информация (другая длина пути), оптимизация чувствительности
-
Спектроскопическая эллипсометрия, как и все другие методы оптической метрологии, требует:
- Получение данных. Данные обычно собираются в зависимости от длины волны и угла падения.
- Построение оптической модели, которая описывает структуру образца, используя как можно больше информации об образце. Важно учитывать все слои в структуре образца.
- Получение теоретических данных из оптической модели, соответствующей экспериментальным данным.
- Сравнение полученных данных с экспериментальными данными. Неизвестные параметры в оптической модели, такие как толщина тонкой пленки или оптические константы, или и то, и другое, варьируются, чтобы попытаться получить «наилучшее соответствие» экспериментальным данным. Алгоритмы регрессии используются для изменения неизвестных параметров и минимизации разницы между сгенерированными и экспериментальными данными.
- Физические параметры образца, такие как толщина пленки, оптические константы, состав, шероховатость поверхности и т. д., получают после достижения хорошего «соответствия» экспериментальным данным.
Какие типы материалов можно измерить с помощью спектроскопической эллипсометрии?
Материалы, подходящие для спектроскопической эллипсометрии, включают полупроводники, диэлектрики, полимеры, органические вещества и металлы. Эллипсометрию также можно использовать для изучения границ раздела твердое тело-жидкость или жидкость-жидкость.
