Преимущества спектроскопической эллипсометрии

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.