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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Ellipsometer sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 2 Hersteller von Ellipsometer und deren Firmenranking.
Inhaltsübersicht
Ellipsometer sind berührungslose, zerstörungsfreie Instrumente zur Messung der Dicke dünner Schichten und der optischen Konstanten von Materialien anhand optischer Eigenschaften.
Die optische Konstante eines Objekts wird quantifiziert, indem Licht von einer Lichtquelle in einem Winkel auf das zu messende Objekt gestrahlt wird, das reflektierte Licht mit einem Sensor empfangen und die Änderung des Polarisationszustands gemessen wird. Obwohl es allgemein als Ellipsometer bezeichnet wird, lautet die korrekte Bezeichnung spektroskopisches Ellipsometer. Die Messung ist nicht möglich bei undurchsichtigen Folien, die kein Licht durchlassen oder bei rauen Oberflächen, die das Licht nicht ausreichend reflektieren.
Ellipsometer werden in erster Linie zur Messung optischer Konstanten und darauf aufbauend zur Messung der Schichtdicke verwendet. Da sie das reflektierte polarisierte Licht messen, können sie keine sehr dicken Objekte (1 mm oder weniger) messen, aber einige haben eine Auflösung im Bereich von 0,01 nm für dünne Filme, so dass sie oft verwendet werden, um die Dicke von dünnen Filmen mit hoher Präzision zu messen.
Sie können die optischen Eigenschaften von optischen Filmen wie verschiedenen Beschichtungen und Linsen sowie die Kristallinität, Zusammensetzung und optische Anisotropie der Materialien, aus denen der Film besteht, messen. Je nach Gerät können auch die optischen Eigenschaften von Flüssigkeiten gemessen werden.
Das von einer Lichtquelle in einem bestimmten Winkel projizierte Licht wird auf das zu messende Objekt (den Film) gestrahlt, und das reflektierte Licht wird von einem Lichtempfangssensor empfangen, um die Änderungen der Polarisation zu messen. Da das projizierte Licht bekannt ist, wird der Unterschied zwischen dem reflektierten Licht und dem empfangenen Licht Wellenlänge für Wellenlänge gemessen.
Das Ellipsometer kann den Brechungsindex (n) und den Extinktionskoeffizienten (k) des Lichts bestimmen, aber die Dicke (d), die n- und k-Werte des zu messenden Objekts werden im Voraus vorhergesagt und aus den angenommenen Daten wird ein optisches Modell erstellt, das mit den bei der Messung erhaltenen Daten verglichen und eine Anpassungsanalyse durchgeführt wird, um das Endergebnis zu berechnen. Diese Reihe von Modellbildung, Anpassungsanalyse usw. wird von dem im Ellipsometer installierten Analysesystem durchgeführt.
Wenn das angenommene optische Modell aus den oben genannten Gründen erheblich abweicht, werden auch die Messergebnisse erheblich abweichen.
Ellipsometer gibt es mit zwei Haupttypen von Lichtquellen: Laserlichtquellen mit einer Wellenlänge und spektroskopische Xenonlampenlichtquellen. Letztere können detailliertere Messungen durchführen, z. B. Mehrschichtanalysen und Messungen der Film-Film-Grenzen (Grenzflächen), haben aber Nachteile wie die Kalibrierung der Lichtquelle und höhere Gerätekosten.
Bei Ellipsometermessungen ist der Einbauzustand des zu messenden Objekts wichtig und ein Autokollimator ist vorgesehen, um zu messen, ob das Objekt waagerecht eingebaut ist. Der Einfallswinkel der Lichtquelle ist ebenfalls sehr wichtig, daher werden die Daten des Autokollimators mit dem Winkel der Lichtquelle (fester Wert) verglichen und zur Analyse verwendet.
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