基本原理

椭圆偏振法是一项应用于不同领域的通用技术。它在半导体、平板显示、光学镀膜、数据存储、通信、化学和生物应用领域被广泛接受用来进行研究和工业质量控制。这项灵敏的测量技术提供了无以伦比的薄膜测量能力,由于使用偏振光探测样品介电特性,还具有非破坏性的优点。

 

椭圆偏振光谱仪可以表征哪些薄膜特性?

通过分析从样品反射光线的偏振状态的变化,这项技术可以精确表征各种特性,包括:薄膜厚度、光学常数、化学组分、结晶度、各向异性和薄膜的均匀性。对于单层和复杂的多层膜,测定几埃米到几十微米的厚度是可行的。

Optical

椭偏方程

椭圆偏振法主要是测量感兴趣的样品反射回来的光束偏振态的变化。偏振态变化的准确特性由样品的特性(厚度和折射率)确定。实验数据通常表达为两个参量Y和D。样品上的入射光偏振态可以分解为s和p分量(s分量平行于样品表面振动,p分量平行入射面振动)。反射后的s分量和p分量强度表示为Rs和Rp。椭圆偏振法的基本方程写为:

 

这里,tanY是反射的振幅改变,D是相位变化。由于椭圆偏振法测量的两个值的比率(而不是任何一个的绝对值), 因此它非常稳定、精确(能够获得埃米级的精度),可重复性好。例如,它对散射和波动不敏感,并且不要求标样或校准。

椭圆偏振法的优点

  • 无损和非接触技术

  • 不需要样品制备

  • 固体和液体样品

  • 快速的薄膜厚度扫描(mapping

  • 单层和多层样品

  • 厚度小于10nm的超薄薄膜的精确测量