ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ

ЭЛЛИПСОМЕТРИЯ

ЭЛЛИПСОМЕТРИ́Я, совокупность методов изучения поверхностей жидких и твердых тел по состоянию поляризации светового пучка, отраженного этой поверхностью и преломленного на ней. Традиционно эллипсометрия используется для измерения толщины пленок, в частности эпитаксиальных в полупроводниковой практике. Для этого необходимо, чтобы отражение света от слоистой структуры сопровождалось интерференционным эффектом. Это происходит, когда падающее излучение отражается не только от границы структура-воздух, но и от границы слоев., т. е. верхний слой должен быть прозрачным в используемом интервале длин волн, а оптические постоянные верхнего слоя и подложки в данном спектральном диапазоне различны.
В эллипсометрии используется оптическая часть электромагнитного спектра широкого диапазона от далекой инфракрасной ИК-области (от 300мкм) до далекой ультрафиолетовой области (0,03 мкм), включая видимый диапазон. В каждом конкретном случае измерения обычно проводятся на одной длине волны. В качестве первичного излучения обычно используется высокопараллельное квазимонохроматическое излучение (чаще лазерное), характеризующееся узкой спектральной линией. При отражении поляризованной электромагнитной волны на границе раздела двух сред, имеющих различные оптические характеристики, меняется амплитуда и фаза электромагнитной волны.
Эллипсометрия может использоваться для измерения толщин различных поверхностных слоев с оптическими свойствами, отличными от свойств идеально отражающей подложки, например, слоев естественного окисла на поверхности кремния, нарушенных слоев после финишных процессов механической обработки, а также для определения показателя преломления различных диэлектрических покрытий.
Непосредственно на эллипсометрах измеряют, ставя в определенное положение поляризатор и анализатор ( в положение интерференционного экстремума – минимума отраженного луча), некоторые угловые величины и ( их значения получают прямо в процессе измерения) и по ним с помощью специальных номограмм или путем рассчетов определяют или толщины, или параметры верхних слоев с отличными от подложки оптическими свойствами.
Эллипсометрические измерения в видимом диапазоне длин волн света используются для оценки некоторых типов гетероструктур, например, структуры кремний-на-сапфире, поликристаллический кремний-диэлектрик-кремний, эпитаксиальные структуры феррит-гранатов, для определения параметров некоторых диэлектрических пленок.
Оптическая эллипсометрия является неразрушающим бесконтактным высокочувствительным методом, не требующим специальной подготовки образцов. Разрешающая способность метода по толщине – 1 нм.