What is Ellipsometry?

Deze zelfstudie van J. A. Woollam is een inleiding tot ellipsometrie voor iedereen die meer wil weten over ellipsometrie en de toepassingen ervan. Deze handleiding is geschreven met de beginnende gebruiker in gedachten, maar ervaren ellipsmeters zullen ook baat hebben bij de informatie die in deze bespreking wordt gegeven.

Wat is ellipsometrie?

Ellipsometrie meet een verandering in polarisatie als licht weerkaatst of uitzendt vanuit een materiaalstructuur. De polarisatieverandering wordt weergegeven als een amplitudeverhouding, Ψ, en het faseverschil, Δ. De gemeten respons is afhankelijk van de optische eigenschappen en de dikte van de afzonderlijke materialen. Elipsometrie wordt dus hoofdzakelijk gebruikt om de dikte van de film en de optische constanten te bepalen. Het wordt echter ook toegepast om samenstelling, kristalliniteit, ruwheid, doteringsconcentratie en andere materiaaleigenschappen te karakteriseren die geassocieerd worden met een verandering in optische respons.

Sinds de jaren zestig, toen ellipsometrie zich ontwikkelde om de gevoeligheid te bieden die nodig is om lagen op nanometerschaal te meten die in de micro-elektronica worden gebruikt, is de belangstelling voor ellipsometrie gestaag gegroeid. Vandaag de dag zijn de toepassingen uitgebreid tot fundamenteel onderzoek in de natuurwetenschappen, halfgeleider- en gegevensopslagoplossingen, platte beeldschermen, communicatie, biosensoren en optische coating industrieën. Dit wijdverbreide gebruik wordt verklaard door de toegenomen afhankelijkheid van dunne films op vele gebieden en de flexibiliteit van ellipsometrie om de meeste materiaaltypes te meten: diëlektrica, halfgeleiders, metalen, supergeleiders, organische stoffen, biologische coatings, en composieten van materialen.

Deze tutorial geeft een fundamentele beschrijving van ellipsometrie metingen samen met de typische data-analyse procedures. De primaire toepassingen van ellipsometrie worden ook besproken.