Optische Spektroskopie mit dispersiven Spektrometern
Grundlagen - Bausteine - Systeme - Anwendungen

Diese Seite ist die Zusammenfassung von Kapitel 2 des Buchs
"Applications of Dispersive Optical Spectroscopy Systems",
ISBN 9781628413724, beim SPIE-Verlag, Bellingham, WA, USA

Anwendung-E1
Spektroskopische Ellipsometrie und Polarisationsmessung


Diese Seite enthält das Inhaltsverzeichnis, die Kurzzeichen und Symbole, Umrechnungen, sowie die Gleichungen und Formeln, die Details sind exclusiv im Buch.

E1.0 Einleitung
E1.0.1 Anwendungen der Spektral-Ellipsometrie (SE)
E1.0.2 SE-System für Forschungsanwendungen und Produktdefinition

Blockbild eines modernen SE

Grafik E1.1A Blockbild eines forschungsorientierten SE-Systems.

Grafik E1.1B Polarisiertes und Zirkulares Licht

Grafik E1.1B demonstriert das Verhalten polarisierten Lichts hinter einem rotieren Polarisator.
Hinweis: zu dem Thema zirkulare Polarisation gibt es eine empfehlenswerte, animierte Lehrseite von András Szilágyi: http://www.enzim.hu/~szia/emanim/emanim.htm. Sie ist in in ungarisch, deutsch und englisch wählbar und kann heruntergeladen werden.

E1.1 Einleitung
Zusammenfassung von Seite 2: Grundlagen der Messdatenerfassung, basierend auf den Fresnel´schen Gleichungen.

F43:   oder in der Darstellung

Die komplexe Größe r wird in einem System mit Polarisator - Probe - Kompensator - Analysator bestimmt durch

F44

In einem SE-Gerät mit rotierendem Polarisator, ohne Kompensator und mit programmierten Analysator entsteht der Messwert aus:

F45
dabei werden nach der Messung die Koeffizienten
a und b nach Hadamard ausgewertet und führen zu  tg Y und cos D.

F46:

Mit optimal arbeitenden Geräten und guten Proben können Schichten mit einer absoluten Genauigkeiten von 0,1 nm in der Dicke und
0,0005 in n und k bestimmt werden.

Abschätzung, ob eine Messaufgabe mit Ein-Wellenlängen-Ellipsometrie (SWE) oder
besser mit SE gemessen wird. Gerätetechnik in der SE.

Gerätetechnik in der SE. Grafik, praktisch identisch zu der oben gezeigten Grafik E1.1

Gerätetechnik in der SE. Messdatenerfassung, Datenwandlung und -darstellung.

Paralleles Messen mehrerer Wellenlängen.Paralleles Messen mehrerer Wellenlängen. Datenreduktion mit Fokus auf die diversen Anwendungen und Materialien. Grenzen der SE-Methode und Begründung.

Beschreibung von Ex-situ-Anwendungen, Foto eines Ex-situ-Gerätes für Ellipsometrie, Reflexions-, Transmissionsmessung und Lichtstreuung.
Wenn alle Methoden angewendet werden sollen, müssen alle vier Signalparameter nach Stokes gemessen werden, dies geht nur einem Gerät, das mit einem programmiert zuschaltbaren Kompensator ausgerüstet ist, damit auch die Vorzeichen der Winkelfunktionen berechnet werden können:

F47:  

Ein wichtiger Parameter ist der Grad der Polarisation P des Lichtes nach der Probe, denn er bestimmt einerseits die Genauigkeit der Auswertung und ist andererseits für Rauhigkeitsauswertungen nötig:

F48:    

Beschreibung von In-situ-Anwendungen. Typische Messkurven zeigen den Einfluss des Einstrahlwinkels und die Interferenzstrukturen des Mess-Spektrums als Funktion der Schichtdicke.

Weitere typische Messkurven zeigen wozu Referenzproben gut sind, die Messung nativer Oxide und die Messung an Polymerschichten.

Weitere typische Messkurven zeigen Spektren an 3/5-Heterostrukturen und ein Beispiel zur IR-SE-Anwendung.

E1.12 Erweiterungen der spektroskopischen Ellipsometrie (SE)
E1.13 Erweiterung ins tiefe UV

SE-System für das UV

Grafik E1.13: UV-SE-System.

E1.14 Erweiterung ins IR

Grafik IR-SE

Grafik E1.14: IR-SE-System.

Alle Urheberechte für  "spectra-magic.de" und  "Optische Spektroskopie mit dispersiven Spektrometern Grundlagen - Bausteine - Systeme - Anwendungen" liegen bei Wilfried Neumann, D-88171 Weiler-Simmerberg.Status: April 2012, komplett.