انحراف طيفي

واحدellipsometry الطيفيةمناسبة لأنّ مادّة مدى :

أشباه الموصلات ، عازل ، البوليمر ، المواد العضوية ، والمعادن ، متعدد الطبقات فيلم المواد ، الخ .

ثانياellipsometry الطيفيةالمعلمات التقنية :

ثالثاellipsometry الطيفيةالصناعات ذات الصلة :

أشباه الموصلات ، والاتصالات ، وتخزين البيانات ، طلاء البصرية ، عرض لوحة مسطحة ، والبحث العلمي ، والبيولوجيا ، والطب .

رابعاellipsometry الطيفيةكشف مدى :

1 ، في السنوات السابقة ، ellipsometry الطول الموجي هو واحد أو عدد قليل من الطول الموجي الطول الموجي المستقلة ، زوي هو نموذجي باستخدام الليزر أو قوس ضوء قوي الطيف تصفية مصدر الضوء أحادي اللون . معظم ellipsometers تعمل الآن في مجموعة واسعة من الأطوال الموجية في أطوال موجية متعددة ( عادة عدة مئات من الأطوال الموجية ، بالقرب من الاستمرارية ) . بالمقارنة مع واحد الطول الموجي ellipsometry ، متعدد الطول الموجي ellipsometry الطيفية لديها مزايا تحسين القدرة على الكشف عن طبقات متعددة ، وقياس معامل الانكسار من المواد إلى موجات الضوء مع أطوال موجية مختلفة ، وهلم جرا .

2 - نطاق طيفي ellipsometry هو 142nm إلى 33 ميكرومتر الأشعة تحت الحمراء الأشعة فوق البنفسجية العميقة . اختيار مجموعة من الأطياف يعتمد على خصائص المواد التي يجري قياسها ، سماكة الفيلم و قلق من الطيف . على سبيل المثال ، يستعمل كعامل إشابة التركيز له تأثير كبير على الخصائص البصرية الأشعة تحت الحمراء من المواد . قياس سماكة الفيلم يتطلب طاقة الضوء تخترق الفيلم للوصول إلى الركيزة ، ثم يتم الكشف عنها بواسطة كاشف . الطول الموجي الطويل هو أكثر ملاءمة لقياس سماكة الفيلم .

خامسامبدأ عمل ellipsometry الطيفيةس

1 - الهيكل الأساسي ellipsometry ويرد . معروف حالة الاستقطاب الضوء الساقط ، الضوء المستقطب ينعكس على سطح العينة ، قياس الضوء المنعكس من الاستقطاب ( السعة والمرحلة ) ، حساب أو تركيب خصائص المواد .

2 ، الحادث شعاع ( خطي الضوء المستقطب ) في المجال الكهربائي يمكن تقسيمها إلى اثنين من طائرات عمودية في ناقلات عنصر . ع شقة تحتوي على الضوء الساقط و الضوء المنبعث ، ق الطائرة هو عمودي على الطائرة . وبالمثل ، فإن الضوء المنعكس أو تنتقل الضوء هو عادة بيضاوي الشكل ضوء مستقطب ، وبالتالي فإن الصك يسمى ellipsometry . . . . . . . وصف مفصل من الضوء المستقطب يمكن الرجوع إلى وثائق أخرى . في الفيزياء ، تغيير الاستقطاب يمكن التعبير عنها في مجمع

3 ، حيث ، ∆و∆تصف السعة ومرحلة على التوالي . فريسنل الانعكاس على ع و ق الطائرة عن طريق وظائف معقدة ، على التوالي . التعبير الرياضي من العادي و RS يمكن الحصول عليها باستخدام معادلة ماكسويل الإشعاع الكهرومغناطيسي على مختلف المواد الحدود .

وحيث ϕ 0 هو زاوية السقوط ، ϕ 1 هو انكسار زاوية . زاوية السقوط هو زاوية بين شعاع الحادث و السطح الطبيعي للدراسة . عادة ، زاوية السقوط من ellipsometry يتراوح من 45 إلى 90 درجة . هذا يوفر حساسية * عند الكشف عن خصائص المواد . مؤشر الانكسار من كل طبقة متوسطة يمكن أن تكون ممثلة في الوظائف المعقدة التالية

وعادة ن يسمى معامل الانكسار ، ك يسمى معامل الخمود . اثنين من هذه المعاملات تستخدم لوصف كيف الضوء الساقط يتفاعل مع المواد . وهي تسمى الثوابت البصرية . في الواقع ، على الرغم من أن هذه القيمة تختلف مع المعلمات مثل الطول الموجي ، درجة الحرارة ، وهلم جرا . عندما وسائل الإعلام المحيطة عينة قياس المعاصرة هي الهواء أو فراغ ، N0 القيمة عادة 1.000 .

6 ، عادة ellipsometry مثل الطول الموجي و زاوية السقوط وظيفة من قيمة بعد الانتهاء من قياس البيانات المستخدمة في تحليل الثوابت البصرية ، سمك الفيلم ، وغيرها من المعالم الهامة . كما هو مبين أدناه ، عملية التحليل يتضمن العديد من الخطوات .

وقياس عينة يمكن وصفها باستخدام نموذج يحتوي على عدة طائرات من كل مادة ، بما في ذلك الركيزة . في قياس الطيف ، سمك و الثوابت البصرية ( ن و ك ) تستخدم لوصف كل طبقة . نموذج بسيط زوي هو كتلة صلبة متجانسة ، مع عدم وجود خشونة السطح والأكسدة . في هذه الحالة ، وظيفة معقدة من معامل الانكسار مباشرة ممثلة .ومع ذلك ، في التطبيقات العملية ، فإن معظم المواد الخام أو المؤكسدة السطح ، لذلك هذه الوظائف غالبا ما لا يمكن تطبيقها .

8 ، في الخطوة التالية ، وذلك باستخدام نموذج لتوليد الجنرال البيانات ، من المعلمات التي يحددها نموذج لتوليد بيانات إدارة المشتريات والتوريدات ديتلا ، بالمقارنة مع البيانات المقاسة ، باستمرار تعديل المعلمات في نموذج البيانات الناتجة عن قياس البيانات قدر الإمكان * . حتى لو كان هناك طبقة واحدة فقط من الفيلم على ركيزة كبيرة ، من الناحية النظرية ، وصف المعادلة الجبرية لهذا النموذج هو أيضا معقدة للغاية . ولذلك ، فإنه عادة ما يكون من المستحيل أن تعطي نفس الوصف الرياضي من الثوابت البصرية ، سمك ، وما إلى ذلك ، على غرار المعادلة أعلاه .

9 - الطريقة المعتادة لحل مشكلة انعكاس ellipsometry زوي هو تطبيق Levenberg - ماركوارت الخوارزمية في تخفيف التحليل . البيانات التي تم الحصول عليها من التجارب مقارنة مع البيانات التي تم الحصول عليها من النموذج . عادة ، يتم تعريف متوسط مربع الخطأ على النحو التالي :

وفي بعض الحالات ، زوي الصغيرة MSE قد تنتج نتائج غير المادية أو غير المادية . ومع ذلك ، فإنه لا يزال يمكن الحصول على نتائج جيدة بعد إضافة قيود أو أحكام تتفق مع قوانين الفيزياء . تحليل التوهين وقد تم تطبيقها بنجاح في ellipsometry التحليل ، والنتيجة هي موثوق بها ودقيقة وموثوق بها .

سادسا - هيكل الصك مع انحراف طيفي :

1 ، في قياس ellipsometry الطيفية باستخدام أجهزة مختلفة التكوين ، ولكن كل التكوين يجب أن تكون قادرة على توليد معروفة الاستقطاب شعاع . استقطاب الضوء المنعكس من عينة قياس . وهذا يتطلب أن تكون قادرة على قياس التغير في حالة الاستقطاب

وبعض الصكوك قياس رو هو المستقطب ( يسمى المستقطب ) الذي يحدد الدولة الأولي الضوء المستقطب بالتناوب . ثم استقطاب الدولة من الناتج شعاع يقاس باستخدام لوحة الاستقطاب ( يسمى المستقطب ) في الثانية موقف ثابت . بعض الصكوك الأخرى ثابتة المستقطب و المستقطب ، في حين أن الجزء الأوسط من تعديل الدولة من الضوء المستقطب ، مثل استخدام الكريستال البصرية أكوستو ، زوي في نهاية المطاف الحصول على الناتج شعاع الاستقطاب . النتائج النهائية لهذه التشكيلات المختلفة من زوي يتم قياسها بوصفها وظيفة معقدة من الطول الموجي وزاوية السقوط .

3 ، في اختيار المناسب ellipsometry الطيفية مجموعة قياس السرعة هي أيضا واحدة من العوامل الهامة التي عادة ما تحتاج إلى النظر فيها . ويتراوح النطاق الطيفي الاختياري بين 142 نانومتر فوق البنفسجي العميق و 33 ميكرومتر تحت الحمراء . نطاقات طيفية مختلفة يمكن أن توفر معلومات مختلفة عن المواد ، والأدوات المناسبة يجب أن تتطابق مع نطاقات طيفية تقاس .

4 ، قياس السرعة عادة عن طريق اختيار مطياف ( تستخدم لفصل الطول الموجي ) لتحديد . مستوحد اللون يستخدم لتحديد واحد ، ضيقة الطول الموجي ، من خلال نقل المعدات البصرية في مستوحد اللون ( عادة ما تسيطر عليها الكمبيوتر ) ، مستوحد اللون يمكن اختيار الطول الموجي من الفائدة . هذا الأسلوب هو أكثر دقة من الطول الموجي ، ولكن سرعة أبطأ ، لأن كل اختبار واحد فقط الطول الموجي . إذا كان مستوحد اللون يوضع قبل العينة ، ميزة واحدة هي أنه يقلل بشكل كبير من كمية الضوء الساقط إلى العينة ( تجنب تغيير مادة حساسة للضوء ) . طريقة أخرى لقياس الطيف هو قياس مجموعة كاملة في وقت واحد ، وتوسيع نطاق الطول الموجي شعاع المركب ، واستخدام كاشف للكشف عن مجموعة مختلفة من الطول الموجي إشارة . هذا هو عادة ما تستخدم عند الحاجة إلى قياس سريع . تحويل فورييه الطيف يمكن أيضا قياس الطيف كله في وقت واحد ، ولكن عادة ما تحتاج فقط إلى كاشف واحد بدلا من مجموعة .