Spektroskopisches Ellipsometer RC2 – Eine perfekte Kombination!
Bei der Entwicklung eines spektroskopischen Ellipsometers gibt es sechs entscheidende Überlegungen:
- Messgenauigkeit,
- Messgeschwindigkeit,
- erweiterte Messfunktionen,
- Spektralbereich/spektrale Auflösung,
- Einfallswinkelbereich
- und einfache Bedienbarkeit.
Woollam Company hat das letzte Jahrzehnt intensiv dafür verwendet, ein Ellipsometer zu perfektionieren das in all diesen Bereichen punktet.
Messgenauigkeit:
Durch die Verfügbarkeit und den Einsatz der Kompensator basierenden Messtechniken hat die moderne Ellipsometertechnologie einen enormen Schub in der Genauigkeit erfahren. Der frühere Nachteil von Kompensatoren bestand darin, geeignete Elemente zu finden, die über einen weiten Spektralbereich gut arbeiten. Das M-2000 war das erste rotierende Kompensator-Ellipsometer (RCE), welches Messungen vom UV bis zum nahen Infrarot ermöglichte.
Ein spezielles Design half, ausreichend Phasenv erschiebung über den gesamt en Spektralbereich zu gewährleisten. Deshalb ist es am besten, ein flaches Kompensatorspektrum zu haben, was nicht mit Einzelelement-Kompensatoren erreicht werden kann.
Das RC2 hebt die Genauigkeit auf ein völlig neues Level. Erreicht wird dies durch die Verwendung von zwei rotierend en Kompensatoren (Dual Rotating Comp ensators), die auf unseren patentierten achromatischen Retar dern mit außergewöhnlich flacher Verzög erungsdispersion basieren (Abb. 1). Das führt zu Messgenauigkeiten, die 2-5fach besser sind als bei Einfachkompensator-Ellipsometern.
Abb. 1: Vergleich zwischen einem Zero-Order-Kompensator, dem M-2000-Kompensator und dem achromatischen RC2-Kompensator. Zur Verbesserung der Ellipsometrieleistung ist es am besten, eine flache, stabile Verzögerung als Funktion der Wellenlänge zu haben.
Abb. 2: Komplette MM-SE-Messung einer schrägen Nanostrukturprobe. Das RC2 misst hochgenau alle 16 Elemente der Mueller Matrix, was für diese komplexen Probenstrukturen von Vorteil ist.
Messgeschwindigkeit:
Da beide Kompensatoren kontinuierlich rotieren, werden die Daten der Probe ständig aufgenommen. Dadurch wird für einen kompletten Messzyklus nur sehr wenig Zeit benötigt.
Kombiniert man diesen Vorteil mit fortschrittlicher CCD-Technologie um über 1000 Wellenlängen simultan aufzunehmen, erhalten Sie die schnellste verfügbare spektroskische Ellipsometriemessung. Selbst eine komplette Mueller Matrix-Messung (MM) kann in nur 0,3 Sekunden durchgeführt werden.
Erweiterte Messmöglichkeiten:
Die Mehrheit der spektroskopischen Ellipsometriemessungen bezieht sich auf Ψ, ∆ – der Polarisationsänderung abhängig von den Schichteigenschaften. Das RC2 leistet für diese Messungen einen außergewöhnlichen Job. Darüber hinaus erlaubt es die Bestimmung nicht-idealer Eigenschaften der Proben (z.B. Dicken- oder Indexvariationen), indem “% depolarization” sehr genau gemessen werden kann. Für sehr komplexe Proben, bei denen Anisotropie und Depolarisation berücksichtigt werden müssen, kann das RC2 hochgenaue
Mueller Matrix-SE-Daten aufnehmen. Dabei wird die komplette Mueller Matrix zur vollständigen Charakterisierung der Wechselwirkung von Licht mit der Probe gemessen. MM wurde zu einem beliebten Werkzeug der Wissenschaftler, die komplexe Proben, wie texturierte Filme und andere nanostrukturierte Schichten untersuchen (Abb. 2).
Spektralbereich/spektrale Auflösung:
Das RC2 verfügt über einen weiten Spektralbereich von 193 nm im UV bis 1690 nm im NIR. Alle Daten werden gleichzeitig aufgenommen (mehr als 1000 Wellenlängen), so dass nahezu umgehend ein hochaufgelöstes Spektrum generiert wird. Ein fortschrittliches Design innerhalb des RC2-Spektrometers spaltet das Licht mit geringem Lichtverlust gleichzeitig auf das UV-VIS- und das NIR-Detektorarray.
Einfallswinkelbereich:
Die RC2-Eingangs- und Empfängerköpfe wurden so entwickelt, dass sie modular mit all unseren Einfallswinkele inheiten verwendet werden können. Die ermöglicht eine Vielzahl von Messoptionen sowohl in Reflektion als auch in Transmission. Zum Beispiel erlaubt der vertikale Aufbau Reflektionsmessungen von 20° bis 90° Einfallswinkel und Transmissionsmessungen von 0° bis 90°, sowie negative Einfallswinkel.
Bedienerfreundlichkeit:
Das RC2 wird mit der CompleteEASE-Software angesteuert, die die Hardware-Kontrolle und Probenmodellierung/Datenauswertung in einem komfortablen Paket verknüpft.
Die Benutzeroberfläche ist übersichtlich und einfach zu bedienen, so dass auch Anfänger schnell ihre grundlegenden Messprobleme erfolgreich bearbeiten können.
Erweiterte Optionen unterstützen zudem High-Level-Forscher bei ihren komplexen Aufgaben erfolgreich.
