日本HORIBA堀場(chǎng)|橢圓偏振光譜儀的應(yīng)用

薄膜表征的有效技術(shù)
橢圓偏振光譜是一種表面敏感、非破壞性、非侵入性的光學(xué)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于薄層和表面特征。它基于線偏振光經(jīng)過薄膜樣品反射后偏振狀態(tài)發(fā)生的改變，通過模型擬合獲得厚度以及光學(xué)常數(shù)等。根據(jù)薄膜材料的不同，可測(cè)量的厚度從幾個(gè)?到幾十微米。橢圓偏振光譜是一種很好的多層膜測(cè)量技術(shù)。
橢圓偏振光譜儀可以表征薄膜的一系列特性，如膜厚、光學(xué)特性(n,k)、光學(xué)帶隙、界面和粗糙度厚度，薄膜組成，膜層均一性，等等。
橢圓偏振光譜適合分析的材料包括半導(dǎo)體、電介質(zhì)、聚合物、有機(jī)物和金屬。也可用于研究固-液或液-液界面。
HORIBA橢圓偏振光譜儀采用新型高頻偏振調(diào)制技術(shù)，測(cè)試過程中無(wú)任何機(jī)械旋轉(zhuǎn)。與傳統(tǒng)橢偏儀相比，更快的測(cè)試速度、更寬的測(cè)量范圍以及更高的表征精度。

橢圓偏振光譜儀：基本概念

什么是橢偏光譜法(非數(shù)字描述)?
橢圓偏振光譜是一種無(wú)損無(wú)接觸的光學(xué)測(cè)量技術(shù)，基于測(cè)量線偏振光經(jīng)過薄膜樣品反射后偏振狀態(tài)發(fā)生的改變，通過模型擬合后得到薄膜、界面和表面粗糙層的厚度以及光學(xué)性質(zhì)等等，可測(cè)厚度范圍為幾埃至幾十微米。而且，橢圓偏振光譜既能夠?qū)崿F(xiàn)在線監(jiān)測(cè)又能進(jìn)行原位測(cè)試，可根據(jù)各類不同的應(yīng)用需要提供靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)量模式，應(yīng)用非常廣泛。

什么是橢圓偏振光譜 (數(shù)字描述)?

橢圓偏振光譜儀可以測(cè)量橢偏角ψ 和 Δ 這兩個(gè)可以描述線偏振光經(jīng)過薄膜反射后的橢圓偏振光的狀態(tài)變化的參數(shù)。ψ 和Δ 與菲涅爾反射系數(shù)相關(guān)，滿足方程ρ=tanψeiΔ= rp/rs 。

測(cè)量得到ψ 和Δ 后，必須建立一個(gè)薄膜的模型來(lái)確定厚度或者光學(xué)常數(shù)。

UVISEL Plus在線監(jiān)控橢偏儀可以很容易的安裝在各類反應(yīng)腔（PECVD、MOCVD、磁控濺射、蒸鍍、ALD和MBE），實(shí)時(shí)監(jiān)控薄膜沉積或刻蝕過程。

UVISEL Plus在線橢偏儀結(jié)合了速度快、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍寬和準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，使其能夠在原子層水平監(jiān)控沉積/刻蝕，即使過程速度比較快也可實(shí)現(xiàn)。

采用新型適配器組件可以實(shí)現(xiàn)臺(tái)式設(shè)備和在線系統(tǒng)的切換。

UVISEL Plus在線橢偏儀使用DeltaPsi2軟件驅(qū)動(dòng)，該軟件適用于HORIBA所有橢偏儀。DeltaPsi2具有眾多先進(jìn)的建模和擬合處理功能，操作界面簡(jiǎn)單，可為研究者提供便捷的橢偏分析手段。先進(jìn)的通訊協(xié)議，TCP/IP和RS232已被設(shè)計(jì)用于生產(chǎn)環(huán)境和OEM。

• 高速、準(zhǔn)確
• 完整集成了實(shí)時(shí)測(cè)量、建模和報(bào)告軟件包
• 便于在線和離線間切換
• 薄膜厚度
• 光學(xué)常數(shù)（n,k）
• 材料組成
• 光譜范圍：190-885 nm，可擴(kuò)展至 190-2100 nm
• 光源：75W氙燈或150W氙燈
• 探測(cè)系統(tǒng)：?jiǎn)吸c(diǎn)或?qū)崟r(shí)光譜采集使用高靈敏度，寬動(dòng)態(tài)范圍的PMT探測(cè)器和掃描單色儀，原位監(jiān)控薄膜沉積/蝕刻
• 光斑尺寸@300：50μm , 100μm & 1mm
• 機(jī)械適配器：CF35或KF40法蘭

Smart SE 是一款通用型薄膜測(cè)量工具。測(cè)試速度快，準(zhǔn)確。它可以表征幾埃到20μm薄膜厚度、光學(xué)常數(shù)（n, k）以及薄膜結(jié)構(gòu)特性（如粗糙度、光學(xué)梯度及各向異性等）。

Smart SE利用 DeltaPsi2 軟件平臺(tái)在幾分鐘內(nèi)對(duì)450-1000nm的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、建模分析。自動(dòng)化雙軟件操作平臺(tái)，從簡(jiǎn)化的工作流程到**研發(fā)，滿足不同層次和需求的客戶。

Smart SE是一款性價(jià)比極高的薄膜研發(fā)工具，以經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的價(jià)格提供了研究級(jí)的性能。標(biāo)配一套完整樣品可視化系統(tǒng)，準(zhǔn)確定位分析位置及區(qū)域，7個(gè)不同尺寸的微光斑可用于微區(qū)特征分析。幾秒鐘即可獲得完整的16位穆勒矩陣，用于復(fù)雜樣本的研究。

Smart SE配置靈活、具備多角度測(cè)量能力，可方便實(shí)現(xiàn)在線與離線配置切換。是一款針對(duì)單層和多層薄膜進(jìn)行簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確表征和分析的工具, 可用于在線原為測(cè)試。Smart Se可以滿足各類應(yīng)用領(lǐng)域，包括微電子，光伏，顯示，光學(xué)涂料，表面處理和有機(jī)化合物等。

• 快速、準(zhǔn)確
• 易于升級(jí)
• 光斑可視化

Auto SE是一種新型薄膜測(cè)量工具。僅需簡(jiǎn)單的幾個(gè)按鈕，幾秒鐘內(nèi)即可自動(dòng)完成樣品測(cè)量和分析，并提供完整的薄膜特性分析報(bào)告，包括薄膜厚度、光學(xué)常數(shù)、表面粗糙度和薄膜的不均勻性、反射率或透過率。

Auto SE全自動(dòng)化設(shè)計(jì)、一鍵式操作，功能齊全。配備自動(dòng)XYZ樣品臺(tái)進(jìn)行成像分析，自動(dòng)切換微光斑，多種附件可選，以滿足不同的應(yīng)用需求。

Auto SE借助完整的操作向?qū)?，自?dòng)檢測(cè)并診斷問題，對(duì)故障進(jìn)行處理，儀器維護(hù)簡(jiǎn)單

Auto SE是用于快速薄膜測(cè)量和器件質(zhì)量控制理想的解決方案。

• 全自動(dòng)流程，薄膜分析更容易
• 高性能系統(tǒng)
• 光斑可視化，微光斑可至25x60 μm
• 功能齊全和靈活
• 智能診斷
• 光譜范圍：440-1000nm
• 光斑尺寸：7個(gè)尺寸微光斑全自動(dòng)切換500x500 μm; 250x500 μm; 250x250 μm; 70x250 μm; 100x100 μm; 50x60 μm; 25x60 μm
• 探測(cè)系統(tǒng)：CCD，分辨率2nm
• 樣品臺(tái)：真空吸盤，Z軸行程40mm
• 光斑可視系統(tǒng)：CCD攝像機(jī)-視野1.33x1 mm-分辨率10μm
• 量角器：固定角70°，也可選擇66°或61.5°
• 多種附件可選
• 測(cè)試時(shí)間：<2s，常規(guī)為5s
• 準(zhǔn)確性：NIST 100nm d ± 4?, n(632.8nm) ± 0.002
• 重復(fù)性：NIST 15nm ± 0.2 ?

UVISEL PLUS

光譜范圍從FUV到NIR：190-2100nm

UVISEL Plus橢圓偏振光譜儀為先進(jìn)薄膜、表面和界面表征提供了模塊化和性能的優(yōu)化組合。

UVISEL Plus作為一款高準(zhǔn)確性、高靈敏度、高穩(wěn)定性的經(jīng)典橢偏機(jī)型，它采用了PEM 相位調(diào)制技術(shù)，與機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件技術(shù)相比， 能提供更好的穩(wěn)定性和信噪比。光譜范圍從190nm到2100nm。

UVISEL Plus集成了全新的FastAcqTM快速采集技術(shù)，可在3分鐘以內(nèi)實(shí)現(xiàn)高分辨的樣品測(cè)試（190-2100 nm），校準(zhǔn)僅需幾分鐘?；谌碌碾娮釉O(shè)備，數(shù)據(jù)處理和高速單色儀，F(xiàn)astAcq技術(shù)能夠?yàn)橛脩籼峁└叻直婕翱焖俚臄?shù)據(jù)采集。FastAcq專門為薄膜表征設(shè)計(jì)，雙調(diào)制技術(shù)可以確保您獲得優(yōu)異的測(cè)試結(jié)果。

相位調(diào)制技術(shù)的獨(dú)有特點(diǎn)為高頻調(diào)制 50 kHz，信號(hào)采集過程無(wú)移動(dòng)部件：

• 測(cè)試全范圍的橢偏角，Ψ (0-90)，Δ (0-360)
• 從FUV到NIR具有優(yōu)良的信噪比
• 數(shù)據(jù)采集速度快，高達(dá)50毫秒/點(diǎn)，是動(dòng)力學(xué)研究和在線測(cè)量的理想選擇

相比于采用 旋轉(zhuǎn)元件調(diào)制的傳統(tǒng)橢圓偏振光譜儀，UVISEL Plus的相位調(diào)制模式在表征薄膜方面具有更高的靈敏度和精度。它不僅可以探測(cè)到其他橢偏儀無(wú)法觀測(cè)到的極薄膜或界面，還可以表征50μm的厚膜。

在測(cè)試有背反射的透明樣品時(shí)，測(cè)試簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，無(wú)需刮花背面。

UVISEL Plus還設(shè)計(jì)有多種附件及可選功能，便于客戶根據(jù)應(yīng)用需求及預(yù)算選擇合適的配置。比如，微光斑用于圖案樣品、自動(dòng)變角器、自動(dòng)樣品臺(tái)等。

UVISEL Plus采用模塊化設(shè)計(jì)，可靈活擴(kuò)展。即可用于離線臺(tái)式測(cè)量，也可以耦合于鍍膜設(shè)備做在線監(jiān)控。

UVISEL Plus可根據(jù)習(xí)慣選擇操作界面，一個(gè)是 DeltaPsi2 具有建模和擬合處理功能；另一個(gè)是 Auto-Soft 用戶導(dǎo)向的全自動(dòng)樣品測(cè)試界面 ，工作流程直觀，易于非專業(yè)人士操作。

UVISEL Plus搭載FastAcq技術(shù)是材料研究和加工、平板顯示、微電子和光伏領(lǐng)域中優(yōu)選通用光譜型橢偏儀。

UVISEL Plus是材料科學(xué)研究的理想工具。

UVISEL 2 VUV

UVISEL 2 VUV專為VUV 測(cè)量設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)處于真空狀態(tài)，無(wú)氧氣吸收。具備高準(zhǔn)確性；超快測(cè)量速度；快速樣品室抽真空能力，方便快速更換樣品；氮?dú)庀牧可?。光譜范圍可覆蓋147-2100nm。

UVISEL 2 VUV能夠在充氮?dú)饣虺檎婵漳Ｐ拖鹿ぷ?。整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)經(jīng)過優(yōu)化，氮?dú)庀牧康椭?L/min，載樣速度快，2分鐘內(nèi)即可完成。真空樣品倉(cāng)門朝向操作人員更便于樣品裝載。

UVISEL 2 VUV在VUV波段具有高靈敏度，它集成了大功率雙光源、高通量光學(xué)系統(tǒng)以及CaF2光彈調(diào)制晶體和兩個(gè)時(shí)髦的單色儀。從147nm到850nm，樣品測(cè)量時(shí)間少于8分鐘，具有良好的信噪比。

UVISEL 2 VUV通過顯著減少氮?dú)庀牧?、吹掃及測(cè)試時(shí)間，改變了VUV橢偏儀的世界。

DeltaPsi2軟件提供了從測(cè)試到建模分析，輸出報(bào)告，以及自動(dòng)操作的全部功能控制，用戶界面直觀、友好，非常適用于科研及工業(yè)客戶使用。

UVISEL 2 VUV測(cè)試速度快、運(yùn)行成本低，使其成為分析147nm到2100nm波段薄膜的理想工具。UVISEL 2 VUV橢偏儀可以定制化和自動(dòng)化