エリプソメーターとは何ですか？

エリプソメトリーは、材料の極薄膜または層の厚さと光学特性を測定するための光学技術です。 測定可能な特性は、屈折率、または曲げられる光の量、および吸収係数と呼ばれる光吸収のレベルです。 エリプソメーターは、これらの測定を実行するために使用されるデバイスです。

エリプソメーターは、明確に定義された光源を材料に照らし、反射をキャプチャすることで機能します。 最新のエリプソメーターは、レーザー、通常はヘリウムネオンレーザーを光源として使用します。 エリプソメータービームは最初に偏光子を通過するため、既知の方向に向けられた光のみが通過します。 次に、光ビームを楕円偏光する補償器と呼ばれるデバイスを通過します。 残りの光は、調査中のマテリアルから反射されます。

分析はスネルの法則に依存しています。 光線が材料に当たると、すぐに反射するものもあれば、反射する前に材料の向こう側を通過するものもあります。 2つの反射の差を測定することにより、デバイスの厚さを決定できます。 反射光も偏光が変化します。 この変化は、屈折率と吸収係数の計算に使用されます。

エリプソメーターが適切に機能するには、検査対象の材料が特定の物理的特性を満たしている必要があります。 サンプルは、明確に定義された少数のレイヤーで構成されている必要があります。 層は光学的に均一で、すべての方向で同一の分子構造を持ち、かなりの量の光を反射する必要があります。 これらの要件のいずれかに違反した場合、標準手順は機能しません。

エリプソメーターは非常に感度の高いデバイスであり、1原子程度の薄い層を測定できます。 それらは、材料の連続層が互いの上に化学的に成長する半導体製造で広く使用されています。

エリプソメトリーは非破壊的です。 エリプソメーターで測定されている材料は、プロセスの悪影響を受けません。 この機能のため、生物科学におけるエリプソメーターの使用が増加しています。 生物学的材料は、製造された材料よりもはるかに均一性が低く、一般に従来のエリプソメトリーに必要な物理的特性を備えていません。 さまざまな角度で配置された複数のエリプソメーターを使用するなどの新しい技術が、このような材料で機能するように開発されました。