Co to jest elipsometr?

Elipsometria to technika optyczna do pomiaru grubości i właściwości optycznych wyjątkowo cienkich warstw lub warstw materiału. Mierzalnymi właściwościami są współczynnik załamania światła lub ilość ugiętego światła oraz poziom pochłaniania światła, zwany współczynnikiem pochłaniania . Elipsometr to urządzenie służące do wykonywania tych pomiarów.

Elipsometry pracują, świecąc dobrze określone źródło światła na materiale i rejestrując odbicie. Nowoczesne elipsometry wykorzystują jako źródło lasery, zwykle lasery helowo-neonowe. Wiązka elipsometru najpierw przechodzi przez polaryzator, aby przepuszczać tylko światło zorientowane w znanym kierunku. Następnie przechodzi przez urządzenie zwane kompensatorem, które eliptycznie polaryzuje wiązkę światła. Pozostałe światło jest następnie odbijane od badanego materiału.

Analiza zależy od prawa Snella; kiedy promień światła uderza w materiał, niektóre odbijają się natychmiast, a niektóre przechodzą na drugą stronę materiału przed odbijaniem. Mierząc różnicę między dwoma odbiciami, można określić grubość urządzenia. Odbite światło ulega również zmianie w polaryzacji; zmiana ta służy do obliczenia współczynnika załamania światła i współczynnika absorpcji.

Aby elipsometr działał prawidłowo, badany materiał musi spełniać określone właściwości fizyczne. Próbka musi składać się z niewielkiej liczby dobrze zdefiniowanych warstw. Warstwy muszą być optycznie jednorodne, mieć identyczną strukturę molekularną we wszystkich kierunkach i odbijać znaczne ilości światła. W przypadku naruszenia któregokolwiek z tych wymagań standardowe procedury nie będą działać.

Elipsometry to niezwykle czułe urządzenia, które mogą mierzyć warstwy cienkie jak jeden atom. Są szeroko stosowane w produkcji półprzewodników, w których kolejne warstwy materiału są hodowane chemicznie jeden na drugim.

Elipsometria jest nieniszcząca; proces nie ma negatywnego wpływu na materiał mierzony za pomocą elipsometru. Z powodu tej cechy wzrasta wykorzystanie elipsometrów w naukach biologicznych. Materiały biologiczne są znacznie mniej jednorodne niż wytwarzane materiały i na ogół nie mają właściwości fizycznych niezbędnych do tradycyjnej elipsometrii. Opracowano nowe techniki, takie jak stosowanie wielu elipsometrów rozmieszczonych pod różnymi kątami, do pracy z takimi materiałami.