Что такое эллипсометр?

Что такое эллипсометр?

Эллипсометр — это бесконтактный, неразрушающий прибор для измерения толщины тонкой пленки или оптической постоянной материала с использованием его оптических свойств.

Его также называют анализатором поляризации эллипсоида. Эллипсометр измеряет оптическую постоянную объекта, освещая объект светом под косым углом, принимая отраженный свет с помощью датчика и измеряя изменение состояния поляризации.

Хотя его обычно называют эллипсометром, правильный термин — спектроскопический эллипсометр. Измерения нельзя проводить на непрозрачных пленках, которые не пропускают свет, или на шероховатых поверхностях, которые недостаточно отражают свет.

Применение эллипсометров

Эллипсометры в основном используются для измерения оптических констант и, на основе этих констант, для измерения толщины пленки. Поскольку эллипсометры измеряют отраженный поляризованный свет, они не могут измерять очень толстые объекты (1 мм или меньше).

Однако некоторые приборы имеют разрешение шкалы 0,01 нм для тонких пленок, поэтому они часто используются для измерения толщины тонких пленок с высокой точностью. Оптические свойства оптических пленок, таких как различные покрытия и линзы, могут быть измерены, а также кристалличность, состав и оптическая анизотропия материалов, из которых состоит пленка.

В зависимости от прибора, также возможно измерение оптических свойств жидкостей.

Принцип эллипсометра

Свет, проецируемый под косым углом от источника света, освещается объектом (пленкой), который необходимо измерить, и отраженный свет принимается светоприемным датчиком для измерения изменения поляризации. Поскольку проецируемый свет известен, разница с принятым светом измеряется на каждой длине волны для анализа подгонки.

Эллипсометры доступны с двумя основными типами источников света: лазерные источники света с одной длиной волны и спектроскопические источники света с ксеноновой лампой. Первый может измерять только ограниченное количество длин волн, поскольку он измеряет только одну длину волны, но его преимущество в том, что он недорогой.

Последний может выполнять более подробные измерения, такие как анализ многослойных пленок и измерение границы (интерфейса) между пленками. Однако у него есть недостатки, такие как калибровка источника света и более высокая стоимость оборудования. Эллипсометр также оснащен автоколлиматором, который измеряет, установлен ли объект горизонтально.

Угол падения от источника света также очень важен. Поэтому данные с автоколлиматора сравниваются с углом источника света (фиксированное значение) и используются для анализа.

Как выбрать эллипсометр

1. Соответствующий диапазон длин волн для цели измерения

Эллипсометры измеряют различные свойства в зависимости от длины волны света. Важно выбрать эллипсометр с соответствующим диапазоном длин волн в соответствии со свойствами и назначением измеряемого материала.

Большинство эллипсометров охватывают диапазон длин волн от общего видимого света до ближнего инфракрасного света, но для некоторых приложений может потребоваться более широкий диапазон длин волн.

2. Точность и чувствительность измерений

Точность измерения и чувствительность эллипсометров являются важными факторами. Выбор эллипсометра с высокой точностью и чувствительностью позволит более точно измерять оптические свойства и толщину тонких пленок. Особенно в таких областях, как исследования и управление производственным процессом, требуются высокоточные измерения.

3. Автоматизация и простота использования

Проверьте, прост ли эллипсометр в эксплуатации и автоматизирован ли он. Если он автоматизирован, можно быстро выполнять многие измерения, что позволяет эффективно собирать данные. Выбор эллипсометра с простым в использовании интерфейсом и программным обеспечением также обеспечит бесперебойную работу.

4. Адаптируемость к размеру и форме образца

Важно выбрать подходящее измерительное устройство в соответствии с размером и формой образца, который вы хотите измерить. Как правило, требуется эллипсометр, который может работать с большими образцами и образцами специальной формы. Кроме того, в качестве варианта следует рассмотреть бесконтактный эллипсометр, способный выполнять неразрушающие измерения.