Методы и приборы лазерной и спектральной эллипсометрии с бинарной модуляцией состояния поляризации

• Автор: Ковалев, Виталий Иванович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Фрязино
• Количество страниц: 250 с. : ил.

Сокращения, используемые в диссертации :

СЭ - спектральная эллипсометрия.

ПС - поляризационное состояние.

БМ - бинарный модулятор.

СЭ БМСП - спектральная эллипсометрия с бинарной модуляцией состояния поляризации.

ВЕМА - модель эффективной среды Бруггемана.

ISE (Imaging Spectroscopic Ellipsometer) - отображающий спектральный эл-липсометр.

RAE - эллипсометрия с вращающимся анализатором.

PSCAR - эллипсометрия с вращающимся анализатором с компенсатором.

РМЕ - эллипсометрия с фазовой модуляцией.

N= n - ik - комплексный показатель преломления
Eip - вектор электрического поля падающего электромагнитного излучения, расположенный в плоскости падения.
Eis — вектор электрического поля падающего электромагнитного излучения, расположенный перпендикулярно плоскости падения, р - относительный коэффициент отражения.
R eiSp
s -основное уравнение эллипсометрии, которое связывает относительный амплитудный коэффициент отражения р с эллипсометрическими углами 'РиА.
VF - эллипсометрический угол, равный арктангенсу модуля отношения коэффициентов Френеля для света, поляризованного в плоскости падения и перпендикулярно к ней.
А - эллипсометрический угол, равный разности фаз комплексных коэффициентов Френеля Д = 8Р - Ss.
Фб - угол Брюстера.
Р - поляризатор.
А - анализатор.
С - компенсатор.
ДЛП - двойное лучепреломление, двулучепреломление.
ПВО - полное внутреннее отражение.
АСМ — атомносиловой микроскоп.
ЖЬБ - интерферометрия белого света.
КР - спектроскопия комбинационного рассеяния света.
СЗМ - сканирующий зондовый микроскоп.
НПВО - метод нарушенного полного внутреннего отражения.

Содержание.
Введение
В.О. Общая характеристика работы
В.1. Теория эллипсометрии.
В. 1.1. Основное уравнение эллипсометрии
В.1.2. Формулы Френеля
В.2. Эллипсометрические методы измерений и спектральные эллипсо-метры широкого использования
В.2.1. Эллипсометрия с вращающимся анализатором (RAE)
В.2.2. Эллипсометрия с вращающимся анализатором с компенсатором (PSCAR конфигурация)
В.2.3. Эллипсометрия с фазовой модуляцией (PME)
В.2.4. Спектральная эллипсометрия в инфракрасной области спектра
В.2.5. Эллипсометрия высокого пространственного разрешения
В.З. Анализ результатов эллипсометрических измерений
В.3.1. Модели диэлектрической функции
В.3.2 Аппроксимация эффективной среды Бруггемана
В.3.3. Псевдо-диэлектрическая функция
В.3.4. Моделирование поверхностной шероховатости
В.3.5. Процедура анализа данных
Глава 1. Методы эллипсометрии с бинарной модуляцией состояния поляризации.
1.1 .Проблемы традиционных подходов эллипсометрии и предпосылки

мидесятых годов в ИКСЭ использовались классические монохроматоры. В 1981 Roseler описал первый спектроэллипсометр на основе Фурье-ИК спектрометра (FTIR) [31]. В этом эллипсометре использовалась PRSA измерительная конфигурация, позже преобразованная в RAE эллипсометр с компенсатором [32,33]. Эллипсометры FTIR-PSAR [34] и FTIR-PSCRA [35] показаны на Рис. 8(b). В 1986 г. разработан первый ИКСЭ'с комбинацией FTIR-PME [37]. Оптическая конфигурация этого эллипсометра показана на Рис.8(с). Калибровочная процедура для этого прибора была предложена в 1993 г. [38]. На этом ИКСЭ были выполнены измерения в реальном масштабе времени [39,40]. В эллипсометрах, описанных в [32,33] применялись совершенные компенсаторы отражательного типа. Процедура эллипсометрических измерений в FTIR PRSA конфигурации описана в [33]. Как показано на Рис. 9 FTIR состоит из источника излучения (глобара) и интерферометра Майкельсона, содержащего делитель пучка, неподвижное и движущееся зеркала. На Рис. 9 а и b - расстояния от светоделителя до фиксированного и подвижного зеркала, соответственно. В интерферометре Майкельсона волны излучения, отраженного от зеркал, интерферируют. Разность фаз определяется выражением 8 =
2юйХ, где х — разница оптических путей (х < 2d). Интенсивность света на выходе интерферометра I ж cos Лпб/к. Зависимость интенсивности излучения от d составляет интерферограмму, показанную на Рис.9(в). Очевидно, что интер-ферограмма включает вклады различных длин волн. В FTIR спектр интенсивности света определяется Фурье-преобразованием интерферограммы, как показано на Рис.9(с).