日本HORIBA堀場|橢圓偏振光譜儀的應用

薄膜表征的有效技術
橢圓偏振光譜是一種表面敏感、非破壞性、非侵入性的光學技術，廣泛應用于薄層和表面特征。它基于線偏振光經過薄膜樣品反射后偏振狀態發生的改變，通過模型擬合獲得厚度以及光學常數等。根據薄膜材料的不同，可測量的厚度從幾個?到幾十微米。橢圓偏振光譜是一種很好的多層膜測量技術。
橢圓偏振光譜儀可以表征薄膜的一系列特性，如膜厚、光學特性(n,k)、光學帶隙、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體、電介質、聚合物、有機物和金屬。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制技術，測試過程中無任何機械旋轉。與傳統橢偏儀相比，更快的測試速度、更寬的測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(非數字描述)?
橢圓偏振光譜是一種無損無接觸的光學測量技術，基于測量線偏振光經過薄膜樣品反射后偏振狀態發生的改變，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性質等等，可測厚度范圍為幾埃至幾十微米。而且，橢圓偏振光譜既能夠實現在線監測又能進行原位測試，可根據各類不同的應用需要提供靜態和動態測量模式，應用非常廣泛。

什么是橢圓偏振光譜 (數字描述)?

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

測量得到ψ 和Δ 后，必須建立一個薄膜的模型來確定厚度或者光學常數。

UVISEL Plus在線監控橢偏儀可以很容易的安裝在各類反應腔（PECVD、MOCVD、磁控濺射、蒸鍍、ALD和MBE），實時監控薄膜沉積或刻蝕過程。

UVISEL Plus在線橢偏儀結合了速度快、靈敏度高、動態范圍寬和準確等優點，使其能夠在原子層水平監控沉積/刻蝕，即使過程速度比較快也可實現。

采用新型適配器組件可以實現臺式設備和在線系統的切換。

UVISEL Plus在線橢偏儀使用DeltaPsi2軟件驅動，該軟件適用于HORIBA所有橢偏儀。DeltaPsi2具有眾多先進的建模和擬合處理功能，操作界面簡單，可為研究者提供便捷的橢偏分析手段。先進的通訊協議，TCP/IP和RS232已被設計用于生產環境和OEM。

• 高速、準確
• 完整集成了實時測量、建模和報告軟件包
• 便于在線和離線間切換
• 薄膜厚度
• 光學常數（n,k）
• 材料組成
• 光譜范圍：190-885 nm，可擴展至 190-2100 nm
• 光源：75W氙燈或150W氙燈
• 探測系統：單點或實時光譜采集使用高靈敏度，寬動態范圍的PMT探測器和掃描單色儀，原位監控薄膜沉積/蝕刻
• 光斑尺寸@300：50μm , 100μm & 1mm
• 機械適配器：CF35或KF40法蘭

Smart SE 是一款通用型薄膜測量工具。測試速度快，準確。它可以表征幾埃到20μm薄膜厚度、光學常數（n, k）以及薄膜結構特性（如粗糙度、光學梯度及各向異性等）。

Smart SE利用 DeltaPsi2 軟件平臺在幾分鐘內對450-1000nm的光譜數據進行采集、建模分析。自動化雙軟件操作平臺，從簡化的工作流程到**研發，滿足不同層次和需求的客戶。

Smart SE是一款性價比極高的薄膜研發工具，以經濟實惠的價格提供了研究級的性能。標配一套完整樣品可視化系統，準確定位分析位置及區域，7個不同尺寸的微光斑可用于微區特征分析。幾秒鐘即可獲得完整的16位穆勒矩陣，用于復雜樣本的研究。

Smart SE配置靈活、具備多角度測量能力，可方便實現在線與離線配置切換。是一款針對單層和多層薄膜進行簡單、快速、準確表征和分析的工具, 可用于在線原為測試。Smart Se可以滿足各類應用領域，包括微電子，光伏，顯示，光學涂料，表面處理和有機化合物等。

• 快速、準確
• 易于升級
• 光斑可視化

Auto SE是一種新型薄膜測量工具。僅需簡單的幾個按鈕，幾秒鐘內即可自動完成樣品測量和分析，并提供完整的薄膜特性分析報告，包括薄膜厚度、光學常數、表面粗糙度和薄膜的不均勻性、反射率或透過率。

Auto SE全自動化設計、一鍵式操作，功能齊全。配備自動XYZ樣品臺進行成像分析，自動切換微光斑，多種附件可選，以滿足不同的應用需求。

Auto SE借助完整的操作向導，自動檢測并診斷問題，對故障進行處理，儀器維護簡單

Auto SE是用于快速薄膜測量和器件質量控制理想的解決方案。

• 全自動流程，薄膜分析更容易
• 高性能系統
• 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個尺寸微光斑全自動切換500x500 μm; 250x500 μm; 250x250 μm; 70x250 μm; 100x100 μm; 50x60 μm; 25x60 μm
• 探測系統：CCD，分辨率2nm
• 樣品臺：真空吸盤，Z軸行程40mm
• 光斑可視系統：CCD攝像機-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
• 測試時間：<2s，常規為5s
• 準確性：NIST 100nm d ± 4?, n(632.8nm) ± 0.002
• 重復性：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薄膜、表面和界面表征提供了模塊化和性能的優化組合。

UVISEL Plus作為一款高準確性、高靈敏度、高穩定性的經典橢偏機型，它采用了PEM 相位調制技術，與機械旋轉部件技術相比， 能提供更好的穩定性和信噪比。光譜范圍從190nm到2100nm。

UVISEL Plus集成了全新的FastAcqTM快速采集技術，可在3分鐘以內實現高分辨的樣品測試（190-2100 nm），校準僅需幾分鐘?；谌碌碾娮釉O備，數據處理和高速單色儀，FastAcq技術能夠為用戶提供高分辨及快速的數據采集。FastAcq專門為薄膜表征設計，雙調制技術可以確保您獲得優異的測試結果。

相位調制技術的獨有特點為高頻調制 50 kHz，信號采集過程無移動部件：

• 測試全范圍的橢偏角，Ψ (0-90)，Δ (0-360)
• 從FUV到NIR具有優良的信噪比
• 數據采集速度快，高達50毫秒/點，是動力學研究和在線測量的理想選擇

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

在測試有背反射的透明樣品時，測試簡單、準確，無需刮花背面。

UVISEL Plus還設計有多種附件及可選功能，便于客戶根據應用需求及預算選擇合適的配置。比如，微光斑用于圖案樣品、自動變角器、自動樣品臺等。

UVISEL Plus采用模塊化設計，可靈活擴展。即可用于離線臺式測量，也可以耦合于鍍膜設備做在線監控。

UVISEL Plus可根據習慣選擇操作界面，一個是 DeltaPsi2 具有建模和擬合處理功能；另一個是 Auto-Soft 用戶導向的全自動樣品測試界面 ，工作流程直觀，易于非專業人士操作。

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

UVISEL Plus是材料科學研究的理想工具。

UVISEL 2 VUV

UVISEL 2 VUV專為VUV 測量設計，整個系統處于真空狀態，無氧氣吸收。具備高準確性；超快測量速度；快速樣品室抽真空能力，方便快速更換樣品；氮氣消耗量少。光譜范圍可覆蓋147-2100nm。

UVISEL 2 VUV能夠在充氮氣或抽真空模型下工作。整個機械設計經過優化，氮氣消耗量低至6L/min，載樣速度快，2分鐘內即可完成。真空樣品倉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、高通量光學系統以及CaF2光彈調制晶體和兩個時髦的單色儀。從147nm到850nm，樣品測量時間少于8分鐘，具有良好的信噪比。

UVISEL 2 VUV通過顯著減少氮氣消耗量、吹掃及測試時間，改變了VUV橢偏儀的世界。

DeltaPsi2軟件提供了從測試到建模分析，輸出報告，以及自動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客戶使用。

UVISEL 2 VUV測試速度快、運行成本低，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化