日本HORIBA堀场|椭圆偏振光谱仪的应用

日本HORIBA堀场|椭圆偏振光谱仪的应用

薄膜表征的有效技术
椭圆偏振光谱是一种表面敏感、非破坏性、非侵入性的光学技术，广泛应用于薄层和表面特征。它基于线偏振光经过薄膜样品反射后偏振状态发生的改变，通过模型拟合获得厚度以及光学常数等。根据薄膜材料的不同，可测量的厚度从几个Å到几十微米。椭圆偏振光谱是一种很好的多层膜测量技术。
椭圆偏振光谱仪可以表征薄膜的一系列特性，如膜厚、光学特性(n,k)、光学带隙、界面和粗糙度厚度，薄膜组成，膜层均一性，等等。
椭圆偏振光谱适合分析的材料包括半导体、电介质、聚合物、有机物和金属。也可用于研究固-液或液-液界面。
HORIBA椭圆偏振光谱仪采用新型高频偏振调制技术，测试过程中无任何机械旋转。与传统椭偏仪相比，更快的测试速度、更宽的测量范围以及更高的表征精度。

椭圆偏振光谱仪：基本概念

什么是椭偏光谱法(非数字描述)?
椭圆偏振光谱是一种无损无接触的光学测量技术，基于测量线偏振光经过薄膜样品反射后偏振状态发生的改变，通过模型拟合后得到薄膜、界面和表面粗糙层的厚度以及光学性质等等，可测厚度范围为几埃至几十微米。而且，椭圆偏振光谱既能够实现在线监测又能进行原位测试，可根据各类不同的应用需要提供静态和动态测量模式，应用非常广泛。

什么是椭圆偏振光谱 (数字描述)?

椭圆偏振光谱仪可以测量椭偏角ψ 和 Δ 这两个可以描述线偏振光经过薄膜反射后的椭圆偏振光的状态变化的参数。ψ 和Δ 与菲涅尔反射系数相关，满足方程ρ=tanψeiΔ= rp/rs 。

测量得到ψ 和Δ 后，必须建立一个薄膜的模型来确定厚度或者光学常数。

UVISEL Plus在线监控椭偏仪可以很容易的安装在各类反应腔（PECVD、MOCVD、磁控溅射、蒸镀、ALD和MBE），实时监控薄膜沉积或刻蚀过程。

UVISEL Plus在线椭偏仪结合了速度快、灵敏度高、动态范围宽和准确等优点，使其能够在原子层水平监控沉积/刻蚀，即使过程速度比较快也可实现。

采用新型适配器组件可以实现台式设备和在线系统的切换。

UVISEL Plus在线椭偏仪使用DeltaPsi2软件驱动，该软件适用于HORIBA所有椭偏仪。DeltaPsi2具有众多先进的建模和拟合处理功能，操作界面简单，可为研究者提供便捷的椭偏分析手段。先进的通讯协议，TCP/IP和RS232已被设计用于生产环境和OEM。

• 高速、准确
• 完整集成了实时测量、建模和报告软件包
• 便于在线和离线间切换
• 薄膜厚度
• 光学常数（n,k）
• 材料组成
• 光谱范围：190-885 nm，可扩展至 190-2100 nm
• 光源：75W氙灯或150W氙灯
• 探测系统：单点或实时光谱采集使用高灵敏度，宽动态范围的PMT探测器和扫描单色仪，原位监控薄膜沉积/蚀刻
• 光斑尺寸@300：50μm , 100μm & 1mm
• 机械适配器：CF35或KF40法兰

Smart SE 是一款通用型薄膜测量工具。测试速度快，准确。它可以表征几埃到20µm薄膜厚度、光学常数（n, k）以及薄膜结构特性（如粗糙度、光学梯度及各向异性等）。

Smart SE利用 DeltaPsi2 软件平台在几分钟内对450-1000nm的光谱数据进行采集、建模分析。自动化双软件操作平台，从简化的工作流程到**研发，满足不同层次和需求的客户。

Smart SE是一款性价比极高的薄膜研发工具，以经济实惠的价格提供了研究级的性能。标配一套完整样品可视化系统，准确定位分析位置及区域，7个不同尺寸的微光斑可用于微区特征分析。几秒钟即可获得完整的16位穆勒矩阵，用于复杂样本的研究。

Smart SE配置灵活、具备多角度测量能力，可方便实现在线与离线配置切换。是一款针对单层和多层薄膜进行简单、快速、准确表征和分析的工具, 可用于在线原为测试。Smart Se可以满足各类应用领域，包括微电子，光伏，显示，光学涂料，表面处理和有机化合物等。

• 快速、准确
• 易于升级
• 光斑可视化

Auto SE是一种新型薄膜测量工具。仅需简单的几个按钮，几秒钟内即可自动完成样品测量和分析，并提供完整的薄膜特性分析报告，包括薄膜厚度、光学常数、表面粗糙度和薄膜的不均匀性、反射率或透过率。

Auto SE全自动化设计、一键式操作，功能齐全。配备自动XYZ样品台进行成像分析，自动切换微光斑，多种附件可选，以满足不同的应用需求。

Auto SE借助完整的操作向导，自动检测并诊断问题，对故障进行处理，仪器维护简单

Auto SE是用于快速薄膜测量和器件质量控制理想的解决方案。

• 全自动流程，薄膜分析更容易
• 高性能系统
• 光斑可视化，微光斑可至25x60 µm
• 功能齐全和灵活
• 智能诊断
• 光谱范围：440-1000nm
• 光斑尺寸：7个尺寸微光斑全自动切换500x500 µm; 250x500 µm; 250x250 µm; 70x250 µm; 100x100 µm; 50x60 µm; 25x60 µm
• 探测系统：CCD，分辨率2nm
• 样品台：真空吸盘，Z轴行程40mm
• 光斑可视系统：CCD摄像机-视野1.33x1 mm-分辨率10µm
• 量角器：固定角70°，也可选择66°或61.5°
• 多种附件可选
• 测试时间：<2s，常规为5s
• 准确性：NIST 100nm d ± 4Å, n(632.8nm) ± 0.002
• 重复性：NIST 15nm ± 0.2 Å

UVISEL PLUS

光谱范围从FUV到NIR：190-2100nm

UVISEL Plus椭圆偏振光谱仪为先进薄膜、表面和界面表征提供了模块化和性能的优化组合。

UVISEL Plus作为一款高准确性、高灵敏度、高稳定性的经典椭偏机型，它采用了PEM 相位调制技术，与机械旋转部件技术相比， 能提供更好的稳定性和信噪比。光谱范围从190nm到2100nm。

UVISEL Plus集成了全新的FastAcqTM快速采集技术，可在3分钟以内实现高分辨的样品测试（190-2100 nm），校准仅需几分钟。基于全新的电子设备，数据处理和高速单色仪，FastAcq技术能够为用户提供高分辨及快速的数据采集。FastAcq专门为薄膜表征设计，双调制技术可以确保您获得优异的测试结果。

相位调制技术的独有特点为高频调制 50 kHz，信号采集过程无移动部件：

• 测试全范围的椭偏角，Ψ (0-90)，Δ (0-360)
• 从FUV到NIR具有优良的信噪比
• 数据采集速度快，高达50毫秒/点，是动力学研究和在线测量的理想选择

相比于采用 旋转元件调制的传统椭圆偏振光谱仪，UVISEL Plus的相位调制模式在表征薄膜方面具有更高的灵敏度和精度。它不仅可以探测到其他椭偏仪无法观测到的极薄膜或界面，还可以表征50µm的厚膜。

在测试有背反射的透明样品时，测试简单、准确，无需刮花背面。

UVISEL Plus还设计有多种附件及可选功能，便于客户根据应用需求及预算选择合适的配置。比如，微光斑用于图案样品、自动变角器、自动样品台等。

UVISEL Plus采用模块化设计，可灵活扩展。即可用于离线台式测量，也可以耦合于镀膜设备做在线监控。

UVISEL Plus可根据习惯选择操作界面，一个是 DeltaPsi2 具有建模和拟合处理功能；另一个是 Auto-Soft 用户导向的全自动样品测试界面 ，工作流程直观，易于非专业人士操作。

UVISEL Plus搭载FastAcq技术是材料研究和加工、平板显示、微电子和光伏领域中优选通用光谱型椭偏仪。

UVISEL Plus是材料科学研究的理想工具。

UVISEL 2 VUV

UVISEL 2 VUV专为VUV 测量设计，整个系统处于真空状态，无氧气吸收。具备高准确性；超快测量速度；快速样品室抽真空能力，方便快速更换样品；氮气消耗量少。光谱范围可覆盖147-2100nm。

UVISEL 2 VUV能够在充氮气或抽真空模型下工作。整个机械设计经过优化，氮气消耗量低至6L/min，载样速度快，2分钟内即可完成。真空样品仓门朝向操作人员更便于样品装载。

UVISEL 2 VUV在VUV波段具有高灵敏度，它集成了大功率双光源、高通量光学系统以及CaF2光弹调制晶体和两个时髦的单色仪。从147nm到850nm，样品测量时间少于8分钟，具有良好的信噪比。

UVISEL 2 VUV通过显著减少氮气消耗量、吹扫及测试时间，改变了VUV椭偏仪的世界。

DeltaPsi2软件提供了从测试到建模分析，输出报告，以及自动操作的全部功能控制，用户界面直观、友好，非常适用于科研及工业客户使用。

UVISEL 2 VUV测试速度快、运行成本低，使其成为分析147nm到2100nm波段薄膜的理想工具。UVISEL 2 VUV椭偏仪可以定制化和自动化