椭偏仪—介质膜的首选方法

当工艺进入先进制程薄膜厚度降到几纳米甚至几埃Å级别时例如先进逻辑芯片中极薄的 High-K 栅极介质层传统的光谱反射法会完全失效此时唯有椭偏仪能够胜任。什么是偏振光普通光电场振动方向随机各方向均有线偏振光电场只在一个平面内振动椭圆偏振光电场端点轨迹是椭圆椭偏仪的名称就来源于椭圆偏振光。核心物理原理传统的光谱反射法Reflectometry测量的是光反射回来的强度亮度变化这容易受到光源老化、表面灰尘等干扰。椭偏仪的绝妙之处在于它完全不关心光有多亮它只关心光的“姿态”偏振状态发生了什么扭曲。入射光椭偏仪打出的是一束经过精确控制的线偏振光。我们可以把这束光分解为两个相互垂直的振动分量p 波平行于入射面的光波p 波平行于入射面的光波s 波垂直于入射面的光波当这束光倾斜照射到薄膜表面并反射回来时薄膜的厚度和折射率会对 p 波和 s 波产生不同程度的反射率衰减和不同程度的相位延迟。因为 p 波和 s 波的步调不一致了原本的“线偏振光”在反射后其电矢量轨迹就会变成一个椭圆形这就是“椭圆偏振光”也是椭偏仪名字的由来。椭偏仪的两个核心测量椭偏仪测量的是反射前后p/s分量的振幅比变化和相位差变化ΨPsi0°–90°反映振幅比变化ΔDelta0°–360°反映相位差变化这两个参数是椭偏仪的原始测量输出本身没有直接物理意义需要通过光学模型换算成膜厚和折射率。#椭偏仪#半导体#薄膜