RU2638092C1 - Ellipsometer - Google Patents
Ellipsometer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2638092C1 RU2638092C1 RU2016134304A RU2016134304A RU2638092C1 RU 2638092 C1 RU2638092 C1 RU 2638092C1 RU 2016134304 A RU2016134304 A RU 2016134304A RU 2016134304 A RU2016134304 A RU 2016134304A RU 2638092 C1 RU2638092 C1 RU 2638092C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polarizing beam
- beam splitter
- light
- additional
- channel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
- G01N21/211—Ellipsometry
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области исследования и анализа материалов, тонкопленочных структур и поверхностей с помощью оптических средств и может быть использовано для определения: оптических постоянных, толщин пленок, параметров зонной структуры полупроводников, состава твердых растворов, меры шероховатости границ раздела и поверхности, пористости, параметров оптической анизотропии, магнитных и деполяризующих свойств.The invention relates to the field of research and analysis of materials, thin-film structures and surfaces using optical means and can be used to determine: optical constants, film thicknesses, parameters of the semiconductor band structure, composition of solid solutions, measures of roughness of interfaces and surfaces, porosity, optical parameters anisotropy, magnetic and depolarizing properties.
Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного технического решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.To assess the novelty and inventive step of the claimed technical solution, we consider a number of well-known technical means of a similar purpose.
Известен спектральный эллипсометр с параллельным детектированием световых потоков по патенту US 6,384,916, который не имеет движущихся частей и работает в режиме реального времени для in-situ контроля свойств поверхности тонкой пленки образца, находящегося внутри камеры, в которой он обрабатывается. Эллипсометр включает в себя широкополосный источник света для создания коллимированного пучка световых лучей, который пропускается через поляризатор и направляется на поверхность исследуемого образца. В процессе отражения состояние поляризации света меняется в соответствие с внутренней структурой образца. Отраженный от образца свет разделяется на 4 отдельных поляризованных пучка лучей, каждый из которых обладает собственной спектральной зависимостью интенсивности. Каждый из 4-х световых потоков передается в один или более спектрометров, где регистрируются их спектральные зависимости. Полученные для всех световых потоков данные обрабатываются с помощью алгоритмов преобразования в режиме реального времени.Known spectral ellipsometer with parallel detection of light flux according to the patent US 6,384,916, which has no moving parts and operates in real time for in-situ monitoring of the surface properties of the thin film of the sample inside the chamber in which it is processed. The ellipsometer includes a broadband light source to create a collimated beam of light rays, which is transmitted through the polarizer and sent to the surface of the sample. In the process of reflection, the state of polarization of light changes in accordance with the internal structure of the sample. The light reflected from the sample is divided into 4 separate polarized beams of rays, each of which has its own spectral intensity dependence. Each of the 4 light fluxes is transmitted to one or more spectrometers, where their spectral dependences are recorded. The data obtained for all light fluxes are processed using real-time conversion algorithms.
Недостатком данного аналога является то, что плечо поляризатора эллипсометра не позволяет освещать исследуемый образец светом с различными состояниями поляризации, что, в свою очередь, не позволит определить все 16 компонент матрицы Мюллера образца.The disadvantage of this analogue is that the arm of the ellipsometer polarizer does not allow illuminating the sample under study with light with different polarization states, which, in turn, will not allow to determine all 16 components of the sample Mueller matrix.
Известен эллипсометр для исследования образцов в широком спектральном диапазоне по патенту US 7,298,480, который содержит широкополосный источник света, генератор состояния поляризации (ГСП), включающий в себя неподвижный линейный поляризатор и в значительной степени ахроматический компенсатор, установленный с возможностью вращения, держатель образца, детектор состояния поляризации (ДСП), включающий в себя неподвижный линейный поляризатор и в значительной степени ахроматический компенсатор, установленный с возможностью вращения, основную систему детектирования, измеряющую спектральную зависимость интенсивности прошедшего ДСП света, оптику для коллимирования пучков лучей, проходящих ГСП и ДСП, а также фокусировки света на образец и детектор. Линейный поляризатор и ахроматический компенсатор в ДСП идентичны тем, что входят в состав ГСП, но установлены в обратном порядке по ходу распространения света.A known ellipsometer for the study of samples in a wide spectral range according to US 7,298,480, which contains a broadband light source, a polarization state generator (GSP), which includes a stationary linear polarizer and largely achromatic compensator mounted for rotation, a sample holder, a state detector polarization (DSP), which includes a stationary linear polarizer and largely achromatic compensator, mounted with the possibility of rotation, the main A detection system that measures the spectral dependence of the intensity of transmitted DSP light, optics for collimating the beams of rays transmitted by the GSP and DSP, as well as focusing the light on the sample and detector. The linear polarizer and achromatic compensator in the particleboard are identical to those that are part of the SHG, but are installed in the reverse order along the propagation of light.
Недостатком данного аналога является то, что в плече поляризатора и плече анализатора эллипсометра используется не разделение/переключение световых потоков, а вращение поляризационных элементов (линейный поляризатор, компенсатор), что позволит проводить измерения компонент матрицы Мюллера исследуемого образца только с ограниченной скоростью, недостаточной для решения метрологических задач контроля в режиме реального времени.The disadvantage of this analogue is that in the arm of the polarizer and the arm of the analyzer of the ellipsometer, not separation / switching of light fluxes is used, but the rotation of polarizing elements (linear polarizer, compensator), which will allow measurements of the components of the Mueller matrix of the test sample only with a limited speed, insufficient to solve real-time metrological control tasks.
Известен спектральный эллипсометр по патенту РФ 2247969, содержащий последовательно расположенные вдоль оптической оси источник излучения, коллимирующую оптику, поляризатор, анализатор, полихроматор с фоторегистратором, электрически связанным с блоком управления и обработки сигналов, отличающийся тем, что как поляризатор, так и анализатор выполнены в виде последовательно расположенных на оптической оси двух идентичных ориентированных навстречу друг другу призм, из которых первая - разделяющая световой пучок на два ортогонально поляризованных, идущих параллельно, а вторая - соединяющая вновь в один, размещенного между ними обтюратора, насаженного на вал электродвигателя, который соединен электрически с блоком управления и обработки сигналов, двух оптопар, имеющих электрическую связь с блоком управления и обработки сигналов, прерывателями которых служат выполненные в обтюраторе две кольцевые дорожки окон, пересекающие соответственно первый и второй пучки, при этом окна в кольцевых дорожках расположены периодически, со сдвигом во внешнем и внутреннем кольцах друг относительно друга на 1/2 периода, и выполнены в синхронно вращающихся с одинаковой частотой обтюраторах поляризатора и анализатора со скважностью 1/4 и 1/2, соответственно, причем при измерениях азимут поляризатора составляет +30°, а азимут анализатора составляет -30°.A known spectral ellipsometer according to the patent of the Russian Federation 2247969, containing a radiation source sequentially located along the optical axis, collimating optics, a polarizer, an analyzer, a polychromator with a photographic recorder electrically connected to a control and signal processing unit, characterized in that both the polarizer and the analyzer are made in the form sequentially located on the optical axis of two identical prisms oriented towards each other, of which the first is dividing the light beam into two orthogonally polarized bathrooms, running in parallel, and the second connecting again into one, placed between them a shutter, mounted on an electric motor shaft, which is electrically connected to the control and signal processing unit, two optocouplers that are in electrical communication with the control and signal processing unit, the breakers of which are made in the shutter there are two circular paths of windows intersecting the first and second beams, respectively, while the windows in the circular paths are arranged periodically, with a shift in the outer and inner rings itelno other by 1/2 period and executed synchronously rotating in the same frequency obturator polarizer and analyzer with a
В данном аналоге есть признаки, схожие с признаками заявленного технического решения. В частности, в нем реализован принцип разделения световых потоков в обоих плечах эллипсометра и перекрытие потоков в плече поляризатора для изменения состояния поляризации падающего на образец света.In this analogue there are signs similar to those of the claimed technical solution. In particular, it implements the principle of separation of light fluxes in both shoulders of an ellipsometer and overlapping fluxes in the polarizer arm to change the polarization state of the light incident on the sample.
Недостатком данного способа, принятого нами в качестве прототипа, равно как и всех других известных способов, является ограниченные метрологические возможности, обуславливающие невозможность определения всех 16 компонентов матрицы Мюллера, дающей наиболее исчерпывающее описание линейной оптической системы, измерение компонентов которой позволяет эффективно исследовать, в том числе, оптическую анизотропию, магнитные свойства, деполяризацию света образцом.The disadvantage of this method, which we adopted as a prototype, as well as all other known methods, is the limited metrological capabilities, which make it impossible to determine all 16 components of the Mueller matrix, which gives the most comprehensive description of a linear optical system, the measurement of which allows you to effectively study, including , optical anisotropy, magnetic properties, depolarization of light by a sample.
Задача изобретения заключается в расширении метрологических возможностей эллипсометра, в обеспечении возможности найти все 16 компонентов матрицы Мюллера, а также в увеличении скорости измерений при условии их проведения в широком спектральном диапазоне.The objective of the invention is to expand the metrological capabilities of the ellipsometer, to provide the ability to find all 16 components of the Mueller matrix, as well as to increase the measurement speed provided that they are carried out in a wide spectral range.
Сущность заявленного изобретения как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков.The essence of the claimed invention as a technical solution is expressed in the following set of essential features.
Эллипсометр, включающий последовательно расположенные вдоль оптической оси источник излучения, плечо поляризатора и плечо анализатора, характеризуется тем, что плечо анализатора выполнено в виде неполяризующего светоделителя (НС), разделяющего пришедший от исследуемого образца пучок световых лучей на две части, при этом отраженный от светоделителя пучок световых лучей падает на первый поляризующий светоделитель (ПС), который разделяет его на два линейно поляризованных световых потока с ортогональными направлениями плоскости поляризации, а прошедший НС пучок световых лучей попадает на компенсатор, вносящий известный сдвиг фаз между ортогональными линейно поляризованными составляющими световой волны, после чего падает на второй ПС, так же разделяющий его на два линейно поляризованных световых потока, затем все четыре световых потока поступают на вход четырехканального спектрометра.An ellipsometer including a radiation source sequentially located along the optical axis, a polarizer arm and an analyzer arm is characterized in that the analyzer arm is made in the form of a non-polarizing beam splitter (NS), dividing the beam of light rays coming from the sample into two parts, while the beam reflected from the beam splitter of light rays falls on the first polarizing beam splitter (PS), which divides it into two linearly polarized light flux with orthogonal directions of the plane of polarization radiation, and the transmitted NS beam of light rays enters the compensator, introducing a known phase shift between the orthogonal linearly polarized components of the light wave, after which it falls on the second PS, also dividing it into two linearly polarized light fluxes, then all four light fluxes are input four-channel spectrometer.
Кроме того, первый самостоятельный объект заявленного технического решения характеризуется наличием ряда дополнительных факультативных признаков, а именно:In addition, the first independent object of the claimed technical solution is characterized by the presence of a number of additional optional features, namely:
- четырехканальный спектрометр содержит объективы на каждом из четырех вышедших из ПС световых потоков, посредством которых световые потоки фокусируются на входных щелях, после чего одни зеркала на каждом световом потоке формируют четыре коллимированных пучка лучей и направляют их на дифракционную решетку, а разложенное в спектр излучение посредством других зеркал на каждом световом потоке фокусируется на соответствующих многоканальных детекторах;- a four-channel spectrometer contains lenses on each of the four light fluxes emerging from the PS, by which the light fluxes are focused on the entrance slits, after which one mirror on each light flux forms four collimated beams of rays and direct them to the diffraction grating, and the radiation expanded into the spectrum by other mirrors on each light flux focuses on the corresponding multichannel detectors;
- многоканальные детекторы могут быть выполнены в виде одномерных массивов фотоприемных элементов;- multichannel detectors can be made in the form of one-dimensional arrays of photodetector elements;
- многоканальные детекторы могут быть выполнены в виде одного двумерного массива фотоприемных элементов;- multichannel detectors can be made in the form of one two-dimensional array of photodetector elements;
- многоканальные детекторы могут быть выполнены в виде нескольких двумерных массивов фотоприемных элементов;- multichannel detectors can be made in the form of several two-dimensional arrays of photodetector elements;
- ПС могут быть выполнены в виде призм Волластона;- PS can be made in the form of Wollaston prisms;
- эллипсометр может быть снабжен дополнительными НС, ПС и компенсатором, размещенными друг относительно друга с образованием дополнительных световых потоков, поступающих на входы двух дополнительных четырехканальных спектрометров, при этом пришедший от исследуемого образца пучок световых лучей в первую очередь попадает на первый дополнительный НС, а отраженный от него пучок световых лучей посредством второго дополнительного НС разделяется на два пучка, причем один из них посредством соответствующего ПС и дополнительных НС преобразуется в четыре световых потока, два из которых поступают на входы первого дополнительного четырехканального спектрометра, а два других - на входы второго дополнительного четырехканального спектрометра, при этом второй пучок световых лучей от второго дополнительного НС посредством компенсатора, соответствующего ПС и дополнительных НС преобразуется в четыре световых потока, два из которых поступают на входы первого дополнительного четырехканального спектрометра, а два других - на входы второго дополнительного четырехканального спектрометра;- the ellipsometer can be equipped with additional NS, PS, and a compensator placed relative to each other with the formation of additional light fluxes arriving at the inputs of two additional four-channel spectrometers, while the beam of light rays coming from the sample under investigation first of all enters the first additional NS, and the reflected from it, the beam of light rays by means of a second additional NS is divided into two beams, and one of them is converted by means of the corresponding PS and additional NS four light streams, two of which go to the inputs of the first additional four-channel spectrometer, and two others go to the inputs of the second additional four-channel spectrometer, while the second beam of light from the second additional NS is converted into four light by means of a compensator corresponding to the PS and additional NS flow, two of which go to the inputs of the first additional four-channel spectrometer, and two others go to the inputs of the second additional four-channel spectro Etra;
- во всех вышеописанных вариантах эллипсометра плечо поляризатора может быть выполнено в виде совокупности линейных поляризаторов и НС, размещенных друг относительно друга с организацией четырех различных оптических каналов, последовательно направляемых на исследуемый образец, при этом в первом оптическом канале плеча поляризатора коллимированный пучок световых лучей последовательно проходит первый линейный поляризатор и первый и второй НС, после чего направляется на исследуемый образец, во втором оптическом канале коллимированный пучок световых лучей последовательно проходит второй линейный поляризатор, отражается от первого НС проходит второй НС, после чего направляется на исследуемый образец, в третьем оптическом канале коллимированный пучок световых лучей последовательно проходит третий линейный поляризатор, проходит третий НС, отражается от второго НС, после чего направляется на исследуемый образец, в четвертом оптическом канале коллимированный пучок световых лучей последовательно проходит четвертый линейный поляризатор, компенсатор, последовательно отражается от третьего и второго НС, после чего направляется на исследуемый образец, кроме того каждый из четырех оптических каналов снабжен перекрывающим его оптическим затвором, размещенным между источником световых лучей и первым НС этого оптического канала.- in all the above-described variants of the ellipsometer, the polarizer arm can be made in the form of a combination of linear polarizers and NS placed relative to each other with the organization of four different optical channels sequentially directed to the test sample, while in the first optical channel of the polarizer arm the collimated beam of light rays passes sequentially the first linear polarizer and the first and second NS, after which it is sent to the sample under study, in the second optical channel they are collimated the light beam passes sequentially through the second linear polarizer, is reflected from the first NS passes through the second NS, and then sent to the sample under study, in the third optical channel the collimated beam of light rays passes through the third linear polarizer sequentially, passes through the third NS, is reflected from the second NS, and then sent on the test sample, in the fourth optical channel, the collimated beam of light rays passes sequentially through the fourth linear polarizer, compensator, sequentially property of reflecting the third and second NA, then sent to the sample, in addition, each of the four optical channels are provided with overlapping of its optical shutter arranged between a source of light rays and the NA of the first optical channel.
Совокупность существенных признаков заявленного технического решения обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в обеспечении следующих возможностей, недостижимых при использовании всех известных аналогов:The set of essential features of the claimed technical solution ensures the achievement of a technical result, which consists in providing the following capabilities, unattainable when using all known analogues:
- возможность отправлять на образец световой поток с четырьмя различными состояниями поляризации, что обеспечивает возможность измерения всех 16 компонентов матрицы Мюллера исследуемого образца;- the ability to send a light flux to the sample with four different polarization states, which makes it possible to measure all 16 components of the Mueller matrix of the sample under study;
- измерение всех четырех параметров Стокса отраженного от образца света для многих длин волн из широкого спектрального диапазона, что важно для точности измерений и возможности получить физически-значимые величины вообще (оптические постоянные, толщины пленок, параметры зонной структуры полупроводников, состав твердых растворов, меру шероховатости границ раздела и поверхности, пористость);- measurement of all four Stokes parameters of light reflected from a sample for many wavelengths from a wide spectral range, which is important for measurement accuracy and the ability to obtain physically significant quantities in general (optical constants, film thicknesses, semiconductor band structure parameters, composition of solid solutions, roughness measure interfaces and surfaces, porosity);
- изменение поляризации падающего на исследуемый образец света достигается коммутацией световых потоков за счет операций открытия/закрытия оптических затворов, время которых может быть сведено к единицам миллисекунд, что в результате позволяет ускорить измерения на 2 порядка по сравнению с существующими аналогами;- a change in the polarization of the light incident on the sample under study is achieved by switching the light flux due to the operation of opening / closing optical shutters, the time of which can be reduced to units of milliseconds, which as a result allows to accelerate measurements by 2 orders of magnitude compared to existing analogues;
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена оптическая схема плеча анализатора заявленного эллипсометра, на фиг. 2 - вариант эллипсометра с использованием в плече анализатора дополнительных 4-канальных спектрометров, на фиг. 3 - оптическая схема плеча поляризатора заявленного эллипсометра.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is an optical diagram of the arm of the analyzer of the claimed ellipsometer; FIG. 2 is a variant of an ellipsometer using additional 4-channel spectrometers in the analyzer arm; FIG. 3 is an optical diagram of the polarizer arm of the claimed ellipsometer.
Эллипсометр включает последовательно расположенные вдоль оптической оси источник излучения, плечо поляризатора и плечо анализатора. Плечо анализатора содержит НС 1, первый ПС 2, компенсатор 3 и второй ПС 4, четырехканальный спектрометр 5, объективы 6, входные щели 7, коллимирующие зеркала 8, дифракционную решетку 9, фокусирующие зеркала 10 и многоканальные детекторы 11.The ellipsometer includes a radiation source, a polarizer arm and an analyzer arm sequentially located along the optical axis. The analyzer arm contains
Эллипсометр может быть снабжен дополнительными НС 12-13 и 17-20, ПС 14 и 15, компенсатором 16, и двумя дополнительными четырехканальными спектрометрами 21 и 22. Во всех вариантах выполнения заявленного эллипсометра плечо поляризатора может быть выполнено в виде совокупности линейных поляризаторов 23-26, НС 27-29, компенсатора 30, оптических затворов 31-34.The ellipsometer can be equipped with additional NS 12-13 and 17-20,
Заявленный эллипсометр работает следующим образом.The claimed ellipsometer works as follows.
Плечо поляризатора - формирует пучок световых лучей с заданными состоянием поляризации, спектральным составом, геометрическими параметрами (диаметр, расходимость) и направлением. После отражения от исследуемого образца под заданным углом θ, свет попадает в плечо анализатора, в котором измеряется состояние поляризации отраженного от исследуемой твердотельной структуры света. Знание того, как изменилась поляризация света при отражении под заданным углом падения, позволяет получить информацию об исследуемом образце: оптические постоянные, толщины пленок, параметры зонной структуры полупроводников, состав твердых растворов, меру шероховатости границ раздела и поверхности, пористость. Измерение состояния поляризации отраженного света для различных состояний поляризации падающего света позволяет вычислить компоненты матрицы Мюллера, дающей наиболее исчерпывающее описание линейной оптической системы. Измерение компонент матрицы Мюллера позволяет эффективно исследовать оптическую анизотропию, магнитные свойства, деполяризацию.Shoulder of the polarizer - forms a beam of light rays with a given state of polarization, spectral composition, geometric parameters (diameter, divergence) and direction. After reflection from the test sample at a given angle θ, the light enters the arm of the analyzer, in which the polarization state of the light reflected from the test solid structure is measured. Knowing how the polarization of light changed under reflection at a given angle of incidence allows us to obtain information about the sample under study: optical constants, film thicknesses, parameters of the semiconductor band structure, composition of solid solutions, measure of the roughness of interfaces and surface, porosity. Measurement of the polarized state of reflected light for various states of polarization of the incident light allows us to calculate the components of the Muller matrix, which gives the most comprehensive description of a linear optical system. The measurement of the components of the Mueller matrix allows one to efficiently study optical anisotropy, magnetic properties, and depolarization.
Пришедший от исследуемого образца пучок световых лучей попадает на НС 1, разделяющий его на две части. Отраженное от НС излучение падает на ПС 2, который разделяет его на два линейно поляризованных световых потока с ортогональными направлениями электрического вектора. Прошедший НС 1 пучок лучей пропускается через компенсатор 3, вносящий известный сдвиг фаз между ортогональными линейно поляризованными составляющими световой волны, после чего падает на ПС 4. Для каждого из четырех вышедших из ПС 2 и 4 световых потоков спектральная зависимость интенсивности измеряется в спектрометре 5. Посредством объективов 6 вышедшее из призм излучение фокусируется на входных щелях 7. Зеркала 8 формируют четыре коллимированных пучка лучей и направляют их на дифракционную решетку 9. Зеркала 10 фокусируют разложенное в спектр излучение на многоканальных детекторах 11, выполненных в виде одномерных, одного двумерного или нескольких двумерных массивов фотоприемных элементов. Используется единая дифракционная решетка 9 для одновременного разложения в спектр излучения в 4-х каналах спектрометра 5. Для каждого канала задействуется отдельный участок решетки. Измерение спектральных зависимостей вышедших из ПС 2 и 4 четырех потоков излучения позволяет определить спектральные зависимости 4-х параметров Стокса пришедшего от исследуемого образца света. Рабочий спектральный диапазон таких измерений будет определяться, в первую очередь, параметрами НС 1, компенсатора 3, дифракционной решетки 9 и многоканальных детекторов 11. Скорость измерения состояния поляризации света для всех длин волн из рабочего спектрального диапазона будет определяться только временем накопления и считывания в многоканальных детекторах 11.A beam of light rays arriving from the sample under investigation falls on
Рабочий спектральный диапазон плеча анализатора может быть существенно расширен с использованием дополнительных 4-канальных спектрометров 21 и 22. В таком варианте пришедший от исследуемого образца свет попадает на дополнительный НС 12, разделяющий его на две части, каждая из которых, в свою очередь, разделяется еще на две части НС 1 и 13. Отраженное от НС 1 излучение падает на ПС 2, который разделяет его на два линейно поляризованных световых потока с ортогональными направлениями плоскости поляризации. Прошедшее НС 1 излучение пропускается через компенсатор 3, вносящий известный сдвиг фаз между ортогональными линейно поляризованными составляющими световой волны, после чего падает на ПС 4. Четыре вышедших из ПС 2 и 4 световых потока разлагаются в спектр и детектируются в спектрометре 5. В свою очередь прошедший НС 13 пучок лучей попадает на ПС 14. Вышедшие из него ортогонально поляризованные световые потоки попадают в НС 17 и 18. Отраженный от НС 13 пучок лучей пропускается через компенсатор 16 и попадает на ПС 15. Вышедшие из него ортогонально поляризованные световые потоки попадают в НС 19 и 20. Вышедшие из светоделителей 17-20 световые потоки группируются и заводятся в дополнительные четырехканальные спектрометры 21 и 22, выполненные аналогично спектрометру 5, где разлагаются в спектр и детектируются.The working spectral range of the analyzer arm can be significantly expanded using additional 4-
Одновременное использование более чем одного 4-канального спектрометра позволяет получить следующие преимущества в работе плеча анализатора и эллипсометра:The simultaneous use of more than one 4-channel spectrometer provides the following advantages in the operation of the analyzer arm and ellipsometer:
- одновременно измеряется полное состояние поляризации отраженного от образца света (все 4 параметра Стокса) в широком спектральном диапазоне;- at the same time, the total polarization state of the light reflected from the sample is measured (all 4 Stokes parameters) in a wide spectral range;
- увеличивается чувствительность прибора за счет того, что более узкий спектральный диапазон каждого отдельного спектрометра позволяет использовать дифракционную решетку вблизи максимума спектральной зависимости интенсивности диафрагмируемого излучения;- increases the sensitivity of the device due to the fact that a narrower spectral range of each individual spectrometer allows the use of a diffraction grating near the maximum spectral dependence of the intensity of the iris radiation;
- принципиально отсутствуют погрешности измерений, связанные с попаданием на детекторы излучения от высших порядков дифракции.- fundamentally there are no measurement errors associated with radiation from higher diffraction orders reaching the radiation detectors.
В заявленном варианте выполнения плеча поляризатора с помощью светоделителей 27-29 свет с различными состояниями поляризации из четырех различных оптических каналов последовательно направляется на исследуемый образец. В первом канале коллимированный пучок световых лучей последовательно проходит линейный поляризатор 23, НС 27-28, после чего направляется на исследуемый образец. Во 2-м канале коллимированный пучок световых лучей последовательно проходит линейный поляризатор 24, отражается от НС 27, проходит НС 28, после чего направляется на исследуемый образец. В 3-м канале коллимированный пучок световых лучей последовательно проходит линейный поляризатор 25, НС 29, отражается от НС 28, после чего направляется на исследуемый образец. В 4-м канале коллимированный пучок световых лучей последовательно проходит линейный поляризатор 26, компенсатор 30, последовательно отражается от НС 29 и 28, после чего направляется на исследуемый образец. Для каждого из 4-х каналов поступление света может быть перекрыто соответствующим оптическим затвором 31-34. Внутри канала затвор может быть расположен в любом месте по ходу распространения излучения между его источником и первым НС в этом канале. Изменение состояния поляризации падающего на образец света осуществляется путем открытия одного из каналов и одновременного закрытия остальных 3-х каналов с помощью оптических затворов. Таким образом, скорость изменения состояния поляризации падающего на образец света определяется только скоростью работы оптических затворов 31-34.In the claimed embodiment, the arm of the polarizer using beam splitters 27-29 light with different states of polarization from four different optical channels is sequentially directed to the sample under study. In the first channel, the collimated beam of light rays sequentially passes through a
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016134304A RU2638092C1 (en) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | Ellipsometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016134304A RU2638092C1 (en) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | Ellipsometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2638092C1 true RU2638092C1 (en) | 2017-12-11 |
Family
ID=60718536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016134304A RU2638092C1 (en) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | Ellipsometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2638092C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2149382C1 (en) * | 1997-10-23 | 2000-05-20 | Физико-технологический институт Российской академии наук | Process determining ellipsometric parameters of object (versions) |
US6734968B1 (en) * | 1999-02-09 | 2004-05-11 | Haiming Wang | System for analyzing surface characteristics with self-calibrating capability |
US7075650B1 (en) * | 1995-09-20 | 2006-07-11 | J.A. Woollam Co. Inc. | Discrete polarization state spectroscopic ellipsometer system and method of use |
RU2351917C1 (en) * | 2007-05-31 | 2009-04-10 | Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук | Ellipsometer |
EP1747434B1 (en) * | 2004-05-14 | 2011-07-27 | KLA-Tencor Technologies Corporation | Systems for measurement or analysis of a specimen using vuv light |
-
2016
- 2016-08-23 RU RU2016134304A patent/RU2638092C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7075650B1 (en) * | 1995-09-20 | 2006-07-11 | J.A. Woollam Co. Inc. | Discrete polarization state spectroscopic ellipsometer system and method of use |
RU2149382C1 (en) * | 1997-10-23 | 2000-05-20 | Физико-технологический институт Российской академии наук | Process determining ellipsometric parameters of object (versions) |
US6734968B1 (en) * | 1999-02-09 | 2004-05-11 | Haiming Wang | System for analyzing surface characteristics with self-calibrating capability |
EP1747434B1 (en) * | 2004-05-14 | 2011-07-27 | KLA-Tencor Technologies Corporation | Systems for measurement or analysis of a specimen using vuv light |
RU2351917C1 (en) * | 2007-05-31 | 2009-04-10 | Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук | Ellipsometer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Azzam | Division-of-amplitude photopolarimeter (DOAP) for the simultaneous measurement of all four Stokes parameters of light | |
JP4140737B2 (en) | Broadband spectral rotation compensator ellipsometer | |
EP1095259B1 (en) | Spectroscopic ellipsometer | |
US7889339B1 (en) | Complementary waveplate rotating compensator ellipsometer | |
KR101844627B1 (en) | Measurement of critical dimension | |
US6856384B1 (en) | Optical metrology system with combined interferometer and ellipsometer | |
WO2010110926A2 (en) | Method and apparatus for phase-compensated sensitivity-enhanced spectroscopy (pcses) | |
US20090033936A1 (en) | Optical characteristic measuring apparatus and optical characteristic measuring method | |
CN111542734B (en) | Snapshot ellipsometer | |
KR101761251B1 (en) | Spectroscopic ellipsometer | |
US11906281B2 (en) | Device and method for measuring thickness and refractive index of multilayer thin film by using angle-resolved spectral reflectometry | |
CN108332945A (en) | A kind of diffraction efficiency of grating test system and method | |
CN104677299A (en) | Film detection device and method | |
US2829555A (en) | Polarimetric method and apparatus | |
CN106092905B (en) | Polarized infrared spectrometer | |
CN110411952A (en) | The spectroscopic ellipsometry of more channel of polarization faces array detection obtains system and method | |
CN102620907B (en) | Method for measuring phase delay angles of optical device | |
US20170045397A1 (en) | Device for analysing a specimen and corresponding method | |
RU2638092C1 (en) | Ellipsometer | |
US3972618A (en) | Interferometer for testing materials of different sizes | |
US7342661B2 (en) | Method for noise improvement in ellipsometers | |
US3481671A (en) | Apparatus and method for obtaining optical rotatory dispersion measurements | |
CN113654996A (en) | Device and method for measuring phase retardation of composite achromatic wave plate | |
KR100395442B1 (en) | Ultra high speed spectroscopic ellipsometer | |
RU2749149C1 (en) | Two-way velocity ellipsometer |