[VirtualLab] SiO2膜层的可变角椭圆偏振光谱（VASE）分析

摘要

可变角度椭圆偏振光谱仪（VASE）是一种常用的技术，由于其对光学参数的微小变化具有高灵敏度，而被用在许多使用薄膜结构的应用中，如半导体、光学涂层、数据存储、平板制造等。在本用例中，我们演示了VirtualLab Fusion中的椭圆偏振分析器在二氧化硅（SiO2）涂层上的使用。对于系统的参数，我们参考Woollam等人的工作 "可变角度椭圆偏振光谱仪（VASE）概述。I. 基本理论和典型应用"，并研究该方法对轻微变化的涂层厚度有多敏感。

任务描述

镀膜样品

关于配置堆栈的更多信息。

利用界面配置光栅结构

一般光栅组件能够对周期性结构进行建模。在各向同性的情况下，使用一个非常小的周期，以确保只有0阶会传播。二氧化硅层也是根据参考文献来定义的。

- 涂层厚度：10纳米

- 涂层材料。二氧化硅

- 折射率：扩展的Cauchy模型。

𝐴 = 1.44, 𝐵 = 0.00422𝜇𝑚², 𝐶 = 1.89𝐸 - 05𝜇𝑚4

- 基板材料：晶体硅

- 入射角度。75°

椭圆偏振分析仪

椭圆偏振分析仪用于计算相位差𝛥，以及反射光束的振幅分量Ψ。

有关该分析仪的更多信息可在这里找到。

椭圆偏振分析仪

总结 - 组件...

椭圆偏振系数测量

椭圆偏振分析仪测量反射系数（s-和p-极化分量）的比率𝜌，并输出相位差𝛥，以及振幅分量Ψ，根据

在VirtualLab Fusion中，复数系数𝑅p和𝑅s是通过应用严格耦合波分析（RCWA），也被称为傅里叶模态法（FMM）来计算。因此，在研究光栅样品的情况下，这些系数也可以是特定衍射阶数的瑞利系数。

椭圆偏振对小厚度变化的敏感性

为了评估椭偏仪对涂层厚度即使是非常小的变化的敏感性，对10纳米厚的二氧化硅层和10.1纳米厚的二氧化硅膜的结果进行了比较。即使是厚度的微小变化，1埃的差异也高于普通椭圆偏振的分辨率（0.02°为𝑇，0.1°为𝛥*）。因此，即使是涂层中的亚纳米变化也可以通过椭偏仪来测量。

* 数值根据Woollam et al., Proc. SPIE 10294, 1029402 (1999)

仿真结果与参考文献的比较

被研究的SiO2层厚度变化为1埃时，𝛹和𝛥的差异。

VirtualLab Fusion技术

文件信息

更多阅览

- Ellipsometry Analyzer