Quatro tipos comuns de elipsômetros incluem o de compensador rotativo, o de analisador rotativo, o de modulação de fase e o de modulação de fase por cristal líquido. Cada um deles difere na forma como uma mudança de fase conhecida é introduzida. Por exemplo, uma mudança de fase é introduzida no sistema de compensador rotativo adicionando-se um compensador rotativo imediatamente antes da amostra, enquanto que, no elipsômetro de modulação de fase, a mudança de fase é introduzida por um modulador fotoelástico posicionado após a amostra. HORIBA é especializada em elipsômetros de modulação de fase e em elipsômetros de modulação de fase por cristal líquido.
HORIBA fabrica equipamentos com base na elipsometria de modulação de fase.
HORIBA fabrica equipamentos de elipsometria com modulação de fase. Atualmente, oferecemos dois instrumentos de varredura que incorporam um modulador fotoelástico — o UVISEL PLUS e o UVISEL 2 — e dois instrumentos baseados em CCD que incorporam modulação por cristal líquido — o Auto-SE e o Smart-SE. Os instrumentos UVISEL PLUS e UVISEL 2 são projetados para oferecer a mais alta resolução espectral, precisão e sensibilidade; já o Smart-SE e o Auto-SE são projetados para medições rápidas, fáceis e de alto rendimento.
A elipsometria de modulação de fase proporciona excelente precisão no parâmetro elipsométrico Δ, resultando em alta sensibilidade a filmes ultrafinos em substratos transparentes. Além disso, utiliza elementos fixos, eliminando a sensibilidade a ruídos mecânicos e, consequentemente, gerando um sinal preciso e estável. A elipsometria de modulação de fase abrange uma ampla faixa espectral de 190 a 2100 nm, com uma alta taxa de modulação de polarização de 50.000 Hz, em comparação com as dezenas de Hz de outros sistemas de elementos rotativos.
Essa taxa de modulação mais alta permite medições rápidas com uma relação sinal-ruído insuperável. Além disso, um elipsômetro de modulação de fase permite a medição de ψ e Δ em toda a sua extensão (ψ de 0° a 90° e Δ de 0° a 360°).
Os elipsômetros a laser medem ψ e Δ em apenas um comprimento de onda, o que significa que só podem determinar duas propriedades, como a espessura de uma única camada transparente e seu índice de refração no comprimento de onda do laser. Se a camada for semitransparente, a absorção não pode ser determinada. Um elipsômetro, por outro lado, mede ψ e Δ em cada comprimento de onda, resultando em uma espessura e propriedades ópticas precisas em uma faixa espectral.
Um elipsômetro a laser também não pode ser usado para determinar a espessura de filmes em uma pilha multicamadas, enquanto a elipsometria espectroscópica funciona bem para isso. Outro problema com a elipsometria a laser é que ψ e Δ em um comprimento de onda podem representar múltiplas espessuras, sendo difícil determinar qual é a correta.
O sistema de visão permite ao usuário visualizar exatamente onde o feixe de luz incide sobre a amostra, para medições precisas. Nosso sistema de imagem patenteado, utilizado nos modelos Auto SE, Smart SE e UVISEL 2, proporciona visualização nítida em praticamente qualquer superfície. O microponto ajuda a reduzir o tamanho do feixe de luz incidente, permitindo a medição de pequenas características em amostras padronizadas. Quando utilizados em conjunto, o sistema de visão permite ao usuário visualizar exatamente a posição do microponto na amostra padronizada, para medições precisas.
Com o microspot, você pode medir com precisão pequenas regiões padronizadas da sua amostra de filme fino sem sobrepor outras áreas da amostra.
Os micropontos são muito úteis para amostras padronizadas ou heterogêneas que podem apresentar pequenas regiões de materiais diferentes. Com o microponto, você pode medir com precisão pequenas regiões padronizadas da sua amostra de filme fino sem sobrepor outras áreas da amostra.
Nossos elipsômetros oferecem até 8 tamanhos de ponto selecionáveis por computador. Não há fibras ou componentes ópticos para o operador trocar manualmente, e nenhum alinhamento ou recalibração é necessário.
Isso depende do instrumento. Atualmente, o menor microspot disponível no Auto-SE é de 25 μm x 60 μm. O menor microspot para o UVISEL PLUS é de 50 μm e o menor microspot para o UVISEL 2 é de 35 μm, ambos em incidência normal.
Em geral, deve-se usar o maior tamanho de ponto possível para a estrutura que está sendo medida, a fim de maximizar a intensidade da luz e aumentar o sinal.
Um sistema baseado em CCD coleta todos os comprimentos de onda simultaneamente, enquanto um sistema baseado em monocromador/PMT é um sistema de varredura, coletando um comprimento de onda por vez, sequencialmente. Os sistemas baseados em CCD adquirem dados rapidamente, mas os sistemas baseados em monocromador/PMT fornecem medições com precisão, sensibilidade e resolução espectral significativamente maiores. Um sistema baseado em CCD introduzirá mais ruído na medição, uma vez que o ganho é definido para todos os comprimentos de onda. O sistema baseado em monocromador, por outro lado, ajusta o ganho para cada comprimento de onda individualmente, maximizando o sinal e reduzindo o ruído.
Princípio da modulação de fase
O Modulador Fotoelástico (PEM) é uma barra de SiO₂ que apresenta comportamento isotrópico quando nenhuma tensão é aplicada. Uma vez aplicada tensão, por meio de um transdutor piezoelétrico, a barra torna-se birrefringente. Isso significa que a barra possui propriedades ópticas diferentes em diferentes direções, ou seja, a luz se propaga mais rapidamente em um eixo do que no outro. Devido a essa diferença nas velocidades de fase, ocorre uma modulação.
O sistema UVISEL não possui componentes ópticos móveis, o que torna as medições precisas, exatas e estáveis. Ele também oferece excelente precisão em delta, uma taxa de aquisição muito rápida (>100 ms/ponto), excelente repetibilidade, uma alta taxa de modulação de polarização resultando em uma relação sinal-ruído incomparável, e pode medir ψ e Δ em toda a sua faixa.
Como o sistema UVISEL é um sistema de varredura, ele fornece dados de alta resolução em comparação com os sistemas baseados em CCD, mas a medição geral (dependendo da faixa de comprimento de onda e dos incrementos) pode levar mais tempo do que em um sistema baseado em CCD.
Os sistemas Auto-SE/Smart-SE também não possuem componentes móveis, resultando em um sinal estável, e oferecem medições muito rápidas em toda a faixa espectral. Os sistemas Auto-SE/Smart-SE vêm com o componente adicional do software DeltaPsi 2, que possui uma interface gráfica de usuário (GUI) muito intuitiva. Este componente de software facilita a medição de amostras de rotina de forma simples e rápida, e pode ser muito útil para necessidades de garantia e controle de qualidade (QA/QC).
