Meetmethode waarbij gepolariseerd licht op een laag valt en uit de verandering van de polarisatietoestand door reflectie de dikte en brekingsindex van een dunne laag worden bepaald. Is niet-destructief.
Japanse benaming: エリプソメトリ
“Ellipsometrie” komt voor in 3 oefenvragen uit 2 onderwerpen, bijv. Metrologie en analyse, Oxidatie en diffusie.
Vakgebied: Metrologie en analyse
Bij ellipsometrie valt gepolariseerd licht onder een schuine hoek op een sample, voor silicium vaak rond 65–75°, en wordt de polarisatie van de gereflecteerde bundel geanalyseerd. Het licht wordt opgesplitst in een p-gepolariseerde component (in het invalsvlak) en een s-gepolariseerde component (loodrecht daarop), die verschillend reflecteren aan een laagstapeling. Het instrument meet twee grootheden: Ψ, gerelateerd aan de verhouding van hun reflectieamplitudes, en Δ, hun faseverschil, gedefinieerd via tanΨ·exp(iΔ) = rp/rs. Omdat een verhouding en een fase worden gemeten in plaats van een absolute intensiteit, is de methode ongevoelig voor fluctuaties van de lichtbron.
Ψ en Δ geven de dikte niet direct. De analist stelt een optisch model van de stapeling op, bijvoorbeeld een siliciumsubstraat, een dunne grenslaag en een oxidelaag, met voor elke laag de dikte en de optische constanten n en k, en past de onbekenden aan tot de berekende Ψ en Δ overeenkomen met de meting. Spectroscopische ellipsometrie meet over veel golflengten en levert zo genoeg data om meerlaagse stapelingen te fitten. Bij lagen van slechts enkele nanometers worden dikte en brekingsindex sterk gecorreleerd, zodat de index meestal op een bekende waarde wordt vastgezet.
Ellipsometrie is snel, contactloos en niet-destructief, met een herhaalbaarheid van de dikte beter dan 0,1 nm. Daarmee is het het werkpaard voor het monitoren van gateoxiden, nitriden en andere dunne lagen. De nauwkeurigheid is echter maar zo goed als het model: grenslagen, oppervlakteruwheid, absorberende lagen en een onbekende samenstelling maken de fit allemaal lastiger. De meetvlek is relatief groot, dus metingen op productwafers worden gedaan op speciale testpads, meestal in de scribe lines, en niet op dichte circuitpatronen.
Interferentiekleuren van oxide geven slechts een ruwe schatting van de dikte. Spectrale reflectometrie meet de gereflecteerde intensiteit als functie van de golflengte; die methode is eenvoudiger en werkt goed voor dikkere lagen, maar bevat voor zeer dunne lagen minder informatie dan de fasedata van ellipsometrie. Röntgenreflectometrie (XRR) en TEM-doorsneden dienen als referentie, waarbij de laatste destructief is. Ellipsometrie meet alleen laagdikte en optische constanten; voor de sheet resistance is een vierpuntsmeting nodig en voor metaalcontaminatie aan het oppervlak een methode zoals TXRF.
Antwoord: B. De dikte en brekingsindex van een dunne film, bepaald uit de verandering van de polarisatietoestand van gereflecteerd licht
Bij ellipsometrie wordt gepolariseerd licht onder een hoek ingestraald en worden de amplitudeverhouding (Ψ) en het faseverschil (Δ) van de p- en s-gepolariseerde component van het gereflecteerde licht gemeten; door deze aan een met een optisch model berekende waarde te fitten worden dikte en brekingsindex van een dunne film bepaald. Bij spectroscopische ellipsometrie, waarbij de golflengte wordt gevarieerd, kunnen ook meerlaagse films worden geanalyseerd en wordt een herhaalbaarheid van 0,1 nm of beter bereikt. Omdat de methode contactloos en niet-destructief is, wordt ze veel gebruikt voor het beheersen van de dikte van onder meer oxidefilms. Weerstand en massaspectra worden niet gemeten.
Het meet hoe reflectie de polarisatie van licht verandert, uitgedrukt als de amplitudeverhouding Ψ en het faseverschil Δ. Door deze te fitten aan een optisch model worden laagdikte en brekingsindex verkregen.
Reflectometrie meet alleen de intensiteit van het gereflecteerde licht, terwijl ellipsometrie ook het faseverschil tussen twee polarisaties meet. Door die extra fase-informatie is ellipsometrie gevoeliger voor zeer dunne lagen.
Ja, met een herhaalbaarheid beter dan 0,1 nm, en daarom wordt het gebruikt voor gatediëlektrica. Bij zulke dunne lagen wordt de brekingsindex in het model echter meestal vastgezet, omdat die niet betrouwbaar van de dikte te scheiden is.
Bij ellipsometrie wordt gepolariseerd licht onder een hoek ingestraald en worden de amplitudeverhouding (Ψ) en het faseverschil (Δ) van de p- en s-gepolariseerde component van het gereflecteerde licht gemeten; door deze aan een met een optisch model berekende waarde te fitten worden dikte en brekingsindex van een dunne film bepaald.
Wat wordt hoofdzakelijk gemeten met ellipsometrie (spectros…Voor nauwkeurige metingen worden ellipsometrie en spectroscopische interferentie gebruikt.
Wat is de juiste reden dat oxidefilms op silicium afhankeli…Met de vierpuntsmethode of ellipsometrie is verontreiniging niet te zien.
Welke methode wordt veel gebruikt voor de analyse van spore…Brekingsindex TXRF (total reflection X-ray fluorescence) AFM (atomic force microscope) CD-SEM Defectinspectieapparaat EDX (energiedispersieve röntgenspectroscopie) FIB (focused ion beam) SEM (scanning-elektronenmicroscoop) SIMS (secundaire-ionenmassaspectrometrie) TEM (transmissie-elektronenmicroscoop)