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椭偏成像技术(八)椭偏成像技术的未来展望椭偏成像测量技术迄今发展仅二十几年,仍然是一个新兴的领域,有着广阔的前景和巨大的发展空间。椭偏测量具有非接触性、非破坏性、测量精度高和适于测量较薄膜层的特点, 成为了半导体业常用的薄膜测量工具。由于半导体制造业在器件关键尺寸上的测量要求越来越精确, 薄膜常用材料日益多样化, 薄膜的结构越来越复杂, 需要进一步改进椭偏仪。主要的发展趋势可以分为如下几个方面。1)光谱椭偏成像技术发展至今可以实现200-1000 nm波段的测量,在对纳米结构的测量与表征中,可能需要获得更短波段的偏振信息,从而达到更高的横向分辨率,以分析样品的特性。实现椭偏成像技术对更宽波段的 ...
椭偏成像技术(七)椭偏成像技术在生物学的应用以及数据处理随着计算机的发展,椭偏成像技术由于自身的优势与特点,结合其他测量方法,能获得更为丰富的信息,在材料科学、生物学、半导体工业等领域得到广泛的应用。在生物学方面,椭偏成像技术是研究生物分子、固体表面吸附以及生物分子之间相互作用的一种简单、高效、准确的手段。绝大多数生物单分子薄膜是非常薄且是透明的,椭偏显微成像技术适合于观测如此薄的膜层 。椭偏成像技术与CCD相机的结合,克服了机械扫描成像速度慢的问题,使得实时检测成为可能,推动了该技术与生物芯片技术的组合,能够用于研究各种生物分子特异性结合反应,并能实时观察分子间相互作用过程,从 而进行有关表 ...
椭偏成像技术(六)椭偏成像技术在材料学和半导体的应用随着计算机的发展,椭偏成像技术由于自身的 优势与特点,结合其他测量方法,能获得更为丰富的信息,在材料科学、生物学、半导体工业等领域得到广泛的应用。在材料学方面,椭偏成像主要应用于对纳米薄膜的研究。例如,成像椭偏仪的横向分辨率达到1μm,光学特性映射到石墨烯薄片上之后,椭偏成像技术就可以用来从任何衬底上确定石墨烯薄膜的形状和层数,从中提取其光学性质从而分析不同衬底对石墨烯性质的影响。下图为成像椭偏仪获得的石墨烯薄片灰度图和光学显微镜获得的石墨烯薄片的对比。成像椭偏仪获得的石墨烯薄片灰度图和光学显微镜获得的石墨烯薄片的对比。(a)不同层数的石墨烯 ...
椭偏成像技术(五)光谱椭偏成像的发展(第三部分)下图为使用日本东北大学的系统获得的硅衬底上的二氧化硅纳米薄膜的厚度分布。硅衬底上的二氧化硅薄膜厚度分布厚度刨面在1.10 mm×2.21 mm的面积上几乎是平坦的,在水平和垂直方向上的空间分辨率分别为 1.58μm 和4 62μm。该系统与光谱椭偏之间的平均厚度差小于3nm,尽管包含大量的数据点,测量结果与标准值的偏差小于2.5nm。通过与磁光调制、时间相移和双反射等技术的结合,光谱椭偏技术提高了测量速度和准确性。通过与Muller矩阵的结合,光谱椭偏技术不再受光学分辨率极限的限制,提高了测量的准确性,可以获得更丰富的信息。2019年华中科技大学 ...
椭偏成像技术(四)光谱椭偏成像的发展(第二部分)相比传统光谱椭偏仪,Muller矩阵椭偏仪可以获得更丰富的信息,提供更高的灵敏度并且可以改变方位角以实现锥型衍射,可以实现纳米结构几何参数的大面积快速准确测量。该系统采用双旋转补偿器,具有宽波段测量能力,系统校准和数据处理都更加简便。该方法不仅具有传统Muller矩阵椭偏仪的优势,还拥有了显微成像技术高分辨率的优点,光谱范围达到190~1000 nm。在2016 年,华中科技大学刘世元课题组完成了国内首台高精度宽光谱Muller矩阵椭偏仪设备,其椭偏成像结构如下图所示。双旋转补偿器型 Mueller矩阵成像椭偏仪示意图光源发出的光经过消色差透镜和 ...
椭偏成像技术(三)- 光谱椭偏成像的发展之前光谱椭偏成像使用单色仪实现光谱测量,但单色仪光谱带宽较窄,阻挡大部分来自光源的能量,使入射光强度变弱,测量结果不理想。而新型技术利用宽带光源和白光干涉技术,在入射臂采用扫描干涉仪,通过扫描参考镜获得傅里叶光谱实现光谱测量,光源的光谱分布是中心波长为610nm和半峰全宽为170 nm。该技术极大地拓宽了光谱带宽,增大了光强,测量结果更加准确。椭偏仪大多采用透镜将宽带光束聚集在样品表面,然而透射式光学系统设计无法满足宽光谱的测量要求,在深紫外情况下会产生明显的色差问题。直到 2013 年,电子科技大学物理电子学院和中科院微电子所改变聚焦成像系统,研制了基 ...
椭偏成像技术(二)- 从单波长椭偏成像到光谱椭偏成像2001 年日本激光与电子实验室开发了一种彩色椭偏成像系统,利用白光源和一个三色滤光片产生三种波长的单色光,能够在纳米尺度上快速得到样品的厚度和折射率的分布情况,横向分辨率可 以达到10μm。该系统采用彩色CCD摄像机,将来自样品表面的反射光的每个偏振转换为强度分布,该强度分布是膜厚度和折射率的函数;并且将强度 分布显示为颜色分布,当样品的折射率均匀时,样品的厚度变化就可以快速表现为颜色的差异。该系统虽然利用不同滤光片产生三种波长的单色光,可以进行三波长测量,但是无法得到样品的宽光谱信息。2004 年,法国的 Boher 等设计出一种光谱椭偏 ...
椭偏成像技术(一)-椭偏成像的发展为了实现对半导体集成电路表面的定量分析与测量,人们首次将显微成像扫描与椭偏测量技术相结合,这种方法是将入射光束聚焦到一个微小的点上,然后前后扫描样品,依次覆盖整个表面。由该方法研发出的显微成像扫描椭偏仪采用机械扫描,具有测量速度慢的问题,应用范围较小。直到 1988 年,新西兰维多利亚大学的 Beaglehole提出的椭偏成像技术摆脱了显微扫描成像的局限,使用CCD相机采集椭偏图像,将成像技术与椭偏技术相结合,研发出成像椭偏仪,该椭偏仪可以观测油滴在云母基地上的扩散过程,极大提高了测量效率。20 世纪 90 年代,基于椭偏测量技术的椭偏光学显微成像发展开来。1 ...
椭偏仪(一)-椭偏成像技术简介椭偏成像技术是一种在传统椭偏技术和光学成像系统基础上发展而来的,以charge coupled device (CCD)或 complementary metal-oxide-semiconductor transistor(CMOS)为探测器实现高横向分辨率的椭偏测量技术。随着各种技术的发展,传统椭偏测量技术已经无法满足测量要求。从根本的测量原理来看,传统椭偏测量技术测量时采用的是光斑照射区平均测试方法,分析的数据是全部光斑照射区域内样品待测参数的平均值,这不仅难以准确地检测分析小于光斑照射区域内待测对象的微小变化,对于待测参数分布不均匀的样品也会得到错误的结果 ...
系统成像原理椭偏成像技术根据成像原理可以划分为两类:机械扫描椭偏成像和光学椭偏成像。机械扫描椭偏成像采用单光束测量,利用样品台的机械扫描获 取整个样品信息。受到机械扫描速度的限制,机械扫描椭偏成像测量速率较低。光学椭偏成像采用光学成像技术,对待测区域进行二维成像,可以实现高横向分辨率、高速率测量。成像椭偏仪的成像系统大多采用显微物镜和成像透镜组成的成像放大系统。放大成像的原理如下图所示 ,将样品放置在物镜的工作距离处,按照几何光学成像原理在成像透镜的后焦面成放大的实像。成像椭偏仪放大倍率原理图其中物镜内部有很多透镜组合而成,f '为物镜 的等效后焦点,f为成像透镜的焦点。系统的放大率可 ...
椭偏仪(三)-椭偏测量原理假设有一束单色光,振幅为 Ei与直角坐标系x轴的夹角为α,将其分解为沿直角坐标系x轴的p光和沿直角坐标系y轴的s光。则入射光p光和s光的振幅分别为Eip和 Eis,入射光经过薄膜的反射后p光和s光的振幅分别变为Eiprp和Eisrs,相应的相位变为δrp和δrs,故p光和s光的反射光电矢量分别为消去时间因子t,便可得到反射波电矢量末端的运动轨迹:式中:Δ=δrp-δrs。上式实际上就是椭圆方程。也就是说线偏振光入射,与待测样品发生相互作用后,由于p光和s光的反射率不同,反射光不再是线偏振光,而变成了椭圆偏振光,引入参量tanΨ和Δ,Δ表示p光分量和s光分量的相位差,t ...
界面反射原理椭偏成像技术的测量基于传统椭偏测量术,即用偏振光波为探测光照射样品,样品对入射光波进行调制,使得反射光中载有样品的信息。椭偏测量系统包括三个基本部分:起偏部分、样品部分和检偏部分。起偏部分用于产生偏振态已知的椭圆偏振探测光;补偿器和起偏器相结合可以产生任意形态的椭圆偏振,探测光倾斜入射到样品表面,与样品相互作用使得反射光偏振态发生变化,从而载有样品信息;反射光经过检偏器后变成线偏振光,通过显微成像系统,椭偏成像在 CCD 相机等图像传感器上;摄像机采集的模拟信号通过视频显示器显示,并进一步经图像采集卡进行A/D转换,转变成数字图像文件进入到计算机。通过计算机,对数字图像文件进行分析 ...
或 投递简历至: hr@auniontech.com