EllipsometrieAnordnung

EllipsometrieAnordnung bezeichnet die Gesamtheit der optischen Bauteile und deren Anordnung, die in der Ellipsometrie verwendet wird, um die Polarisation des Lichts vor und nach der Reflexion an einer Probe zu messen. Ziel ist die Bestimmung von Eigenschaften dünner Schichten, wie Dicke und Brechungsindex, aus der Änderung der Polarisation.

Eine EllipsometrieAnordnung umfasst typischerweise eine Lichtquelle, einen Polarizer zur Erzeugung eines bekannten Polarisationszustands, gegebenenfalls einen Kompensator oder Retarder zur Kontrolle der Phasenbeziehung, eine Probe mit definiertem Einfallswinkel, einen Analyzer zur Projektion der reflektierten Polarisation auf einen Detektor sowie einen Detektor oder eine Ausleseeinheit. In spektroskopischen Versionen wird über eine Bandbreite von Wellenlängen gemessen und so die Abhängigkeit der optischen Eigenschaften mit dem Spektrum erfasst.

Das Messprinzip basiert auf dem Verhältnis der komplexen Reflexionskoeffizienten rp/rs der p- und s-polarisierten Anteile des einfallenden Lichts. In der Praxis werden die Größen Psi (Winkel der Amplitudenverhältnis) und Delta (Phasenverschiebung) bestimmt, aus denen sich mittels Modellierung die Dicken von Schichten und deren Brechungsindizes ableiten lassen. Die Messung ist besonders empfindlich für dünne Filme und mehrschichtige Strukturen.

Zu den gängigen Konfigurationen einer EllipsometrieAnordnung gehören Rotationskompensator-, Rotationsanalysator- und Phasenmodulations-Varianten, die unterschiedliche Strahlengänge und Modulationsmethoden nutzen. Nullellipsometrie ist eine spezielle Form, bei der der Analyzer so justiert wird, dass die Detektordung optimal verschwindet. Anwendungen finden sich in der Halbleitertechnik, Optikbeschichtungen, Materialwissenschaft und Biotechnologie.

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