顯微成像橢偏儀是一種將橢偏技術(shù)與光學(xué)顯微成像結(jié)合的精密儀器,主要用于在微米尺度上無(wú)損測(cè)量薄膜的厚度、折射率等光學(xué)參數(shù),并能實(shí)時(shí)可視化樣品表面的形貌分布。它適合分析微結(jié)構(gòu)樣品,比如集成電路、傳感器或二維材料,具有亞納米級(jí)的厚度分辨率和微米級(jí)的橫向分辨率。
顯微成像橢偏儀基于橢圓偏振原理,通過(guò)分析入射偏振光經(jīng)樣品反射或透射后的偏振態(tài)變化,結(jié)合光學(xué)顯微成像技術(shù),獲取樣品表面的三維形貌分布及薄膜厚度、折射率等光學(xué)參數(shù)。具體過(guò)程如下:
光源與偏振控制:光源發(fā)出的光經(jīng)起偏器變?yōu)榫€偏振光,再通過(guò)補(bǔ)償器調(diào)整為特定偏振狀態(tài)(如橢圓偏振光)。
樣品相互作用:偏振光入射到樣品表面,與樣品發(fā)生反射或透射,偏振狀態(tài)因樣品特性(如薄膜厚度、折射率)發(fā)生改變。
檢測(cè)與分析:檢偏器測(cè)量反射或透射光的偏振狀態(tài)(通常用橢偏角Ψ和Δ描述),結(jié)合物理模型(如薄膜光學(xué)理論)反演計(jì)算出樣品的厚度、折射率等參數(shù)。同時(shí),CCD成像系統(tǒng)獲取樣品表面不同位置的橢偏參數(shù),形成三維形貌及厚度分布圖像。
應(yīng)用領(lǐng)域
半導(dǎo)體工業(yè):用于晶圓表面氧化層、氮化硅層的厚度和折射率測(cè)量,光刻膠涂層均勻性檢測(cè),以及薄膜生長(zhǎng)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
材料科學(xué):分析納米薄膜(如石墨烯、金屬薄膜)的厚度與光學(xué)特性,研究聚合物薄膜的結(jié)晶度與表面粗糙度。
生物醫(yī)學(xué):監(jiān)測(cè)生物膜(如細(xì)胞膜、蛋白質(zhì)膜)的動(dòng)態(tài)變化,分析藥物與細(xì)胞相互作用的原位過(guò)程。
光學(xué)與涂層:評(píng)估光學(xué)鏡片的增透膜、反射膜性能,優(yōu)化太陽(yáng)能電池中吸收層和緩沖層的參數(shù)。
微電子與顯示技術(shù):分析微傳感器、集成電路等微結(jié)構(gòu)樣品的薄膜特性,支持平板顯示器制造過(guò)程中的質(zhì)量控制。