LCD工业用自动椭偏仪的设计思路

简要介绍了椭圆偏振测量术的基本原理及自动椭偏仪,并设计制作了一台新型自动消光椭偏仪的原理样机.分析了各种可用于液晶显示器(LCD)膜系测量的技术,指出由于自动椭偏仪具有无损探测、测量准确度高和测量迅速等特点,非常适合用于LCD薄膜系统的在线监测.并且,自动椭偏仪在其他领域的测量应用前景也很好.     

磁光调制锁相椭偏仪与多层磁光薄膜测试系统

磁光调制锁相椭偏仪采用交流法拉第磁光调制及相敏检波来检测消光点 ,具有抗干扰能力强 ,角分辨能力高等优点。本文采用了自制的关键部件 :“高线性法拉第磁光调制器”与反馈电路来寻找消光点 ,实现了小角度偏转数字显示 ,具有速度快 ,准确性高的特点 ,而且使国产椭偏仪的角分辨由 0 .1°提高至 0 .0 1°,达到国外消光椭偏仪的水平。而且该椭偏仪的研制成功对国产磁光盘质量提高具有极大的促进作用。     

旋转元件式自动椭圆偏振仪

旋转元件式椭圆偏振仪,是一种光度式椭偏仪。它不采用消光原理而以测量椭圆偏振光的强度为基础,利用计算机求出偏振参数ψ、Δ,因而具有较高的测量速度。旋转检偏器时,不能测定Δ的符号,但是可运用于不同波长的测量。旋转四分之一波片时则是一种完全的椭偏仪,能唯一确定Δ,ψ值。本文介绍了利用旋转四分之一波片式椭偏仪对蒸发中的介质膜进行实时测量的结果。     

10.6μm薄膜90°位相延迟片椭偏参数侧量方法的研究

本文在旋转检偏器式椭偏仪原理的基础上,通过分析影响椭偏参数Ψ、Δ测量精度的主要因素,提出改进的测量方法,从理论上给出提高Ψ、Δ测量精度的途径,并得出了一些有价值的结论。     

自动椭偏仪测试技术

用计算机控制的椭偏仪可以用于薄膜光学测试的广泛领域,特别适用于跟踪阳极薄膜生长,测试它们的电光效应和电致伸缩效应。本文针对单轴非吸收薄膜(如Ta_2O_5、Nb_2O_5、W_2O_5等)情况,叙述系统结构,椭偏仪校准,阳极化容器设计,窗口误差校正,以及动态测试步骤。     

能同时测定三个物理量的RAE

旋转检偏器式椭偏仪RAE一般只能同时测定二个物理量,这是因为它只建立起一个复数的测量方程。本文分析表明,RAE 所采集到的信息中,已经足以建立起三个实数的测量方程。因此,无需对RAE 作重大的改造,只更换其计算机软件,就能达到同时测定三个物理量的目的。这对于扩大椭偏仪的功能具有重大意义。     

自动旋转检偏器椭偏谱仪的研制及其应用

一、引言自动旋转检偏器椭偏谱仪是一种研究薄膜及表面的光学仪器,用于测量不同波长下,样品的折射率n、消光系数k、介电常数e_1和e_2、膜厚d 等光学参数,在物理、化学、电子、生物医学等研究中是一种十分有效的工具。1962年Budde 设计了旋转检偏器椭偏仪以后,这项技术在椭偏光测量领域获得了很大发展。1975年,Aspaes 等人报道了他们的、计算机化的高精度扫描椭偏仪,该仪器工作波长范围是2250～7200(?),ψ的精密度±0.0005°,△的精密度±0.001°。1982年,江任荣等也报道了他们建立的手动式椭圆偏振光谱仪。本文介绍我们研制的、自动旋转检偏器椭偏谱仪(简称SRAE )的结构、测量原理及应用。二、结构和工作原理SRAE 的结构如图1所示。有两种工作方式。处在工作方式Ⅰ时,检偏器和光电倍增管(简称PMT)与起偏器在同一直线上,适应于系统调试或透射式椭偏测量。SRAE 一般工作在方式Ⅱ状态,布局和定位如图1。测量时,起偏器的起偏角P 为30°,光对样品的入射角φ为70°。     

非偏振分光镜对干涉式椭偏仪测量精度的影响

提出了一种新型激光外差干涉椭偏测量术用于实现纳米级精度的薄膜厚度测量。采用偏振光p和s分量透射比、反射比、反射相移、透射相移共同表征非偏振分光镜(NPBS)的退偏效应,建立了相应的误差模型,从而研究了多层介质膜NPBS的退偏效应和方位角对椭偏参数误差的影响。研究结果表明,由环境温度、入射角和光束偏振态的变化引起的NPBS退偏参数的漂移对椭偏测量精度影响很大,且无法通过标定来降低。为实现纳米级测量精度,NPBS的对准误差需要控制在0.1°以内。相对而言,用于合光的NPBS方位角误差对测量精度影响较大,NPBS所导致的膜厚测量总误差约为1.8～2.5nm,说明NPBS是马赫曾德尔干涉式椭偏仪的一个不可忽视的误差源。     

斯托克斯椭偏仪的非线性最小二乘拟合偏振定标

由于传统的斯托克斯椭偏仪定标方法中入射光源的偏振效应、定标单元中光学元件的制造与装调误差都会降低仪器矩阵的定标精度,从而影响偏振态的测量精度,本文提出了基于非线性最小二乘拟合算法的仪器矩阵偏振定标方法.该方法将描述定标单元的参量和仪器矩阵的所有矩阵元一起作为未知参数,根据偏振光学传输理论建立探测光强与未知参数的函数关系式;然后,基于非线性最小二乘拟合方法拟合实际探测光强随定标单元方位角的变化曲线,进而得到斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵.实验中使用该方法和传统方法在500～700 nm波段分别定标了KD*P型斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵.结果显示,新方法在500～600 nm波段获得的斯托克斯参数的总均方根(RMS)偏差为1.6％,较传统定标方法提高约0.5％;波长大于600 nm时,由于系统信噪比降低使得新方法的测量精度降为2.4％,但仍然远高于传统方法的测量精度.结果表明,提出的方法简单易行,适用于各种斯托克斯椭偏仪的仪器矩阵定标.     

椭偏法测量石榴石外延膜的膜厚和折射率

膜厚和折射率是磁泡、磁光等石榴石外延膜的重要性能参数。Henry等〔1〕曾用椭偏法辅以热磷酸剥层测定折射率的变化以研究液相外延过程中形成的过渡层。本文旨在把测量精度高的椭偏法用于碰泡等石榴石外延膜的测量。一、原理定波长消光法椭偏仪的结构示意于图1。光经薄膜反射前后的偏振状态的变化(△,ψ)与膜厚d和折射率n有关,而(△,ψ)可用起偏器方位角P和检偏器方位角A来确定,所以反射光呈消光状态时,d和n是P和A     

纳米厚度非透明介质薄膜的测量

本文叙述了用椭偏仪多次入射选择最佳法测量纳米厚度非透明薄膜原理及方法,给出了由此方法测量得到的数据和用迭代法(下降法)计算得到的膜厚结果,并与台阶仪测试结果进行了比较。     

自动椭偏测厚仪测量精确度的实验研究

根据椭偏消光法和光度法原理,研制成功一台消光法和光度法兼容的自动椭偏测厚仪。本文介绍椭偏光度法的测量原理和仪器的测量过程及方法,并详细给出仪器测量精确度的实验研究结果。     

椭圆偏振光波干涉的某些论证

本文研究了椭圆偏振光波椭偏度对具有两个独立分光的光波干涉的影响。指出了干涉场的强度分布依赖于光波各分量的椭偏度。     

弹光调制测椭偏参量的数字锁相数据处理

为了实现椭偏参量ψ和Δ的高速、高灵敏测量,建立了一种测量成本低、重复性好和便于工业化集成的椭偏测量方案。本文对弹光调制型椭偏参量测量系统进行了原理分析,针对弹光调制器的工作模式及调制光信号特点,设计了基于现场可编程门阵列的数字锁相数据处理方案。现场可编程门阵列提供弹光调制器工作的信号源,并控制AD采样;同时产生正弦和余弦参考序列,并完成直流项、一倍频项和二倍频项的同相分量和正交分量的提取,进而求解出椭偏参量。利用搭建的试验系统对SiO2薄膜厚度为3.753nm的硅片样品进行了实验分析。实验结果表明,采样时间为20ms时,椭偏参量ψ和Δ的平均值分别为9.622°和168.692°,标准偏差分别为0.005°和0.008°;采样时间设置为200ms时,椭偏参量测量平均值与20ms的非常接近,标准偏差减小,并且都在0.001°量级,揭示了本系统具有较高的灵敏度和较好的重复性。     

可变入射角光谱椭偏仪

变角度光谱椭偏测量技术主要基于电磁场理论和麦克斯韦方程。这些方程的解对于平整表面的回队射，可以表示为偏振光的费涅耳反射系数r。和rs。这两参数与被测样品的折射率、薄膜厚度、杂质份额、空穴份额和界面粗糙度等有关。在假设这些参数数值的基础上，通过线性回归，可以获得要求的实际的测量数据。美国J．A．Woollam公司研制的VASE（VariableAngleSpectroscopicEllipsometers）椭偏仪具有入射角控制精度高和光谱范围很宽（190～1700urn）的特点，软件精心设计，使用方便，并配以高级微机，可以在正常室内光线下进行非接触、无损伤…     

椭园偏振仪的瞬时测量

<正> 一、导言椭园偏振仪是当前研究薄膜表面现象的一种新方法。在半导体器件领域它研究Si—SiO_2及GaAs等材料的参数;在金属抗腐蚀学方面,研究镍基底、铁基底的生成物变化情况;在光学薄膜领域研究透明基底的介质膜的n、d测量,以及金属膜的N=n-ik的测量。也有研究各种薄膜在VUV及IR光谱范围的椭偏参数的报导。大多数旋转检偏器椭圆偏振仪系统都可以达到较高的精度,测量表面薄膜的有效平均厚度约为～0.01数量级。为了研究和控制瞬变的表面现象,需进行动态测量。这时,有效测     

椭偏光学显微成像系统中的图像采集及处理技术

椭偏光学显微成像是近几年发展起来的一种超薄膜及表面结构显示技术,它不仅为分子生物学、生物医学(尤其是分子生物医学)及分子生物材料学等领域提供了一种新的研究手段,而且在临床疾病诊断、微电子器件及纳米材料检测等方面具有潜在的应用前景.本文针对椭偏光学显微成像系统及其成像(简称“椭偏成像”)特点,提出了扩展图像量化等级法、快速采样—时间积分法和多采样点平均法以改善椭偏成像质量和样品表面定量分析的可靠性,并给出理论分析及实验结果.这些图像采集和图像处理技术在椭偏光学显微成像系统中行之有效,同时也适用于类似的图像处理系统.     

表面微粗糙度椭偏法的测定

叙述了一种用椭偏技术快速测量表面微粗糙度的方法，推导了在单层膜模型下微粗糙表面的反射特性，给出了根据椭偏测量所得位相差△值估算均方根粗糙度的公式以及对两种不同微粗糙度表面测量的结果。     

表面微粗糙度椭偏法的测定

叙述了一种用椭偏技术快速测量表面微粗糙度的方法，推导了在单层膜模型下微粗糙表面的反射特性，给出了根据椭偏测量所得位相差△值估算均根粗糙度的公式以及对两种不同的微粗糙度表面测量的结果。     

纳米级薄膜厚度自动椭偏测量系统设计

椭圆偏振测量技术特别适于测量纳米级薄膜的厚度和折射率。本文介绍一种新型的反射消光型椭偏薄膜厚度自动测量仪的测量原理和仪器系统设计方法,详细分析了等幅椭圆偏振光的获取方法、椭偏参数测量方法以及仪器结构方面的设计问题,并报道了仪器样机已达到的性能指标。