MUL-S — автоматические многоугловые измерения тонких плёнок
ЭМТИОН представляет спектральный эллипсометр MUL-S с автоматическим гониометром. Прибор выполняет серии измерений при разных углах падения: от настройки угла, фокусировки и интенсивности света до регистрации спектров и расчёта параметров покрытия. Для автоматического перемещения между точками образца и картирования доступен опциональный столик X–Y. Совместный анализ многоугловых данных помогает уменьшить неоднозначность определения толщины и оптических свойств слоёв.
В расширенной конфигурации MUL-S охватывает диапазон 193–1650 нм. При оснащении автоматическим столиком картирование позволяет оценивать однородность покрытия. Опциональная схема с двумя компенсаторами и измерением матрицы Мюллера применяется для исследования оптической анизотропии и деполяризации. Комплектацию выбирают для исследования многослойных покрытий и отработки тонкоплёночных технологий.
 |
| Внешний вид эллипсометра MUL-S |
Ключевые особенности
- Спектральный диапазон под задачу. Базовое исполнение охватывает 350–1000 нм; УФ- и ИК-расширения выбирают по материалу и требуемым длинам волн. Доступные варианты источников и детекторов приведены в таблице комплектаций.
- Подавление отражения от задней поверхности подложки. Фокусирующая оптика и выходная щель уменьшают вклад паразитного отражения в измеряемый сигнал. Возможность его пространственного отделения зависит от толщины и оптических свойств прозрачной подложки.
- Автоматизация серий измерений. Фокусировка, выбор интенсивности света, регистрация спектров и анализ запускаются одной командой. Измерение одной точки при одном угле занимает около 2 с; при нескольких углах продолжительность серии зависит от выбранной программы. Для настройки эксперимента доступно отдельное управление этапами.
- Оптика и механика. Отклонение пучка составляет <0,03° против <0,3° у MUL-M и MUL-A. Автоматический гониометр 40–90° меняет угол падения без ручной перестановки. При оснащении опциональным столиком образец перемещается по заданной сетке точек.
Основные характеристики MUL-S
| Параметр | Характеристика MUL-S |
|---|---|
| Спектральный диапазон | 350–1000 нм — стандарт; УФ-исполнения 245–1000 или 193–1000 нм. ИК-опция расширяет верхнюю границу выбранного диапазона до 1650 нм. |
| Диапазон измеряемых толщин | 0,1–20 000 нм |
| Время измерения | Около 2 с на одну точку при одном угле падения. Длительность многоугловой серии зависит от программы измерений. |
| Точность определения толщины | 0,3 нм — отклонение от эталонной плёнки SiO₂ толщиной 100 нм на Si. |
| Точность определения показателя преломления | 0,003 — отклонение от эталонной плёнки SiO₂ толщиной 100 нм. |
| Повторяемость толщины | 0,01 нм — стандартное отклонение 30 измерений естественного оксидного слоя SiO₂. |
| Повторяемость показателя преломления | 0,001 — стандартное отклонение 30 измерений слоя SiO₂ толщиной 100 нм. |
| Гониометр и угол падения | Автоматический; 40–90°. |
| Отклонение пучка | <0,03° |
| Размер измерительного пятна | 200 мкм — стандартная комплектация. 30мкм - опционально |
| Автоматический столик | Опция: X–Y, ход до 200 × 200 мм; точность позиционирования 5 мкм. |
| Автофокусировка | Стандартная комплектация; ≤0,5 с, ход по Z — 15 мм. |
| Камера наблюдения | Опция: увеличение 9×; другие увеличения — по заказу. |
| Компенсаторы | Один вращающийся четвертьволновый компенсатор — стандарт; второй — опция. |
| Эллипсометрия Мюллера | Опция со вторым компенсатором: 15 элементов матрицы, нормированных на m₁₁. |
| Управляемые узлы | До 9 узлов при установке опциональных столика X–Y и второго компенсатора: P, C1, C2, A, F, Z, G, X и Y. |
| Спектрометрический блок | ПЗС-матрица с обратной засветкой и термоэлектрическим охлаждением, 2048 пикселей; InGaAs, 256 пикселей — ИК-опция. |
| Выходная щель | 100 мкм; помогает ограничивать вклад отражения от задней поверхности прозрачной подложки. |
Платформы и варианты комплектации
Таблицу можно прокрутить вправо →
| Платформа | Управление углом падения | Измерения и применение |
| MUL-S | Автоматический; 40–90° | Многоугловой сбор Ψ и Δ для исследования плёнок. Выше требования к квалификации. |
| MUL-M / MUL-A | Ручной; 40–90° | Типовые задачи и контроль при одном угле, например 65°. Ниже требования к квалификации. |
Таблицу можно прокрутить вправо →
| Параметр | Значение | Описание | Применение |
| Диапазон спектра | 350–1000 нм | Стандарт. Галогенная лампа; ПЗС с обратной засветкой. | Большинство тонкоплёночных покрытий. |
| 245–1000 нм | Опция. Дейтериево-галогенная лампа; ПЗС с обратной засветкой. | Ультратонкие слои; чувствительность в УФ. | |
| 193–1000 нм | Опция. Дейтериево-галогенная лампа с усиленным УФ-излучением; ПЗС с обратной засветкой. | Определение n и k при 193 нм; литография в глубоком УФ. | |
| ИК до 1650 нм | Опция к выбранному диапазону. Галогенное излучение; канал InGaAs совместно с ПЗС. | Определение n и k в области 1000–1650 нм. | |
| Автоматический столик | X–Y Декартовы координаты | Опция для MUL-S и MUL-A; для MUL-A — при фиксированном угле 65°. Линейные перемещения; ход до 200 × 200 мм. | Картирование пластин 4, 6 и 8 дюймов. |
| X–T Полярные координаты | Опция для MUL-M и MUL-A. Линейное перемещение и вращение образца. | Пластины 4, 6, 8 и 12 дюймов на одном столике. | |
| Размер пятна | 200 мкм | Стандарт. Съёмная фокусирующая оптика; увеличенное пятно после её снятия — по заказу. | Подложки без рисунка. |
| 30 мкм Микрооптика | Опция для MUL-M и MUL-A. Участок от 50 мкм; ксеноновая лампа 150 Вт вместо дейтериево-галогенной. Камера для наведения обязательна. | Пластины с рисунком. | |
| Камера | Пятно и метки | Опция. Увеличение 9× для позиционирования пятна и распознавания меток; другие увеличения — по заказу. | Выбор участка и наведение. |
| Оптическая схема | RC / DRC | RC — один вращающийся компенсатор, стандарт. DRC — два компенсатора, опция. | DRC: оптически анизотропные покрытия. |
| Автофокус | Фокусировка | Стандарт. Автоматическая настройка фокуса перед измерением. | Фокусировка на поверхности образца. |
Второй компенсатор и эллипсометрия Мюллера
В двухкомпенсаторной конфигурации используются суперахроматические четвертьволновые компенсаторы. Они изменяют фазовое соотношение между ортогональными компонентами света и обеспечивают модуляцию поляризации в падающем и отражённом пучках.
Двухкомпенсаторная схема позволяет измерять 15 элементов матрицы Мюллера, нормированных на m₁₁. Эти данные дополняют эллипсометрические параметры Ψ и Δ и характеризуют преобразование поляризации образцом, включая оптическую анизотропию и деполяризацию. Режим применяется при исследовании ориентированных плёнок, анизотропных покрытий и наноструктурированных поверхностей.
Управление узлами и автоматическое картирование
Программа управляет положением узлов, выполняет поиск нулевого положения и калибровку. Для MUL-S доступен опциональный столик X–Y с ходом до 200 × 200 мм и точностью позиционирования 5 мкм. При его установке измерения по заданной сетке точек формируют карты толщины и оптических констант покрытия.
Спектрометрический блок
В MUL-S предусмотрена коррекция линейности по спектру. Программная настройка времени интегрирования позволяет выбирать условия регистрации. CCD с обратной засветкой и термоэлектрическим охлаждением, а также дополнительный InGaAs-канал используются и в других спектральных моделях линейки.
Программное обеспечение и анализ данных
Программа работает под Windows 11 и определяет толщину слоёв, показатель преломления n и коэффициент экстинкции k. Доступны модели Селлмейера, Коши, Друде, Лоренца, Гаусса и критических точек, а также модели эффективной среды, градиентных слоёв и шероховатости. Пользователь выбирает диапазон анализа и набор определяемых параметров; базы материалов и моделей можно расширять.
Измерительные процедуры сохраняются для серий образцов. Исходные спектральные данные можно повторно обработать с другой моделью структуры или другим набором определяемых параметров без нового измерения. Предусмотрены формирование отчётов, поддержка MES и три уровня доступа: оператор, инженер и уровень полного доступа.
 |
 |
Интерфейс программного обеспечения и схема точек измерения.
Применение и подбор конфигурации
MUL-S применяется для исследования диэлектрических слоёв в микроэлектронике, функциональных плёнок и многослойных оптических покрытий. Для подбора конфигурации учитывают материал подложки, состав и толщины слоёв, размеры образца и требуемые режимы измерения.
ЭМТИОН поставляет MUL-S в конфигурации под задачи лаборатории. Техническая спецификация и коммерческое предложение предоставляются по запросу.
Характеристики MUL-S и запрос предложенияОборудование по теме
Подобрать оборудование для измерений
В каталоге можно перейти от метода к моделям, характеристикам и конфигурациям приборов.