椭偏成像技术zui早出现于20世纪80年代,由于集成电路的特征尺寸越来越小,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。
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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成像系统,采用白光源和四个滤光片分别得到不同波长的单色光波,横向空间分辨率也已经优于10μm。
德国的Nanofilm公司研制了一种通过更换滤光片来获取多个波长下样品参数的光谱椭偏成像系统,该系统可以对样品进行更多波长下的特性研究,但仍然无法提供连续光谱的测量。研究人员意识到需要实现连续光谱扫描和成像功能,才能对样品实现全面的研究分析。
之后的研究便将光谱椭偏和椭偏成像的优点结合。韩国庆熙大学和中科院力学所先后将单色仪应用到椭偏成像技术中,研究出的连续波长扫描的光谱椭偏成像系统弥补了之前光谱测量的不足,实现单波长到多波长的光谱测量;可以测量材料在不同波长下的特性,获取样品上各微区的光谱椭偏信息及其分布,具有可达到原子层分析水平的纵向分辨能力、可达光学衍射极限的横向分辨能力、连续可调的光谱分辨能力以及秒量级的时间分辨能力。该系统能对具有复杂横向微结构的大面积纳米级层构样品参数的空间分布特性和光谱特性进行快速的测量和分析,还可以对表面动态过程进行实时分析,为分析复杂横向结构的大面积纳米级层构样品提供了一种有效的方法。
在从单波长椭偏成像发展到多波长椭偏成像的过程中,横向分辨率也从10μm 级发展到亚微米级,达到光学衍射极限。
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