In der Ellipsometrie analysiert man die Polarisationsänderung eines an einem Substrat reflektierten Lichtstrahls um die dielektrischen Eigenschaften von Dünnfilmen oder deren Schichtdicke zu bestimmen. Sind die Dünnfilme ausreichend genau definiert können aus den dielektrischen Eigenschaften weitere Rückschlüsse auf die Zusammensetzung, Kristallstruktur, Anisotropie, Leitfähigkeit, Dotierung oder Rauheit gezogen werden.
Für die Analyse wird der einfallende Lichtstrahl zunächst linear polarisiert und auf das Substrat gerichtet. Die Polarisation wird in der Regel im 45° Winkel zur Einfall-Ebene justiert, sodass sich das elektromagnetische Feld des einfallenden Strahls gleichermaßen in einen parallelen und einen senkrechten Anteil aufteilen lässt. Das Verhalten dieser Anteile bei der Reflektion an einem Dünnfilm oder einem Schichtsystem kann durch die Fresnelschen Formeln beschrieben werden.
Ein Analysator detektiert das Amplitudenverhältnis und die Phasenverschiebung der senkrechten und parallelen Anteile im reflektierten Strahl. Neben diesen Messwerten bedarf es noch eines Modellsystems, das aus den bekannten Parametern, z.B. Schichtdicken, über den Dünnfilm oder das Schichtsystem erstellt wird. Die Analyse-Software fittet nun die aus dem Modell noch unbekannten Parameter in den Fresnelschen Formeln solange an, bis die experimentellen Daten mit einem möglichst kleinen Fehler reproduziert werden.
Woollam M2000
Das M2000 ist ein spektroskopisches Ellipsometer das eine großen Spektrumsbereich bietet und dabei sehr schnelle Messungen ermöglicht. Das M2000 deckt mit 470 Wellenlängen eine Wellenlängenbereich von 245 nm - 1000 nm ab. Das 2015 installierte Nah-Infrarot Upgrade erweitert den Messbereich mit zusätzlichen 190 Wellenlängen von 1005 nm - 1690 nm. Der Einfallswinkel kann voll-automatisch von 45° - 90° durchfahren werden. Eine Messung dauert typischerweise nur wenige Sekunden pro Einfallswinkel. Der Modulare Aufbau ermöglicht zudem den Betrieb direkt an Beschichtungsanlagen zur In-Situ Wachstumskontrolle.
