Конструкция сканирующего эллипсометра с синхронным вращением поляризатора и анализатора

Мы разработали и сконструировали новый тип спектроскопического эллипсометра для исследования оптических свойств материалов в диапазоне длин волн 3500–8000 Å. Анализатор и поляризатор приводятся в движение шаговыми электродвигателями с полыми валами, обеспечивающими 10⁴ шагов на оборот. Они вращаются синхронно с отношением угловых скоростей 2:1, то есть A = 2P. Поляризатор и анализатор закреплены непосредственно на валах, что полностью устраняет проблемы, связанные с механической передачей и вибрацией, и делает систему простой и надёжной. Для уменьшения слабого влияния источника света на поляризацию в оптический тракт добавлен ещё один поляризатор. Интенсивность света, регистрируемая детектором, содержит пять составляющих: одну постоянную и четыре переменные с частотами ω₀, 2ω₀, 3ω₀ и 4ω₀ соответственно. Параметры эллипсометрии ψ и Δ, а также оптические константы можно независимо определить по любому из двух наборов переменных сигналов; внутренняя согласованность исходных данных составляет менее 0,5%. Угол падения, точно выставляемый с помощью лазерного луча, можно непрерывно изменять с помощью механической системы: разрешение при компьютерном управлении составляет 0,001°, а при визуальной настройке — 0,005°. Работа системы полностью автоматизирована: микрокомпьютер на базе процессора 386 управляет сбором и обработкой данных, высоким напряжением на фотоумножителе, углом падения, а также заданием и сканированием длины волны. Самокалибровку системы выполняли путём точной настройки исходных азимутальных углов призм. Представлены результаты измерения спектров комплексного показателя преломления плёнки золота; данные, полученные при углах падения 65°, 70° и 75°, хорошо согласуются между собой. Также приведено сравнение результатов эллипсометрических измерений и измерений отражения. Подробно обсуждаются экспериментальные приёмы и способы уменьшения систематической погрешности.