椭圆偏光术於ITO透明导电膜量测应用下-光电科技工业协进会.PDFVIP

技術瞭望 文 ／ 盧宥任、謝余松、張益三 (金屬工業研究發展中心) 橢圓偏光術於ITO透明導電 膜量測應用（下） 繼光連三月號 （第98期）論述了透明導電膜背景 、製備方法與光學特性分析後 ，本期將接續探討 橢圓偏光儀量測技術及其於ITO薄膜之量測 。 三、橢圓偏光儀量測技術 圓偏光術 ，是藉由分析光極化態 品性質來決定(如厚度 、複折射率 變化 ，來得其待測物之特定物理性 或介電性質) 。雖然光學技術受制 3- 1 橢偏術量測基本原理 質 。通常 ，橢圓偏振多在反射模式 於先天繞射極限的限制 ，橢圓偏振 　　橢偏儀之基本構想奠基於橢 下進行 。偏振性質改變主要藉由樣 卻可藉由相位資訊及光偏振之狀態 圖1　橢偏儀原理示意圖 資料來源 ：金屬工業研究發展中心 58 光連雙月刊2012 年5 月‧No.99 橢圓偏光術於ITO透明導電膜量測應用（下） 技術瞭望 圖2　橢偏儀全貌 資料來源 ：金屬工業研究發展中心 改變 ，來取得埃(Å)等級解析度 。 　　如圖1所示 ，考慮光由折射率 （式12 ） 此技術可適用於厚度小於一奈米到 N 的介質入射到折射率N 的介質 ， i t 數微米之薄膜 。樣品必須是由少數 則其s波與p波反射率如下所示 ： 　　數學上 ，偏振態變化量 ，即 幾個不連續而有明確界面 、光學均 橢偏參數 ，以複數ρ表示 。實部 勻 、具等向性且非吸收光學膜層構 （式10 ） 及虛部則分別以Ψ和Δ來代表振幅 成 。逾越上述假設 ，則會不符標準 和相位上的變化 。而推算得到的Ψ 橢圓偏振之處理程序 ，因而將需要 （式11 ） 和Δ，無法立即對應到樣品光學參 對此技術更進階改變以符合實際應 數 ，必須建構光學模型來加以分 用 。 　　R 和R 分別表示p平面和s平面 析 。光學模型是藉著層狀結構 ，再 p s 　　如圖1所示 ，以入射光電場角 上電場分量的複合Fr e sn el 反射係 加上已知光學參數與厚度 ，反推原 度觀察 ，電場可以分解為在兩個 數 。R 和R 的數學運算式是通過解 始光學薄膜真實狀況 。 s p 平面上的向量分量 。平行於入射 Maxwell方程在相異材料邊界條件 　　量測光譜數據 ，與建構之光學 平面 （p l an e o f in ci d en c e ）的分 下的電磁場而推導得出的 。其中 ， 模型參數模擬所得數值 ，比較之後 量 ，一般稱為p波 （parallel wave ） φ入射角 ，φ是折射角 。橢偏儀 可得最小平方差 （M ean - Squ ar e- i t 或記為E / / ，而此平面稱為p 平面 常用的入射角範圍是介於50º到80º Err or ，M SE ）數值 。調整待定之 （p -p l an e ）。垂直於入射平面的 之間 。一般而言