Spektroskopia Odbitego Światła Białego
Spektroskopia odbitego światła białego metodologicznie przypomina interferometrię światła monochromatycznego, lecz w miejsce laserowego światła monochromatycznego wprowadza szerokie spektrum długości fal włącznie z ultrafioletem, światłem widzialnym i podczerwienią. Światło emitowane ze źródła analizowane jest przez zminiaturyzowany spektrometr sterowany komputerem.
Metodyka pomiaru jest następująca. Białe światło, emitowane ze źródła światła, jest prowadzone światłowodem w pobliże próbki. Koniec światłowodu umieszczony jest w taki sposób, że opuszczające go światło pada prostopadle na próbkę. Typowa próbka jest układem wielowarstwowym składającym się z szeregu przeźroczystych lub półprzeźroczystych warstw leżących na podłożu, które w zależności od potrzeb może być przeźroczyste lub odbijające promieniowanie (Si, szkło). Światło odbite od próbki kierowane jest do spektrometru. Padająca wiązka światła oddziałując z próbką tworzy charakterystyczne widmo, które jest rejestrowane przez spektrometr.
Współczynnik całkowitego odbicia dla próbki składającej się z k warstw może być policzony na podstawie wielu modeli. W przypadku urządzenia firmy Thetametrisis zastosowana została transformacja Abela dla której efektywny współczynnik Fresnela dla k-1 warstw ma postać:
gdzie r jest amplitudą, a D – fazą.
Z tego zestawu równań można obliczyć całkowite odbicie od każdej k warstw. W szczególnym przypadku dwóch przeźroczystych warstw całkowita energia może zostać opisana równaniem:
gdzie ni jest współczynnikiem załamania światła i-tej warstwy (i = 0 dla powietrza, 1 – dla pierwszej warstwy, 2 – dla drugiej warstwy, 3 – dla substratu), di grubość i-tej warstwy il – długość fali. Propagacja światła na różnych miedzywierzchniach została zilustrowana na rysunku 2. Typowe widmo odbicia dla układu dwóch przeźroczystych warstw na krzemowym podłożu jest przedstawione na rysunku 3. Na tym rysunku zostało również zilustrowane widmo światła padającego (referencyjnego) z przedziału widzialnego i bliskiej podczerwieni. Liczba i kształt brzegów miedzywierzchni zależy od grubości i współczynnika odbicia tych warstw. Dopasowanie widma eksperymentalnego do powyższego równania jest wykonywane za pomocą algorytmu Levenberga – Marquarda. Współczynnik odbicia ni dla wszystkich warstw jest liczony z pomiarów elipsometrycznych za pomocą modelu Cauchy’ego. Grubość warstw jest obliczana poprzez zastosowanie równania 2 do wszystkich długości fal z określonego przedziału.
