Measurement of ellipsometric data and surface orientations by modulated circular polarized light

Ellipsometry is a widely used optical method for the characterization of materials and thin films. However, only flat or nearly flat surfaces can be measured since small deviations of the angle of incidence might lead to significant experimental errors. In order to overcome the geometrical limitations of ellipsometry, the retroreflex ellipsometry developed at Fraunhofer IOSB is used. Based on this configuration, a new illumination method is proposed. When the sample is illuminated by modulated circular polarized light (LCP and RCP), the ellipsometric parameters (PS, D) and the tilted angle (F) can be determined directly. Combined with reflectance measurement or prior knowledge of optical properties of samples, the surface orientation can be obtained.

Ellipsometrie ist ein weit verbreitetes optisches Verfahren zur Charakterisierung von Materialien und Beschichtungen. Es können jedoch nur flache oder nahezu flache Oberflächen gemessen werden, da bereits eine geringe Abweichung des Einfallswinkels zu signifikanten Messabweichungen führen kann. Um die geometrischen Grenzen der Ellipsometrie zu überwinden, wird die am Fraunhofer-IOSB entwickelte Retroreflexellipsometrie eingesetzt. Basierend auf dieser Konfiguration wird ein neues Beleuchtungsverfahren vorgeschlagen. Wenn die Probe mit moduliertem zirkular polarisiertem Licht (LCP und RCP) beleuchtet wird, können die ellipsometrischen Parameter (PS, D) und der Neigungswinkel (F) direkt bestimmt werden. In Kombination mit Remissionsmessungen oder bei Kenntnis der optischen Eigenschaften von Proben, kann deren Oberflächenorientierung ermittelt werden.