Name: エリプソメトリーと偏光入門 (Introduction to Ellipsometry and Polarized Light)
Uploaded: 2024-09-21T10:24:43.000Z
Duration: 4 min 31 s

Ellipsometry can measure the thickness and optical constants of thin films with high precision and accuracy.

エリプソメトリーは、薄膜の厚さと光学定数を高精度で測定することができる。

To understand how ellipsometry works, we must start with a description of polarized light.

エリプソメトリーがどのように機能するかを理解するには、偏光の説明から始めなければならない。

This visualization shows a beam of light propagating towards you.

このビジュアライゼーションは、光のビームがあなたに向かって伝搬する様子を示している。

The electric field, shown as red vectors, oscillates perpendicular to the light beam direction.

赤いベクトルで示された電場は、光ビーム方向に対して垂直に振動する。

The magnetic field, shown as blue vectors, oscillates perpendicular to both the light beam direction and the electric field.

青いベクトルで示された磁場は、光ビームの方向と電場の両方に対して垂直に振動する。

The polarization state of a light beam is defined by its electric field, and therefore the magnetic field will not be displayed.

光ビームの偏光状態は電場によって定義されるため、磁場は表示されない。

Imagine putting a screen at a fixed location in the beam path and watching the tip of the electric field vector versus time, as shown by the yellow ball.

ビーム経路の一定位置にスクリーンを置き、黄色いボールで示したように、電場ベクトルの先端を時間に対して見ることを想像してほしい。

In this example, the electric field oscillates up and down in a line, and the beam polarization state is called linear.

この例では、電場は線状に上下に振動し、ビーム偏光状態は直線と呼ばれる。

Waves can be added together to create new polarization states.

波動を足し合わせて新しい偏光状態を作り出すことができる。

Here, the red and green waves are added in phase, resulting in a linear polarized beam with a different orientation.

ここでは、赤と緑の波が同位相で加算され、向きの異なる直線偏光ビームとなる。

When two waves with equal amplitudes are added 90 degrees out of phase, that is, the maximum amplitude of the first wave occurs when the amplitude of the second is zero, circularly polarized light is generated.

振幅が等しい2つの波が90度位相がずれて加えられると、つまり2番目の波の振幅がゼロのときに最初の波の振幅が最大になると、円偏光が発生する。

If the two waves have different amplitudes or arbitrary phases, elliptically polarized light is generated.

2つの波が異なる振幅または任意の位相を持つ場合、楕円偏光が発生する。

This is where the term ellipsometry comes from.

これがエリプソメトリーという用語の由来である。

Now let's consider the reflection of polarized light from a sample.

ここで、サンプルからの偏光の反射について考えてみよう。

When light is obliquely reflected from a sample, the incident and reflected beams define a plane of incidence.

光が試料から斜めに反射されるとき、入射ビームと反射ビームは入射面を定義する。

Light with its electric field vector oscillating in the plane of incidence is called p-polarized light.

電場ベクトルが入射面内で振動する光はP偏光と呼ばれる。

Light with its electric field vector oscillating perpendicular to the plane of incidence is called s-polarized light.

電場ベクトルが入射面に対して垂直に振動する光をS偏光と呼ぶ。

The enabling principle of ellipsometry is that p- and s-polarized light reflect differently.

エリプソメトリーの原理は、P偏光とS偏光では反射率が異なるというものだ。

Ellipsometry measures the complex reflectivity ratio of p- and s-polarized light, and typically reports the results in terms of the ellipsometric psi and delta parameters.

エリプソメトリーは、p偏光とs偏光の複素反射率比を測定し、通常、エリプソメトリーpsiとデルタパラメーターで結果を報告する。

Tan psi is the magnitude of the ratio, and delta is the phase difference between the p- and s-reflected light.

タンpsiは比の大きさ、デルタはp反射光とs反射光の位相差である。

To measure the ellipsometric parameters, an ellipsometer system must set the polarization state of the incident beam and detect the polarization state of the reflected beam.

エリプソメトリックパラメータを測定するためには、エリプソメータシステムは入射ビームの偏光状態を設定し、反射ビームの偏光状態を検出しなければならない。

In the FilmSense FS1 ellipsometer, a polarizer in the source unit sets the incident beam to a linear polarization state, rotated 45 degrees from the plane of incidence.

フィルムセンスFS1エリプソメーターでは、ソースユニット内の偏光子が入射ビームを入射面から45度回転した直線偏光状態に設定します。

The FilmSense FS1 detector unit contains a proprietary combination of beam splitters and optics, which split the beam into multiple beams and detectors, each sensitive to a different polarization component of the incoming beam.

フィルムセンスFS1ディテクターユニットは、独自のビームスプリッターと光学部品の組み合わせにより、ビームを複数のビームとディテクターに分割し、各ディテクターは入射ビームの異なる偏光成分に感度を持ちます。

This provides fast, accurate, and reliable measurements of the ellipsometric parameters without any moving parts.

これにより、可動部品を一切使用することなく、エリプソメトリック・パラメーターを迅速、正確、かつ確実に測定することができる。

The FS1 software plots the measured ellipsometric data as colored points on a 2D plane.

FS1ソフトウェアは、測定されたエリプソメトリックデータを2次元平面上に色付きの点としてプロットします。

The four colors correspond to the four FS1 measurement wavelengths.

4色はFS1の4つの測定波長に対応している。

To determine film thickness or optical constants, it is necessary to analyze the measured ellipsometric dataset.

膜厚や光学定数を決定するためには、測定されたエリプソメトリーデータセットを解析する必要がある。

An optical model is defined, corresponding to the structure of the sample.

試料の構造に対応する光学モデルが定義される。

Model parameters, such as film thickness, are specified.

膜厚などのモデルパラメータが指定される。

The optical model can generate an ellipsometric dataset, which is shown on the plot as open circles.

光学モデルはエリプソメトリックなデータセットを生成することができ、プロット上では開いた円で示されている。

At this specified thickness, the model-generated data does not fit the measured data very well, as quantified by the large fit difference value.

この指定された厚さでは、モデルによって生成されたデータは、大きな適合差の値によって定量化されるように、測定データにあまり適合していない。

When the Fit Data button is clicked, the software automatically searches for the parameter values, which minimize the difference between the measured and model-generated ellipsometric datasets.

Fit Dataボタンをクリックすると、測定されたエリプソメトリックデータセットとモデルによって生成されたエリプソメトリックデータセットの差を最小にするパラメータ値が自動的に検索されます。

For a good fit, four bullseyes appear in the plot, the fit diff value is low, and sample parameters, such as film thickness, are determined with excellent accuracy.

良好なフィットの場合、プロット内に4つのブルジーが現れ、フィットの差分値が低く、膜厚などの試料パラメータが優れた精度で決定される。

Thanks for watching this introductory video on ellipsometry and polarized light.

エリプソメトリーと偏光についての入門ビデオをご覧いただきありがとうございます。

 To learn more about the features and capabilities of the FilmSense FS1 Banded Wavelength Ellipsometer, visit our website at www.film-sense.com

フィルムセンスFS1バンド波長エリプソメータの機能と性能の詳細については、ウェブサイトwww.film-sense.com をご覧ください。