Zur Erfassung von form- und materialbedingten Oberflächenstrukturen
mit Mikro-Deflexions-Ellipsometrie
F. Wirth. FG Mess- und Regelungstechnik, Dissertation, (Januar 2008)
Die vorliegende Arbeit berichtet über ein neuartiges, kombiniertes
Messverfahren zur gleichzeitigen Erfassung von Form und Material
einer glänzenden Probenoberfläche. Die Materialerkennung erfolgt
über die polarisationsoptische Brechzahlbestimmung im Messpunkt mit
Mikroellipsometrie. Die Mikroellipsometrie ist ein fokussierendes
Ellipsometer, das aus der Polarisationsänderung, bedingt durch die
Wechselwirkung Licht – Materie, die materialcharakteristische komplexe
Brechzahl eines reflektierenden Materials ermitteln kann. Bei der
fokussierenden Ellipsometrie ist die Anordnung der fokussierenden
Optiken von Bedeutung. Die hier vorgestellte ellipsometerexterne
Fokussierung vermeidet Messfehler durch optische Anisotropien und
ermöglicht die multispektrale ellipsometrische Messung. Für die ellipsometrische
Brechzahlbestimmung ist zwingend die Kenntnis des Einfallswinkels
des Messstrahls und die räumliche Orientierung der Oberflächenneigung
zum Koordinatensystem des Ellipsometers notwendig. Die Oberflächenneigung
wird mit einem Deflektometer ermittelt, das speziell für den Einsatz
in Kombination mit der Ellipsometrie entwickelt wurde. Aus der lokalen
Oberflächenneigung kann die Topographie einer Probe rekonstruiert
werden. Der Einfallswinkel ist ebenfalls aus den Oberflächenneigungen
ableitbar. Die Arbeit stellt die Systemtheorie der beiden kombinierten
Messverfahren vor, außerdem werden Beiträge zu Messunsicherheiten
diskutiert. Der experimentelle Teil der Arbeit beinhaltet die separate
Untersuchung zur Leistungsfähigkeit der beiden zu kombinierenden
Messverfahren. Die experimentellen Ergebnisse erlauben die Schlussfolgerung,
dass ein Mikro-Deflexions-Ellipsometer erfolgreich realisierbar ist.