檢測限圖：（a,b）針對覆蓋層厚度 d（dg=60dg=60 nm,CD=110nm，不同 ΛΛ 值）；（c,d）針對環(huán)境折射率 na（Λ=200,CD=110nm, Φ=70°，不同 dg值）；（e,f）針對環(huán)境折射率 na（Λ=200,CD=110nm, dg=60，不同Φ值）。各子圖分別基于（a,c,e）Ψ 和（b,d,f）Δ計(jì)算得出

對于na，基于 Δ 計(jì)算的LODn優(yōu)于基于 Ψ 的結(jié)果，最佳值可達(dá)約10??RIU（dg=55nm時(shí)）。最佳靈敏度區(qū)域位于400–500nm波段，并隨 dg 或 Φ 增大略向長波方向移動(dòng)。對于覆蓋層厚度d，LODd同樣顯示出 Δ 遠(yuǎn)優(yōu)于 Ψ 的特點(diǎn)，靈敏度達(dá)皮米量級。若將折射率靈敏度轉(zhuǎn)換為質(zhì)量靈敏度（例如對于蛋白質(zhì)層，n≈1.45），利用DeFeijter公式估算的表面質(zhì)量密度檢測限可達(dá)約10??g/cm2（10pg/mm2）。

光柵尺寸參數(shù)的檢測限

在 Λ=200、Φ=70°、dg=60nm條件下，（a）Ψ和（b）Δ在波長-關(guān)鍵尺寸（λ-CD）平面上的映射圖。（c）LODΨ(CD)和（d）LODΔ(CD)分別根據(jù)（a）和（b）計(jì)算得出的映射圖。在（c）和（d）中，z軸范圍被拉伸（非自動(dòng)縮放）以更好地顯示，超出截?cái)嘀档膮^(qū)域顯示為白色

在 Λ=200、Φ=70°、dg=45nm條件下，（a）Ψ 和（b）Δ 在波長-關(guān)鍵尺寸（λ-CD）平面上的映射圖。（c）LODΨ(CD)和（d）LODΔ(CD)分別根據(jù)（a）和（b）計(jì)算得出的映射圖。在（c）和（d）中，z軸范圍被拉伸（非自動(dòng)縮放）以更好地顯示，超出截?cái)嘀档膮^(qū)域顯示為白色

光柵自身尺寸參數(shù)（Λ,CD,dg）的測量靈敏度也可用相同方法評估。測量結(jié)果顯示在固定Λ、Φ和dg條件下，Ψ 和 Δ 在λ-CD平面上的二維映射，以及據(jù)此計(jì)算的LODCD圖譜。圖譜中可見明顯的共振特征，對應(yīng)系統(tǒng)中激發(fā)的光學(xué)模式。在某些區(qū)域（如CD≈80nm、λ≈620nm附近；CD≈70nm、λ≈590nm附近），基于Δ的LODCD顯示出亞皮米級的極高靈敏度，這些波長與金的局域表面等離子體共振密切相關(guān)。

圖譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)及LOD值的巨大變化（跨越超過5個(gè)數(shù)量級）凸顯了靈敏度對參數(shù)空間的強(qiáng)烈依賴。比較dg=45nm與60nm的圖譜發(fā)現(xiàn)，光柵厚度的增加會(huì)引起共振位置偏移與展寬，表明幾何尺寸對等離子體耦合與衍射效應(yīng)有顯著影響。

本研究成功開發(fā)了二維有限元模型，用于計(jì)算金光柵的光譜橢偏響應(yīng)，計(jì)算結(jié)果與電子束光刻制備的光柵的光譜橢偏測量結(jié)果具有良好的一致性。實(shí)測光譜與計(jì)算光譜之間的差異無法通過參數(shù)擬合完全消除，這表明光柵可能存在線邊緣粗糙度、側(cè)壁角度等缺陷，或者二維模型在描述該類結(jié)構(gòu)時(shí)存在一定局限性。基于有限元模型計(jì)算得到的檢測限顯示，對相位敏感的光譜橢偏參數(shù)（Δ）具有更優(yōu)的檢測性能，覆蓋層厚度和關(guān)鍵尺寸（CD）的檢測限達(dá)到皮米級，折射率的檢測限為10??。除了在非克列奇曼構(gòu)型中展現(xiàn)出的高靈敏度外，研究還證實(shí)了優(yōu)化光柵參數(shù)和測量參數(shù)對于獲得最佳靈敏度的重要性。后續(xù)將計(jì)劃通過在光柵上開展進(jìn)一步測量，深入揭示相關(guān)靈敏度數(shù)值。

Flexfilm全光譜橢偏儀

flexfilm

全光譜橢偏儀擁有高靈敏度探測單元和光譜橢偏儀分析軟件，專門用于測量和分析光伏領(lǐng)域中單層或多層納米薄膜的層構(gòu)參數(shù)（如厚度）和物理參數(shù)（如折射率n、消光系數(shù)k）

• 先進(jìn)的旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器測量技術(shù)：無測量死角問題。
• 粗糙絨面納米薄膜的高靈敏測量：先進(jìn)的光能量增強(qiáng)技術(shù)，高信噪比的探測技術(shù)。
• 秒級的全光譜測量速度：全光譜測量典型5-10秒。
• 原子層量級的檢測靈敏度：測量精度可達(dá)0.05nm。

Flexfilm全光譜橢偏儀能非破壞、非接觸地原位精確測量超薄圖案化薄膜的厚度、折射率,結(jié)合費(fèi)曼儀器全流程薄膜測量技術(shù)，助力半導(dǎo)體薄膜材料領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展。

原文參考：《Spectroscopic Ellipsometry of Plasmonic Gratings?Ideal Parameters for Sensing and Subpicometer Measurement Uncertainty》

*特別聲明：本公眾號所發(fā)布的原創(chuàng)及轉(zhuǎn)載文章，僅用于學(xué)術(shù)分享和傳遞行業(yè)相關(guān)信息。未經(jīng)授權(quán)，不得抄襲、篡改、引用、轉(zhuǎn)載等侵犯本公眾號相關(guān)權(quán)益的行為。內(nèi)容僅供參考，如涉及版權(quán)問題，敬請聯(lián)系，我們將在第一時(shí)間核實(shí)并處理。