Ellipsometrie zur Charakterisierung optischer Beugungsgitter mit hohem Aspektverhältnis

Die quantitative Strukturanalyse von diffraktiven optischen Bauelementen (DOEs) mit Subwellenlängenstrukturen und hohen Aspektverhältnissen stellt eine große Herausforderung dar. Die präzise dreidimensionale Form der Mikrostrukturen kann in ihrer Tiefe oft nicht mehr zerstörungsfrei erfasst werden. Allerdings kann eine Charakterisierung indirekt über die optische Wirkung des Bauelements erfolgen. In diesem Beitrag werden breitbandige ellipsometrische Messungen an subwellenlängenstrukturierten Beugungsgittern, die über einen breiten Einfallswinkelbereich als Polarisationsstrahlteiler wirken, präsentiert. Diese werden Simulationen nach der rigorous coupled-wave analysis (RCWA) gegenübergestellt. Durch Variation der einzelnen Parameter (Polarisationszustand, Wellenlänge, Einfallswinkel) werden die Fertigungsfehler mit dem größten Einfluss auf die optische Wirkung identifiziert und die Gitterstruktur als solche aufgeklärt. Aufgezeigt wird an diesem Beispiel eine Methodik zur Strukturanalyse subwellenlängenstrukturierter Optiken anhand ellipsometrischer Messungen.