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Concept
Ellipsométrie
Résumé
vignette|upright|Ellipsomètre dans un laboratoire du LAAS à Toulouse.
vignette|upright|L'ellipsomètre calcule uniquement Psi et Delta, et c'est à partir de cela qu'il réalise ses calculs.
L’ellipsométrie est une technique optique de caractérisation et d'analyse de surface, fondée sur le changement d'état de polarisation de la lumière, par réflexion de la lumière sur la surface plane d'un échantillon. Bien que son principe soit connu depuis le début du , c'est surtout à partir des années 1990, avec l'apparition d'ellipsomètres spectroscopiques, que son utilisation s'est généralisée, en particulier dans le domaine de la micro-électronique. La technique présente l’avantage d’être très simple et rapide à mettre en œuvre, d’être non destructive, de permettre des suivis in situ et en temps réel et d’être applicable à une très large gamme d’échantillons.
Elle est largement mise en œuvre pour la caractérisation des milieux isotropes. On peut citer parmi ses nombreuses applications :
mesure des constantes optiques des matériaux ;
mesure de l'épaisseur de couches minces (du nanomètre au micromètre) telles que les couches antireflets, couches d'or, de silice ou de silicium dans les circuits intégrés ;
suivi in situ de la croissance d'une couche ;
caractérisation des interfaces liquide-solide ou liquide-liquide ;
analyse des couches de protection (électrodéposition, dépôt plasma, polymères), traitement de surface par recuit (application dans la métallurgie) ;
mesure de rugosité d'une surface ;
mesure, par scatterométrie, des propriétés (matériaux, géométrie) d'un motif périodique.
Dans sa version la plus simple un ellipsomètre met en jeu un faisceau lumineux collimaté à une incidence donnée et polarisé linéairement à 45°. La réflexion du faisceau sur l'échantillon modifie l'état de polarisation et l'intensité du faisceau est mesurée en fonction de l'angle d'un second polariseur (l'analyseur). On obtient typiquement une réponse sinusoïdale de période 180°.
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