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A. CORNET et J.-P. DEVILLE
L a figure 5.52 montre l’état de la polarisation à la sortie de chacun des éléments.
P
C
S
A
Fig. 5.52. États de polarisation a la sortie des divers éléments d’un ellipsometre a méthode de
zéro.
En réalité, tout revient à piloter le polariseur et le compensateur pour que la
lumière réfléchie par la surface soit polarisée linéairement et puisse donc être
<< détruite >> par l’analyseur A placé en opposition de phase à 90”. On ajuste les
angles P , C (C est le plus souvent gardé constant) et A de manière à minimiser
l’intensité de la lumière reçue par le détecteur. On aura alors la relation :
(5.25)
ce qui permet de tracer cosA et tgY en fonction de l’évolution de la surface dans
le temps. À l’aide de ces deux valeurs on peut trouver deux inconnues. Par
exemple, on peut obtenir l’indice de réfraction et le coefficient d’absorption
optique d’un échantillon absorbant et propre. Ou bien, si on a une couche mince
transparente sur u n substrat déjà bien caractérisé du point de vue optique, il
sera possible de déduire l’indice de réfraction et l’épaisseur de la couche. En
revanche, si cette couche est absorbante, trois paramètres inconnus (indice de
réfraction, coefficient d’absorption et épaisseur) déterminent la réflectivité de
l’échantillon et la modification de polarisation. Obtenir ces quantités avec une
seule mesure ne sera pas possible et exigera le recours à des modélisations. On
constate qu’il est impossible d’obtenir des solutions uniques pour les couches
très minces, inférieures à la dizaine de nanomètres. Par ailleurs, si la couche est
quelque peu complexe (modulation de composition, rugosité, méconnaissance
des données optiques fondamentales pour la couche ou pour le substrat ...) cette
modélisation sera très hasardeuse.
4.3.3. Développements expérimentaux récents
Modulation de phase
L’inconvénient majeur de la méthode de zéro est que les détecteurs de lumière
ont u n mauvais rapport signal/bruit lorsque le signal est très faible. Ainsi,
A. CORNET et J.-P. DEVILLE
L a figure 5.52 montre l’état de la polarisation à la sortie de chacun des éléments.
P
C
S
A
Fig. 5.52. États de polarisation a la sortie des divers éléments d’un ellipsometre a méthode de
zéro.
En réalité, tout revient à piloter le polariseur et le compensateur pour que la
lumière réfléchie par la surface soit polarisée linéairement et puisse donc être
<< détruite >> par l’analyseur A placé en opposition de phase à 90”. On ajuste les
angles P , C (C est le plus souvent gardé constant) et A de manière à minimiser
l’intensité de la lumière reçue par le détecteur. On aura alors la relation :
(5.25)
ce qui permet de tracer cosA et tgY en fonction de l’évolution de la surface dans
le temps. À l’aide de ces deux valeurs on peut trouver deux inconnues. Par
exemple, on peut obtenir l’indice de réfraction et le coefficient d’absorption
optique d’un échantillon absorbant et propre. Ou bien, si on a une couche mince
transparente sur u n substrat déjà bien caractérisé du point de vue optique, il
sera possible de déduire l’indice de réfraction et l’épaisseur de la couche. En
revanche, si cette couche est absorbante, trois paramètres inconnus (indice de
réfraction, coefficient d’absorption et épaisseur) déterminent la réflectivité de
l’échantillon et la modification de polarisation. Obtenir ces quantités avec une
seule mesure ne sera pas possible et exigera le recours à des modélisations. On
constate qu’il est impossible d’obtenir des solutions uniques pour les couches
très minces, inférieures à la dizaine de nanomètres. Par ailleurs, si la couche est
quelque peu complexe (modulation de composition, rugosité, méconnaissance
des données optiques fondamentales pour la couche ou pour le substrat ...) cette
modélisation sera très hasardeuse.
4.3.3. Développements expérimentaux récents
Modulation de phase
L’inconvénient majeur de la méthode de zéro est que les détecteurs de lumière
ont u n mauvais rapport signal/bruit lorsque le signal est très faible. Ainsi,