Qu’est-ce que l’ellipsométrie?

Ce tutoriel fourni par le J. A. Woollam est une introduction à l’ellipsométrie pour toute personne intéressée à en savoir plus sur l’ellipsométrie et ses applications. Ce tutoriel est écrit en pensant aux novices, mais les utilisateurs expérimentés de l’ellipsométrie bénéficieront également des informations présentées dans cette discussion.

Qu’est-ce que l’ellipsométrie ?

L’ellipsométrie mesure un changement de polarisation lorsque la lumière se reflète ou se transmet à partir d’une structure matérielle. Le changement de polarisation est représenté par un rapport d’amplitude, Ψ, et la différence de phase, Δ. La réponse mesurée dépend des propriétés optiques et de l’épaisseur des matériaux individuels. Ainsi, l’ellipsométrie est principalement utilisée pour déterminer l’épaisseur des films et les constantes optiques. Cependant, elle est également appliquée pour caractériser la composition, la cristallinité, la rugosité, la concentration de dopage et d’autres propriétés du matériau associées à un changement de la réponse optique.

Depuis les années 1960, alors que l’ellipsométrie s’est développée pour fournir la sensibilité nécessaire à la mesure des couches à l’échelle nanométrique utilisées en microélectronique, l’intérêt pour l’ellipsométrie n’a cessé de croître. Aujourd’hui, la gamme de ses applications s’est étendue à la recherche fondamentale en sciences physiques, aux semi-conducteurs et aux solutions de stockage de données, aux écrans plats, aux communications, aux biocapteurs et aux industries de revêtement optique. Cette utilisation généralisée s’explique par une dépendance accrue aux couches minces dans de nombreux domaines et par la flexibilité de l’ellipsométrie pour mesurer la plupart des types de matériaux : diélectriques, semi-conducteurs, métaux, supraconducteurs, organiques, revêtements biologiques et composites de matériaux.

Ce tutoriel fournit une description fondamentale des mesures d’ellipsométrie ainsi que les procédures typiques d’analyse des données. Les applications primaires de l’ellipsométrie sont également étudiées.