Méthode de mesure qui détermine l'épaisseur et l'indice de réfraction d'un film mince à partir du changement d'état de polarisation d'une lumière polarisée réfléchie. Mesure non destructive.
Nom japonais: エリプソメトリ
« Ellipsométrie » apparaît dans 3 questions d'entraînement réparties sur 2 thèmes, dont Métrologie et analyse, Oxydation et diffusion.
Domaine: Métrologie et analyse
L'ellipsométrie envoie une lumière polarisée sur l'échantillon sous incidence oblique, souvent autour de 65–75° pour le silicium, et analyse la polarisation du faisceau réfléchi. La lumière se décompose en une composante polarisée p (dans le plan d'incidence) et une composante polarisée s (perpendiculaire), qui se réfléchissent différemment sur un empilement de films. L'instrument mesure deux grandeurs : Ψ, liée au rapport de leurs amplitudes de réflexion, et Δ, leur différence de phase, définies par tanΨ·exp(iΔ) = rp/rs. Comme elle mesure un rapport et une phase plutôt qu'une intensité absolue, la méthode est insensible aux fluctuations de la source.
Ψ et Δ ne donnent pas directement l'épaisseur. L'analyste construit un modèle optique de l'empilement, par exemple un substrat de silicium, une fine couche interfaciale et un film d'oxyde, avec pour chaque couche son épaisseur et ses constantes optiques n et k, puis ajuste les inconnues jusqu'à ce que les Ψ et Δ calculés correspondent à la mesure. L'ellipsométrie spectroscopique mesure sur de nombreuses longueurs d'onde, ce qui fournit assez de données pour ajuster des empilements multicouches. Pour des films de quelques nanomètres seulement, l'épaisseur et l'indice de réfraction deviennent fortement corrélés ; l'indice est donc généralement fixé à une valeur connue.
L'ellipsométrie est rapide, sans contact et non destructive, avec une répétabilité en épaisseur meilleure que 0,1 nm, ce qui en fait l'outil de référence pour surveiller les oxydes de grille, les nitrures et d'autres films minces. Sa précision ne vaut cependant que celle du modèle : couches d'interface, rugosité de surface, films absorbants et composition inconnue compliquent tous l'ajustement. Le spot du faisceau étant relativement grand, les mesures sur plaquettes produit se font sur des mires de test dédiées, généralement dans les chemins de découpe, plutôt que sur des motifs de circuit denses.
Les couleurs d'interférence d'un oxyde ne donnent qu'une estimation grossière de l'épaisseur. La réflectométrie spectrale mesure l'intensité réfléchie en fonction de la longueur d'onde ; plus simple, elle convient bien aux films épais, mais apporte moins d'information que les données de phase de l'ellipsométrie pour les couches très minces. La réflectivité des rayons X et la TEM en coupe servent de références, cette dernière étant destructive. L'ellipsométrie ne mesure que l'épaisseur des films et leurs constantes optiques : la résistance carrée nécessite une sonde quatre pointes, et la contamination métallique de surface une méthode telle que la TXRF.
Réponse : B. L’épaisseur et l’indice de réfraction de films minces, déduits de la variation de l’état de polarisation de la lumière réfléchie
L’ellipsométrie éclaire l’échantillon en incidence oblique avec une lumière polarisée, mesure le rapport d’amplitude (Ψ) et le déphasage (Δ) entre les polarisations p et s de la lumière réfléchie, puis ajuste ces valeurs à celles calculées par un modèle optique pour déterminer l’épaisseur et l’indice de réfraction de films minces. L’ellipsométrie spectroscopique, qui fait varier la longueur d’onde, permet aussi d’analyser des multicouches avec une répétabilité inférieure à 0.1 nm. Sans contact et non destructive, elle est largement utilisée pour le contrôle d’épaisseur des oxydes, etc. Elle ne mesure ni résistance ni spectre de masse.
Elle mesure la façon dont la réflexion modifie la polarisation de la lumière, exprimée par le rapport d'amplitudes Ψ et la différence de phase Δ. L'ajustement de ces grandeurs sur un modèle optique donne l'épaisseur du film et son indice de réfraction.
La réflectométrie ne mesure que l'intensité de la lumière réfléchie, tandis que l'ellipsométrie mesure aussi la différence de phase entre deux polarisations. Cette information de phase supplémentaire rend l'ellipsométrie plus sensible pour les films très minces.
Oui, avec une répétabilité inférieure à 0,1 nm, ce qui explique son emploi pour les diélectriques de grille. Pour des films aussi minces, l'indice de réfraction est toutefois généralement fixé dans le modèle, car on ne peut pas le séparer de manière fiable de l'épaisseur.
L’ellipsométrie éclaire l’échantillon en incidence oblique avec une lumière polarisée, mesure le rapport d’amplitude (Ψ) et le déphasage (Δ) entre les polarisations p et s de la lumière réfléchie, puis ajuste ces valeurs à celles calculées par un modèle optique pour déterminer l’épaisseur et l’indice de réfraction de films minces.
Que mesure principalement l’ellipsométrie (ellipsométrie sp…Les mesures précises utilisent l’ellipsométrie ou l’interférométrie spectrale.
Pourquoi un oxyde sur silicium paraît-il de couleurs différ…La méthode des quatre pointes et l’ellipsométrie ne révèlent pas la contamination.
Quelle méthode est couramment utilisée pour analyser les co…Contact Spectre TXRF (fluorescence X en réflexion totale) Méthode des quatre pointes AFM (microscope à force atomique) CD-SEM DRX (XRD, diffraction des rayons X) EDX (spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie) Équipement d'inspection des défauts FIB (faisceau d'ions focalisé)