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Center of MicroNanoTechnology CMi

SOPRA GES 5E

Ellipsomtre Spectroscopique

Table des matires

  1. Introduction
  2. Principe Physique
  3. Capacit de lquipement
  4. Caractristiques techniques
  5. Informations

Schema GES-5E
SOPRA GES-5E

I. Introduction Haut CMI

L'ellipsomtre spectroscopique est utilis pour mesurer les paisseurs etles indices de rfraction de couches minces transparentes ou absorbantes optiquement.

L'ellipsomètre permet d'étudier les propriétés de couches diélectriques et semi-conductrices, comme le dioxyde de silicium, le nitrure de silicium, le polysilicium et le silicium amorphe, mais aussi des films métalliques variés, et des couches organiques comme le carbone et les résines photosensibles.

Sopra GES-5E
Sopra GES-5E

II. Principe Physique Haut CMI

Le principe de mesure de l'ellipsomtre est une technique optique qui utilise les proprits de linteraction de la lumire polarise avec les surfaces pour dterminer des indices de rfraction et paisseurs de lordre de quelques Å plusieurs µm, pour les films transparents.

sopra_sch_2
Schma de principe de l'ellipsomtrie

Lorsque la lumire, polarise de faon rectiligne, entre en interaction avec une surface selon un certain angle dincidence, elle peut tre exprime travers ses composantes parallles (s-) et perpendiculaires (p-). Aprs rflexion sur la surface, ces composantes changent: lors de leur recombinaison les composantes s- et p- rsulteront en un faisceau polaris elliptiquement.

L'ellipsomtrie utilise ce phnomne afin de donner une estimation de lpaisseur dune rgion de transition entre la surface et lair en mesurant le rapport entre Rp et Rs, les coefficients de rflexion des composantes p- et s- de la lumire polarise.

Lquation fondamentale de l'ellipsomtrie relie ces paramtres un rapport damplitude de rflexion complexe:

GES5E_f1

o Ψ et Δ sont en rapport avec lpaisseur et lindice de rfraction du film.

Lellipsomtre ne mesure pas directement lindice de rfraction (n) ou lpaisseur (t) de la couche intresse. Un algorithme doit tre utilis pour trouver une solution pour n et t qui est consistante avec les valeurs Ψ et Δ mesures. Lellipsomtre est capable de mesurer Ψ et Δ pour beaucoup de structures complexes.

A une longueur d'onde donne, le graphique de Ψ en fonction de Δ rsulte en une courbe priodique[1] pour chaque valeur de lindice de rfraction (si le matriau est transparent avec k=0).

La taille et la position des courbes dpendent des constants optiques, de la nature du substrat, et de langle dincidence. Donc, pour un indice de rfraction donn, chaque set Ψ/Δ reprsente une certaine paisseur priodique. Ce qui veut dire que pour un indice de rfraction donn, lpaisseur suit sa courbe ellipsomtrique spcifique et priodique.

La mesure dans une gamme spectrale permet de lever l'ambigut inhrente une seule longueur d'onde et de dterminer sans quivoque l'paisseur du film.

[1] Pour les couches absorbantes o k≠0 les graphiques correspondants ne sont plus priodiques mais en forme de spirales (les valeurs dpaisseurs correspondantes ne se rptant plus avec une priode constante)

III. Capacit de lquipement Haut CMI

IV. Caractristiques techniques Haut CMI

Schema GES-5E
Description du SOPRA GES-5E

Source UV (Ultra Violet) VIS (visible) NIR (proche infra rouge) Bras Polariseur et Analyseur Goniomètre motorisé Spectrographe rapide UV-Visible 190 – 990nm Extension Spectrographe rapide NIR 900 – 1700nm Spectromtre Haute Rsolution UV-Visible 190nm 900nm Extension spectrale mode Haute rsolution NIR3 750 – 2000nm Taille de Spot

Avantage des microspots
Avantage des microspots

Compensatrice optique Table X-Y-Z Photomtrie

V. Informations Haut CMI

Bibliographie :