L'épaisseur des couches minces est mesurée à l'aide de diverses techniques, chacune adaptée à des matériaux et à des exigences différents. Le choix de la méthode dépend de facteurs tels que la transparence du matériau, la précision requise et les propriétés spécifiques recherchées.
Méthodes mécaniques :
- Profilométrie à stylet : Cette méthode consiste à balayer physiquement la surface du film avec un stylet pour mesurer la différence de hauteur entre le film et le substrat. Elle nécessite la présence d'une rainure ou d'une marche, qui est généralement créée par masquage ou gravure de certaines parties du substrat. L'épaisseur est ensuite calculée sur la base du profil mesuré.
- Interférométrie : Cette technique utilise l'interférence des ondes lumineuses pour mesurer l'épaisseur. Elle nécessite une surface hautement réfléchissante pour générer des franges d'interférence. L'épaisseur est déterminée en analysant ces franges. Comme la profilométrie à stylet, elle nécessite une marche ou une rainure et est sensible à l'uniformité du film.
Méthodes non destructives et sans contact :
- Ellipsométrie : Cette méthode mesure le changement de polarisation de la lumière après son interaction avec le film. Elle permet de déterminer l'épaisseur et les propriétés optiques (indice de réfraction et coefficient d'extinction) des films minces. L'ellipsométrie est particulièrement utile pour les films d'une épaisseur allant jusqu'à 1000Å, mais elle se heurte à des difficultés avec les substrats transparents, pour lesquels elle peut nécessiter une préparation destructrice afin d'obtenir des mesures précises.
Sélection de la technique de mesure :
Le choix de la technique dépend des propriétés du matériau et des informations spécifiques nécessaires. Pour les matériaux transparents, les mesures de transmission peuvent être préférées, tandis que les substrats opaques peuvent nécessiter des mesures de réflexion. L'indice de réfraction, la rugosité de la surface, la densité et les propriétés structurelles peuvent également influencer le choix de la méthode.
En résumé, pour mesurer l'épaisseur d'une couche mince, il faut choisir une technique appropriée en fonction des propriétés du matériau et des exigences spécifiques de l'application. Les méthodes mécaniques telles que la profilométrie à stylet et l'interférométrie nécessitent un contact physique ou une modification de l'échantillon, tandis que les méthodes sans contact telles que l'ellipsométrie offrent une plus grande polyvalence mais peuvent nécessiter des considérations particulières pour certains matériaux.
