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Avancement

Contributions

Les contributeurs directs actuels sont Patrice Ballet (pballet@spectro.ujf-grenoble.fr) et Aimé Vareille (aime.vareille@wanadoo.fr).
Nous remercions tous les chercheurs, enseignants et étudiants qui nous ont posé des questions : nous n'avons pas toujours trouvé le temps de répondre à toutes mais, souvent, elles nous ont fait progresser ; en particulier, la relecture des équations et fondements par les élèves de classes préparatoires qui choisissent l'ellipsométrie comme thème de TIPE (Travail d'Initiative Personnelle Encadré), nous est très utile pour ressérer les liens entre sites d'ellipsométrie, compléter certains aspects et corriger des imprécisions ou inexactitudes.
Ces questions nous ont poussé à ouvrir une FAQ (Foire Aux Questions) accessible en début de Table des matières.
Nous souhaitons que des projets similaires soient entrepris par les Universités ou les organismes publics de recherche.

C'est un projet industriel d'instrumentation libre à base de logiciels libres où le savoir-faire est public ; à terme, n'importe quel amateur, étudiant, chercheur ou industriel doit pouvoir y trouver les bases de dossiers de fabrication.

Tous les lecteurs sont invités à devenir contributeurs :

Les contributions peuvent être des textes, des images et surtout des logiciels libres qui ont rapport à l'ellipsométrie.

Tendances et orientations

Dans l'ordre d'importance l'ellipsométrie peut servir dans les domaines suivants :
  1. Façonner le monde atome par atome ; l'ellipsométrie est un des outils d'excellence des nanotechnologies : l'ellipsométrie des couches minces permet de mesurer les monocouches atomiques ou moléculaires, l'ellipsométrie de positionnement permet de positionner les objets avec des précisions de l'ordre de quelques picomètres.
  2. Maîtrise des informations optiques : affichages à cristaux liquides, guides d'ondes polarisées pour la transmission, la modulation et la détection d'informations électriques (électrets ...) ou magnétiques (effet Faraday).
  3. Caractérisation des environnements vibratoires, sonores et ultrasonores : l'ellipsométrie de positionnement peut être adaptée pour mesurer les vibrations et ondulations de surfaces.
  4. Télémétrie : l'ellipsométrie de position permet de mesurer la position et la vitesse d'objets avec une précision extrême.
  5. Mesures physico-chimiques diverses : photo-élasticimétrie, saccharimétrie ...
  6. Etude de phénomènes cosmiques : Bremstrahlung, magnétismes stellaires ...

L'existant

La liste n'est pas exhaustive, elle donne une image du tissu industriel et universitaire de l'ellipsométrie :
http://www.afep.cornell.edu/epl/index.html : Ellipsometry on the Web, site universitaire lancé avec enthousiasme qui réunit encore beaucoup d'indications mais ne semble pas avoir été mis à jour depuis 1998.
http://www.physics.ncsu.edu/people/aspnes.html : le professeur Aspnes est un des meilleur spécialiste mondial d'ellipsométrie spectroscopique ; il a fabriqué un des premier ellipsomètre spectroscopique automatique dans les laboratoires de Bell et contribué à la compréhension des mesures ellipsométriques pour l'industrie microélectronique.
http://www.unc.edu/depts/chemistry/faculty/ireneea/eaiindex.html : le professeur Irene a publié en ellipsométrie des couches minces ; il a travaillé chez IBM.
http://www.rudolphtech.com/ : la société Rudolph est un des plus ancien fabricant d'ellipsomètres automatiques ; au début des années 1980 beaucoup de lignes de production de semi-conducteurs utilisait le modèle AutoEL IV qui utilise la méthode de zéro automatisée.
http://www.gaertnerscientific.com/ : la société Gaertner est avec la société Rudolph un des plus ancien fabricant d'ellipsomètres automatiques ; le modèle automatique était un ellipsomètre à analyseur tournant avec une lame quart d'onde amovible. La société ne s'intéresse pas qu'à l'ellipsométrie des couches minces mais propose aussi des Stokes Meter (des ellipsomètres qui mesurent les formes de lumière comme paramètres de Stokes).
http://www.isainc.com/, http://www.instrumentssa.com/ellip/ellip.htm, http://www.jobin-sofie.com/INDEX.HTM : la société Jobin Yvon ISA (groupe HORIBA) fabrique des ellipsomètres spectroscopiques à modulateurs photoélastiques et peut-être encore des ellipsomètres de contrôle in-situ à lame quart d'onde tournante au travers de la société SOFIE.
http://www.sopra-sa.com/ : la société Sopra spécialiste d'instrumentation et de lasers, fabrique des ellipsomètres spectrocopiques. C'est un des rare grand fabricant qui explique la théorie de ses appareils sur son site WEB et met à disposition les fonctions diélectriques d'un grand nombre de matériaux.
http://www.jawoollam.com/ : la société Woollam fabrique depuis le début des années 1990 des ellipsomètres spectroscopiques à angle d'incidence variable (VASE) ; elle propose une série M-2000 d'ellipsomètres à biréfringent tounant (Rotating Compensator Ellipsometer) et semble disposer d'une gamme étendue de logiciels d'interprétation des mesures (multicouches, rugosité, anisotropie) ; c'est aussi un fabricant qui propose des services de mesures et interprétations ellipsométriques.
http://www.beaglehole.com/ : Beaglehole's Ellipsometry Site explique l'ellipsométrie et propose des ellipsomètres à modulateurs photoélastiques.
http://www.onramp.tuscaloosa.al.us/~ddesmet/we/ : Théorie de l'ellipsométrie des couches minces par le professeur De Smet. Les équations des ellipsomètres à méthode de zéro sont discutées ; l'interaction lumière-matière sur les multicouches est aussi expliquée.
http://www.lavision.de/ : l'imagerie ellipsométrique.
http://www.dre.de/ : des ellipsomètres particulièrement précis : mesures angulaires à 0.002° qui donnent le picomètre.
http://www.nanofilm.de/ : imagerie ellipsométrique et microscopie à incidence de Brewster (BAM).
http://www-eu.analytical.philips.com/index.stm : Philips Analytical - Home : Cette division de Philips a racheté la société Plasmos qui fabrique des ellipsomètres à analyseur tournant et lame quart d'onde amovible.
http://www.uni-leipzig.de/~hlp/ellipsometrie/ : un laboratoire important de recherche ellipsométrique sur les propriétés optiques des semi-conducteurs utilisant principalement les ellipsomètres Woollam.
http://www.lpicm.polytechnique.fr/ : le Laboratoire de Physique des Interfaces et Couches Minces de l'Ecole Polytechnique dirigé par le Professeur Bernard Drevillon, un des meilleurs laboratoire de France en ellipsométrie ; les explications sont en anglais (to the happy few), beaucoup de photos de matériels, des descriptions des projets, beaucoup de publications remarquables, peu d'équations et de programmes en ligne.
http://www.kw.igs.net/~jackord/j6.html : pages remarquables de Jack Ord qui propose des logiciels libres en physique de base, en  optique matricielle et en ellipsométrie le tout codé en java.
http://www.collegepolytechnique.com/ref/mince.htm : séminaire de caractérisation optique des couches minces par ellipsométrie spectroscopique.
http://www.alpes-photonics.org/ : Alpes Optique & Photonique, un site qui anime toutes les manifestations optiques en Rhône-Alpes.

Directions de travail

C'est un projet libre et ouvert, chaque contributeur peut choisir de développer le point qui l'inspire le plus. Les axes proposés ne sont que des suggestions, il existe beaucoup d'autres possibilités.
Ces axes de travaux ne présagent pas non plus des applications qui peuvent servir dans des domaines apparemment sans rapport (e.g. l'ellipsométrie d'écoulements visqueux biréfringent peut servir à des applications de microgravité ("A compact dual-criystal modulated birefringence-measurement system for microgravity applications, J.R. Mackey,K.K. Das, S.L. Anna, G.H. McKinley, Meas. Sci.Technol. 10 (1999) pp. 946-955, cf. http://web.mit.edu/nnf/publications.html)).

Ellipsométrie fondamentale :

  1. Statistiques de photons
  2. Cohérence spatio-temporelle

Caractérisation d'optiques :

  1. Mesure des éléments de matrices
  2. Localisation des mesures

Ellipsomètres :

  1. Ellipsomètres à modulateurs photoélastiques
  2. Ellipsomètres à lame quart d'onde amovible
  3. Ellipsomètres à cellule de Faraday
  4. Calculs d'erreurs des chaînes de mesure

Ellipsométrie des couches minces :

  1. Etude des erreurs de mesure
  2. Les rugosités interfaciales
  3. L'anisotropie
  4. Localisation des mesures
  5. L'imagerie
  6. La précision et la rapidité

Photoélasticimétrie

  1. Photoélasticimètres
  2. Théorie de la photoélasticité
  3. Les écoulements visqueux biréfringents

Saccharimétrie

  1. Saccharimétrie
  2. Théorie de l'activité optique

Télémétrie ellipsométrique

  1. Télémètres ellipsométriques
  2. Stratégies de mesures de position et de vitesse

Mesures vibratoires et acoustiques

  1. Métrologie vibratoire ellipsométrique
  2. Acoustique ultrasonore large bande ellipsométrique

Architecture instrumentale

  1. Dispositions opto-mécaniques
  2. Chaînes opto-électroniques de modulation, photodétection et acquisition
  3. Architectures logicielles de mesure
  4. Architectures logicielles d'interprétation des mesures
  5. Algorithmes de recherches de modèles
  6. Architectures logicielles de maintenance et contrôles
La correction de cette page est assurée par Aimé Vareille


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