Mesure de l'épaisseur des couches minces par microscopie interférentielle à ondes multiples^*

Laboratoire de Traitement de Surfaces de l’Institut d’Optique (Service : Dr Lostis) 3, Boulevard Pasteur — F 75 - Paris 15 e, France

Résumé

Ce travail est une étude des possibilités offertes par le microscope interférentiel Fizeau-Tolansky dans le domaine des traitements de surfaces : mesure de l'épaisseur de couches minces, tracé de micro-profils, analyse des qualités d'adhérence des couches.

Dans un premier temps, on y étudie l'influence du microscope sur les propriétés de l'image, et on y établit les faits suivants :

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  bien que les franges soient des franges de coin d'air, l'interfrange n'est indépendant de l'ordre des franges que si cet ordre est élevé ;

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  les franges observées par réflexion sont d'autant moins visibles que leur ordre est plus élevé ;

• —

  il existe des situations où l'épaisseur totale est difficile à déterminer.

Dans un second temps, on montre que :

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  on dispose de plusieurs moyens pour lever les indéterminations, et ceci, même si l'épaisseur atteint la vingtaine de microns ;

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  la nécessité d'un compromis visibilité-constance d'interfrange n'est qu'apparente : une amélioration de visibilité des franges réfléchies est possible, notamment pour les ordres élevés ;

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  cette amélioration, qui permet l'interpolation linéaire, fait du microscope considéré, dont la sensibilité est bien connue, un instrument de haute précision, parfaitement adapté aux utilisations envisagées.

Abstract

This paper deals with the various possibilities offered by the Multiple-Beam Interference Microscope of Fizeau and Tolansky in the study of surface coatings and, in particular, in the measurement of the thin film thickness, tracing of micro-profiles and analysis of the adherence properties of the films.

In the first place, the microscope influence on the image properties is studied and the following facts are established:

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  though the fringes are of the air-wedge type, the fringe separation is dependent on the fringe order, except for high orders;

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  the higher the order is, the less visible are the observed fringe on the reflection side;

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  there are cases in which the total thickness is difficult to determine.

In the second place, it is proved that:

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  several means are available for suppressing the thickness indétermination, even when the thickness attains twenty microns;

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  the necessity of a compromise between visibility and fringe-separation invariance is only apparent: an improvement in the visibility of the reflected fringes is possible, especially for high orders;

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  this improvement allows linear interpolation and makes the considered microscope—the sensibility of which is well known—a high precision instrument, quite adapted to the above mentioned utilizations.