Ellipsométrie sur champ spéculaire et diffus : théorie et expérience

An ellipsometer based on an elasto optic modulation of polarization has been developed. Compare to a rotating polarizer setup, the performances, in term of accuracy and speed, have been significantly improved. Specular measurements make it possible to detect the presence of contamination on a component, without preliminary knowledge of its index of refraction.The measurement of polarimetric phase has been extended to the scattered field. In the case of components slightly heterogeneous, it is possible to discriminate the source of scattering (surface or bulk). We highlighted the effects of interferences between surfaces and bulks, and the sensitivity to cross-correlation effects in the multilayers.At last, in the case of very heterogeneous components, which require to take crosspolarization into account, the measurement of the polarimetric phase of the speckle reveals a specific signature of all components.A partir dun diffusomètre multi-sources (UV-MIR), nous avons développé au laboratoire un ellipsomètre basé sur une modulation élasto-optique de la polarisation. Le premier objectif, par comparaison au montage polariseurs/analyseurs tournants, était daméliorer les performances du dispositif, aussi bien en terme de précision que de rapidité.Les mesures sur champ spéculaire ont tout dabord largement validé le banc et nous avons mis en oeuvre une méthode pour détecter la présence de contamination sur un composant, sans avoir besoin de la connaissance préalable son indice de réfraction.Dans une deuxième étape, nous avons étendu les mesures à la détermination angulaire du déphasage polarimétrique sur champ diffus. Dans le cas de composants faiblement perturbés, pour lesquels une théorie électromagnétique au premier ordre est utilisée, cette mesure permet de discriminer sans ambiguïté lorigine, surfacique ou volumique, de la diffusion. Nous avons également mis en évidence les effets dinterférences entre ondes diffusées par les surfaces et volumes, grâce à la présence doscillations autour de la valeur moyenne du déphasage, et la sensibilité aux effets de décorrélation verticale dans les multicouches.Létude des composants très hétérogènes est également abordée dans le détail, en tenant compte des effets de dépolarisation. Nous montrons comment les techniquesprécédentes permettent encore de discriminer les effets de surface et de volume. En particulier le déphasage polarimétrique mesuré dans le speckle résolu du champ diffus, constitue une véritable signature des composants. A laide dune approche phénoménologique, on montre que lamplitude des oscillations du déphasage permet dextraire le taux de dépolarisation angulaire. De façon plus générale, la méthode dellipsométrie sur champ diffus permet une scrutation approfondie, tout en ouvrant la porte aux problèmes inverses et de reconstruction en champ lointain