EP3230686A1 - Method for determining the thickness of a thin layer by multi-wavelength interferometry and corresponding computer program package, storage means and system - Google Patents

Method for determining the thickness of a thin layer by multi-wavelength interferometry and corresponding computer program package, storage means and system

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Publication number
EP3230686A1
EP3230686A1 EP15807675.2A EP15807675A EP3230686A1 EP 3230686 A1 EP3230686 A1 EP 3230686A1 EP 15807675 A EP15807675 A EP 15807675A EP 3230686 A1 EP3230686 A1 EP 3230686A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light beams
thin layer
collimated light
arm
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15807675.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Pascal PICART
Mokrane MALEK
Jorge GARCIA-SUCERQUIA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universidad Nacional de Colombia
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite du Maine
Original Assignee
Universidad Nacional de Colombia
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite du Maine
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad Nacional de Colombia , Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite du Maine filed Critical Universidad Nacional de Colombia
Publication of EP3230686A1 publication Critical patent/EP3230686A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
    • G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
    • G01B11/0633—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection using one or more discrete wavelengths

Definitions

  • the field of the invention is that of the non-destructive characterization of thin film materials, also commonly referred to as thin films.
  • the invention relates to a technique for determining, by interferometry, the thickness of a thin film disposed on the surface of a substrate.
  • the term "thin layer” or “thin film” is understood to mean a layer of material the thickness of which is generally less than 1 ⁇ m, as opposed to “thick layers” having a thickness of less than 1 ⁇ m. is generally greater than 1 ⁇ .
  • the invention applies in particular, but not exclusively, to the physics of materials (characterization of thin layers that are transparent or slightly absorbent, to materials with structured surfaces), to surface characterization by non-contact topography, to profilometry of su rface, biological imaging, etc.
  • the development of thin films with particular optical properties has generated a growing interest in recent years because of the increasing number of industrial applications.
  • the thickness of a thin layer is an essential parameter determining its properties. Since this may vary from a few atomic layers to about ten micrometers, the development of thin layers therefore requires a very precise optical characterization system.
  • a typical example of thickness measurement is that described by JM Desse (AIAA Journal 41 (12), 2468-2477 (2003)), in which a white light source illuminates the thin layer while a digital color camera captures and records color interference over time.
  • the thickness is estimated by identifying the hue of Newton with the hue provided by a model of interference in white light, knowing the spectral representation of the source and the spectral function of the camera sensor, which allows to calibrate the system. Calibration is performed on the bare substrate before the drop of oil is deposited.
  • the invention in at least one embodiment, has in particular the objective of overcoming these various disadvantages of the state of the art. More specifically, in at least one embodiment of the invention, one objective is to provide a non-contact thin film thickness measurement technique which is simple to implement, robust and compact.
  • At least one embodiment of the invention also aims to provide such a technique that is easily industrializable.
  • Another object of at least one embodiment of the invention is to provide such a technique which allows a full field thickness measurement.
  • a method for determining the thickness of a thin layer disposed on the surface of an optically reflective plane substrate by means of a multi-length device waveguide equivalent to a M ichelson interferometer comprising a multi-length light source, a light-beam splitting semi-reflective optical plate, an optically-reflective flat mirror, and an object to be measured consisting of the thin layer and the substrate, said multi-wavelength device having a measuring arm comprising led it measurement object and a reference arm comprising said mirror.
  • the method is such that it comprises the following steps:
  • each collimated light beam having a a predetermined distinct wavelength
  • the invention is based on a new and inventive approach for determining, by multiwavelength interferometry, the thickness of a thin layer at any point on its surface.
  • the invention proposes a measurement technique interferometric, derived from the montage of M ichelson, operating in the field.
  • the method according to the invention therefore requires no scanning to determine the thickness of the thin layer over its entire surface, unlike the techniques of the prior art.
  • the invention therefore provides a fully automatic thin film thickness determination technique, which is simple and fast to implement, and without contact.
  • the step of determining the thickness of a thin layer comprises, for a given position of image portion (a pixel or a group of pixels for example):
  • l a is the light intensity of a portion of the reference image occu pant said given position to said predetermined wavelength ( ⁇ );
  • I is the luminous intensity of a portion of the measurement image occupying said given position, for said predetermined wavelength ( ⁇ );
  • r u is the air-thin layer interface reflection coefficient
  • r n is the amplitude reflection coefficient of the thin-substrate interface
  • t is the amplitude transmission coefficient of the thin layer
  • n (X) is the index of the thin layer for said predetermined wavelength ( ⁇ );
  • said determining step being performed according to the result of said comparing step.
  • the thickness estimates obtained for the three lengths are identical or very close to each other, it is considered that the thickness of the thin layer corresponds to the mean of the estimates obtained.
  • the use of a plurality of distinct wavelengths makes it possible to generate a redundancy of thickness values necessary to deduce the real value of the thickness of the thin layer by removing the ambiguity introduced by the modulo ⁇ / 2.
  • image portion is meant a pixel or a group of pixels of the reference image or the measurement image.
  • said multi-wavelength device comprises:
  • a first operative means being able to assume two positions, an active position in which said first means occupies said set of collimated thin beams of the measuring arm and a retracted position in which said first means passes said set of collimated light beams; the measuring arm,
  • a second occulting means that can take two positions, an active position in which said second means conceal said set of collimated light beams from the reference arm and a retracted position in which said second means passes said set of collimated light beams of the reference arm.
  • step of occu ltation of the measuring arm being performed with said first means in the active position and said second means in the retracted position
  • said occultation step of the reference arm being performed with led it first means in the retracted position and said second means in the active position.
  • the occultation steps can be performed by simple mechanical displacement of occulting means.
  • said multi-wavelength device comprises:
  • a first occulting means which can assume two optical states, a blocking state in which it first occult means it set of collimated light beams of the measuring arm and a passing state in which said first means allows LEDs to pass through set of collimated light beams; in the measuring arm,
  • a second occulting means that can take two optical states, a blocking state in which it first occult led it set of collimated light beams of the arm reference and a passing state in which said second means passes said set of collimated light beams in the reference arm,
  • step of occu ltation of the measuring arm being performed with said first means in the blocking state and said second means in the on state
  • step of occu ltation of the reference arm being performed with led it first means in the on state and led it second means in the blocking state.
  • the occultation steps are not performed by mechanical displacement, but by means of a change of optical state.
  • an electrooptical cell based on liquid crystals may be used to perform this function, the change of state (blocking-passing) being obtained by simply applying an electric field across the cell.
  • said set of light beams is composed of a first beam of monochromatic wavelength of red color, a second beam of monochromatic wavelength of green color, and a third beam. monochrome wave length of blue color.
  • said determination step is su ivie a step of generating a topographic image of the thin layer, made from the results of said determination step.
  • This step makes it possible to deliver relevant visual information illustrating the thickness of the thin layer at any point on its surface.
  • said determination step is su ivie a step of generating a histogram representative of the distribution of the thickness of the thin layer, made from the results of the said step determination step.
  • a computer program product which comprises program code instructions for implementing the aforesaid method (in any one of its various modes of operation). realization), when it is running on a computer.
  • a computer-readable and non-transitory storage medium storing a computer program comprising a set of instructions executable by a computer for implementing the aforementioned method (in which any of its different embodiments).
  • the system according to the invention is such that it comprises:
  • the invention is based on a new system for determining, by multi-wavelength interferometry, the thickness of a thin layer at any point on its surface.
  • the invention proposes an interferometric technique, derived from the Michelson assembly, operating in the field.
  • Such a system therefore does not require any scanning means to determine the thickness of the thin layer over its entire surface, contrary to the techniques of the prior art.
  • the invention therefore provides a system for determining the thickness of thin layers without contact, simple and compact implementation. This system is therefore easily industrialized.
  • the system comprises means for generating a topographic image of the thin layer, taking into account the results generated by the determination means.
  • This provides relevant visual information illustrating the thickness of the thin layer at any point on its surface.
  • the multi-wavelength device comprises a beam collimation optics cooperating with the light source.
  • the optical collimator makes it possible to obtain, from the light source, a plane-wave light beam (parallel light rays moving along the optical axis of the multi-wavelength device) so as to illuminate the light. thin layer over its entire surface with a plane wavefront and capture the light intensity of the interferences produced by the thin layer on the substrate in the field on the sensor.
  • a plane-wave light beam parallel light rays moving along the optical axis of the multi-wavelength device
  • the multi-wavelength device comprises a spatial filtering optics.
  • This optical element makes it possible to spatially filter the beams generated by the light source.
  • the first occulting means is mechanically displaceable and can take two positions: an active position in which said first means conceal said set of collimated light beams from the measuring arm and a retracted position in which first means passes said set of collimated light beams into the measuring arm;
  • the second occulting means is mechanically displaceable and can assume two positions, an active position in which said second means conceal said set of collimated light beams from the reference arm and a retracted position in which said second means passes said set of light beams collimated from the reference arm.
  • the first occulting means can take two optical states, a blocking state in which said first means conceal said set of collimated light beams from the measuring arm and a passing state in which said first means passes said set of collimated light beams into the measuring arm,
  • the second occulting means may take two optical states, a blocking state in which it first occult means it set of collimated light beams of the reference arm and a passing state in which it second means passes said set of collimated light beams in the reference arm.
  • the occu ltation is not performed by mechanical movement, but by means of a change of optical state.
  • An electro-optical cell based on liquid crystals for example, can be used to perform this shutter function, depending on the electric field applied to its terminals.
  • the determination system comprises means for implementing the steps that it performs in the determination method as described above, in any one of its various embodiments.
  • FIGS. 1A and 1B show a block diagram of a system for determining, by interference, the thickness of a thin layer according to a particular embodiment of the invention
  • Figure 2 shows a generic flowchart of a particular embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 3 schematically illustrates the principle of estimating the thickness of a thin layer from a reference image and a measurement image according to the invention
  • FIG. 4 represents an example of a 3D topographic image of a thin layer obtained thanks to the implementation of the invention.
  • FIG. 5 shows the structure of a processing module implementing the method according to a particular embodiment of the invention
  • Fig. 6 graphically illustrates the principle of determining the thickness of a thin layer based on a two-wave interference pattern. 6.
  • the principle of the invention is based on a full field interferometry system derived from the M ichelson assembly for determining the thickness of a thin layer at any point on its surface, from the intensities of the interferences resulting from a measurement arm (interference between the light reflected at the air-thin-layer interface and that reflected at the thin-layer interface of the analyzed object), and intensities from a reference arm.
  • determining the thickness of a thin layer in the rest of this document, it is meant to determine the thickness at any point on the surface of the thin layer. This is particularly, but not exclusively, to determine a topographic image of the thin layer.
  • FIGS. 1A and 1B show a block diagram of a system for determining the thickness of a thin layer according to a particular embodiment of the invention.
  • the system makes it possible to deliver a topographic image of the thickness of the thin layer over its entire surface.
  • the system according to the invention comprises a multi-wavelength device 1 in a configuration equivalent to that of a M ichelson interferometer.
  • the multi-wavelength device 1 is more particularly composed of a multi-wavelength light source 10, a semi-reflecting light beam splitting optical plate 11, an optically reflecting plane mirror 12 and an object to be measured O.
  • the object O consists of an optically reflective substrate 14 on which is deposited a thin layer 13, the thickness of which is to be determined over its entire surface.
  • the thin film 13 is made of an optically transparent or semi-transparent material at visible wavelengths (approximately 400 nm to 780 nm).
  • the thin layer 13 has previously been deposited on a substrate 14 made of silicon, or other reflective substrate, by means of a conventional deposition technique such as "spin-coating” or “dip-pull” for example.
  • the materials constituting the thin layer compatible with the invention are of the polymer type (for example thermoplastic PMMA, sol-gel, ...), oxide, semiconductor, metal, porous meso, etc., or in a general manner any material whose physicochemical properties make it possible to confer on it an optical behavior that is transparent to light radiation in the spectral range of the visible.
  • the substrate for its part, is chosen without any particular limitation and may consist of a semiconductor-type material (such as a silicon wafer, for example), glass (such as a microscope slide for example), or glass-ceramic for example, or more generally an optically reflective material that can serve as a material support for the deposition of a thin layer.
  • a semiconductor-type material such as a silicon wafer, for example
  • glass such as a microscope slide for example
  • glass-ceramic for example, or more generally an optically reflective material that can serve as a material support for the deposition of a thin layer.
  • the measuring arm of the multi-wavelength device 1 comprises the object O and the reference arm of the device comprises the plane mirror 12.
  • the reference and measuring arms are adjusted so that the interference fringes produced by the multi-wavelength device 1 give a "flat tint".
  • the mirror 12 and the substrate 14 constitute the two mirrors of the interferometric device according to the invention. These two elements are arranged so as to be perpendicular to one another and at equal distance from the separator (zero optical path difference), as illustrated in FIGS. 1A and 1B. In practice, this configuration (position and orientation of the mirrors) is obtained when the interference fringes produced on the CCD sensor 2 form a flat hue, that is to say a homogeneous light over the entire observation range.
  • the sensor 2 captures the light intensity from the mirror 12 or the substrate 14 under the same optical lighting conditions, at any point on its surface.
  • the light beams reflected by the mirror 12 on the one hand, and the substrate 14 and the thin film 13 on the other hand, are comparable at every point of the sensor 2.
  • the multi-wavelength device 1 further comprises a spatial filtering optics
  • the collimator 17 has the effect of to obtain, from the light source, a luminous flux with plane (or plane-wave) wave fronts, moving along and perpendicular to the optical axis X of the multi-wavelength ispositive 1 , in order to illuminate the plane mirror 12 and the object to be measured O over its entire surface with plane wave fronts.
  • the light source 10 emits multiwavelength radiation.
  • the light source 10 is configured to generate an RGB (Blue Green Red) luminous flux. It is for example equipped with a first laser (noted
  • the red color beam from the source 10 goes to the spatial filter 18 via a dichroic plate 19a, the green color beam to the spatial filter 18 via the dichroic plates 19a and 19b, and the neck beam blue to the spatial filter 18 via the dichroic plates 19a and 19b after having reflected on the plane mirror 19c.
  • the multi-wavelength device 1 is provided with: a first blackout screen 15 which can take two positions: an active position in which it obscures the collimated RGB light flux of the measuring arm and u retracted position in which it passes the collimated RGB light beams of the measuring arm,
  • a second blackout screen 16 can take two positions: an active position in which it hides the collimated RGB light beams of the reference arm and u retracted position in which it passes the collimated RGB light flux of the reference arm.
  • FIG. 2 illustrates the determination method according to a particular embodiment of the invention.
  • the method is implemented by the processing module 3 (the principle of which is described in detail below with reference to FIG. 3).
  • the method is initialized by the processing module 3.
  • the latter is configured to control the light source 10, the blackout screens 15 and 16, and the sensor 2 for image capture of the luminous flux coming out of the device.
  • the control of these elements by the module 3 is achieved by means of control commands.
  • the module 3 transmits a transmission command to the light source 10 in order to trigger the emission of a set of input light beams.
  • the light source 10 Upon reception of the transmission command, the light source 10 generates an RGB light flux composed of a red monochromatic beam R , a green monochromatic beam ⁇ ⁇ and a blue monochromatic beam ⁇ ⁇ .
  • the optical collimator 17 makes it possible to collimate each light beam emitted simultaneously by the source so that the thin film 13 over its entire surface, the mirror 12 and the CCD 2 sensor are illuminated with plane wavefronts.
  • Each collimated light beam of given wavelength is separated in two: one part of the beam going towards the plane mirror 12 and the other part going towards the object to be measured O.
  • the module 3 transmits an activation command to the screen occu ltant 16 so that it takes its active position in which it occults the object to be measured O and u does not command retraction to the screen occupying 15 so that it takes its retracted position.
  • the blackout screen 16 prevents the collimated RGB luminous flux, coming from the splitter plate 11, from being received by the object to be measured O, while the screen occuring letting pass the collimated RGB light flux. from the separator blade 11 to illuminate the mirror 12. After reflection on the mirror 12, the reflected RGB light flux is then directed to the sensor 2 via the separator blade 11.
  • the module 3 transmits a capture command to the receiver 2 to trigger a shooting of the RGB light output out of the mu lti-wavelength device 1, the RGB light flow of the measuring arm being occult. After tripping, the module 3 obtains a reference image, full field, representative of the light intensity coming from the mirror 12 for the three RGB wavelengths emitted by the source 10.
  • Steps 21 and 22 are illustrated in FIG. 1A (configuration in occupied measurement arm).
  • the module 3 transmits an activation command to the screen occu ltant 15, so that it takes its active position in which it occults the mirror 12 and a retraction control on the blackout screen 16 so that it takes its retracted position.
  • the blackout screen 15 prevents the collimated RGB luminous flux, coming from the splitter plate 11, from being received by the mirror 12, while the blackout screen 16 passes the collimated RGB light flux, coming from the separating blade 11, to illuminate the object to be measured O. After reflection on the object to measure O, the reflected RGB light flux then goes to the sensor 2 via the separating blade 11.
  • the module 3 transmits a capture command to the sensor 2 to trigger a shooting of the RGB light output from the wavelength mu lti-wavelength device 1, the RGB light flux of the reference arm being occult. After tripping, the module 3 obtains a full-field measurement image representative of the light intensity coming from the object to be measured O for the three RGB wavelengths emitted by the source 10.
  • Steps 23 and 24 are illustrated in FIG. 1B (configuration of reference arm used).
  • the RGB color interference produced by thin film 13 and substrate 14 is approximated by a two-wave mathematical model.
  • the interference model is given by the following equation, for a given position of a pixel:
  • I is the luminous intensity resulting from the object to be measured O for the wavelength ⁇ ;
  • I is the light intensity from the plane mirror 12 for the wavelength ⁇ ;
  • r u is the air-thin layer interface reflection coefficient
  • r n is the amplitude reflection coefficient of the thin-substrate interface
  • t is the amplitude transmission coefficient of the thin layer 13
  • n (A) is the index of the thin layer 13 for the wavelength ⁇ ;
  • e is the thickness of the thin layer.
  • the reflection coefficients r u r and transmission t depend on the index of the material of the thin film 13 and that of the substrate 14. They are given, considering a normal incidence and a polarization TM, by the following relations:
  • n s is the substrate index 14.
  • the module 3 determines the thickness of the thin layer over its entire surface from the reference and measurement images previously obtained. Indeed, the measurement of the laser intensities from the mirror 12 and the laser intensities of the interference emitted by the object to be measured O make it possible to deduce the thickness value of the thin film 13 over its entire surface.
  • the module 3 performs, for a given position of an image portion and for each emitted wavelength, an estimate of the thickness e of the thin layer 13 using the following equation.
  • r n is the amplitude reflection coefficient of the thin-substrate interface
  • t is the amplitude transmission coefficient of the thin layer 13
  • (A) is the index of the thin layer 13 for the wavelength ⁇ ;
  • the sensor 2 is equipped with spectral separation means (not shown in the figures) configured to separate the RGB components (red wavelengths ⁇ R , green ⁇ ⁇ and blue ⁇ ⁇ ) from the light coming from the splitter plate 11 .
  • the image portion according to the invention corresponds, for example, to a pixel of the image concerned, as illustrated in FIG. 3.
  • the reference image captured by the sensor 2 is referenced 30 and the reference image is read by the sensor 2 is referenced 31.
  • the gray area 300 illustrates a portion of the reference image 30 corresponding to a pixel.
  • the gray area 310 illustrates a portion of the measurement image 31 corresponding to one pixel.
  • the reference and measurement image portions i.e. pixels 300 and 310) must correspond, for the thickness calculation, to the same pixel position (x, y), that is that is, to the same element of the surface of the sensor 2.
  • the image portion corresponds to a group of adjacent pixels (32 ⁇ 32 pixels for example), in which case the calculation process would be accelerated.
  • the modulus 3 thus obtains, for each red wavelength ( ⁇ R ), green ( ⁇ ⁇ ) and blue ( ⁇ ⁇ ), and for each given pixel position, an estimate of the thickness e of the thin layer. 13 modulo ⁇ / 2 (ie modulo a certain ambiguity). In other words, for each wavelength and for each given pixel position, a plurality of potential thickness values are obtained. To remove this ambiguity on the value of thickness, the module 3 performs, for each given position of image portion, a comparison of the estimates obtained with the three wavelengths. This principle is described below in relation to FIG.
  • FIG. 6 shows the evolution of the luminous intensity of the interference fringes produced by the object to be measured, as a function of the thickness of the thin layer, for each of the RGB wavelengths.
  • This graph is based on the two-wave interference model described above and obtained from the captured reference and measurement images.
  • I R , I v , IB represent the interference light intensity obtained for the wavelength X R , ⁇ v and ⁇ ⁇ respectively for a given pixel position.
  • the principle consists in finding the triplet of intensities l R , l v , IB which minimizes the difference between the corresponding thickness values. Because of the two-wave interference pattern, the luminous intensity of the interference fringes varies with the thickness periodically.
  • a luminous intensity value ⁇ is likely to be repeated on each period (a thickness value is in fact possible every ⁇ / 2).
  • the correct thickness value corresponds to that for which the intensity triplet 1 R , 1 v , IB has thickness values whose deviation is minimal.
  • the triplet of intensities A corresponds to the triplet which minimizes the difference between the thickness values estimated for the three wavelengths the more. ⁇ R , ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ .
  • the value of the thickness which is then retained by the determination module 3 corresponds to the average of the three estimates e (X R ), e (X v ) e (X B ) obtained for this intensity triplet A, ie 150 nm in the example presented here.
  • a least squares minimization method for example is particularly well suited for calculating the thickness of the thin layer according to the invention.
  • topographic image representative of the thickness of the thin layer 13 determined over its entire surface according to the method and system of the invention (step 26).
  • An example of a topographic image obtained by implementation of the invention is illustrated in 3D in Figure 4. It is a thin layer of polymer 50nm thick deposited on a silicon substrate.
  • FIG. 5 shows the simplified structure of a processing module implementing the determination method according to the invention (for example the particular embodiment described above with reference to FIGS. 1A, 1B, 2 and 3). .
  • This module comprises a random access memory 53 (for example a RAM memory), a processing unit 52, equipped for example with a processor, and controlled by a computer program stored in a read-only memory 51 (for example a ROM or a hard disc).
  • a computer program stored in a read-only memory 51 (for example a ROM or a hard disc).
  • the code instructions of the computer program are for example loaded into the RAM 53 before being executed by the processor of the processing unit 52.
  • a processing unit 52 receives instructions. control of the light source, blackout screens and the image sensor.
  • the processing unit 52 receives as input a reference image 54a and a measurement image 54b captured by the sensor.
  • the processor of the processing unit 52 processes the reference and measurement images and outputs a topographic image 55 of the analyzed thin film according to the program instructions.
  • FIG. 5 only illustrates one particular way, among several possible, of realizing the algorithm detailed above, in relation with FIG. 2.
  • the technique of the invention is carried out indifferently:
  • a reprogrammable calculation machine a PC computer, a DSP processor or a microcontroller
  • a program comprising a sequence of instructions
  • a dedicated calculation machine for example a set of logic gates such as an FPGA or an ASIC, or any other hardware module
  • the corresponding program (that is to say the instruction sequence) can be stored in a removable storage medium (such as for example a floppy disk). , a CD-ROM or a DVD-ROM) or not, this storage medium being readable partially or totally by a computer or a processor.
  • module may correspond in this document as well to a software component, a hardware component or a set of hardware and software components.

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Abstract

A method and system are provided for determining the thickness of a thin layer deposited on the surface of a reflective substrate, by means of a multi-wavelength device in a configuration equivalent to a Michelson interferometer. The method consists in: generating (20) an array of collimated light beams intended to illuminate the surface of the thin layer and that of the planar mirror, each beam having a distinct wavelength; occulting (21) the measurement arms, preventing the collimated light beams from being received by the object to be measured, and obtaining (22) a reference image representative of the light intensity issued from the planar mirror; occulting (23) the reference arm, preventing the collimated light beams from being received by the planar mirror, and obtaining (24) a measurement image representative of the light intensity issued from the object to be measured; and determining (25) the thickness of the thin layer from the measurement and reference images obtained.

Description

Procédé de détermination de l'épaisseur d'une couche mince par interférométrie multi-longueur d'onde, produit programme d'ordinateur, moyen de stockage et système correspondants  Method for determining the thickness of a thin film by multi-wavelength interferometry, computer program product, storage medium and corresponding system
1. DOMAINE DE L'INVENTION 1. DOMAIN OF THE INVENTION
Le domaine de l'invention est celui de la caractérisation non-destructive de matériaux en couches minces, aussi communément appelés films minces.  The field of the invention is that of the non-destructive characterization of thin film materials, also commonly referred to as thin films.
Plus précisément, l'invention concerne une technique de détermination, par interférométrie, de l'épaisseur d'u ne couche mince disposée sur la surface d'un substrat.  More specifically, the invention relates to a technique for determining, by interferometry, the thickness of a thin film disposed on the surface of a substrate.
On entend par « couche mince » ou encore « film mince », dans la suite de ce docu ment, une couche de matériau dont l'épaisseu r est généralement inférieure à 1 μιη, par opposition aux « couches épaisses » dont l'épaisseu r est généralement su périeure à 1 μιη.  In the remainder of this document, the term "thin layer" or "thin film" is understood to mean a layer of material the thickness of which is generally less than 1 μm, as opposed to "thick layers" having a thickness of less than 1 μm. is generally greater than 1 μιη.
L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, à la physique des matériaux (caractérisation de couches minces transparentes ou légèrement absorbantes, aux matériaux à surfaces structurées), à la caractérisation de surface par topograph ie sans contact, à la profilométrie de su rface, à l'imagerie biologique, etc.  The invention applies in particular, but not exclusively, to the physics of materials (characterization of thin layers that are transparent or slightly absorbent, to materials with structured surfaces), to surface characterization by non-contact topography, to profilometry of su rface, biological imaging, etc.
2. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE 2. TECHNOLOGICAL BACKGROUND
L'élaboration de couches minces à propriétés optiques particulières suscite depuis ces dern ières années u n intérêt croissant en raison des applications industrielles de plus en plus nombreuses. L'épaisseur d'une couche mince est un paramètre essentiel déterminant ses propriétés. Celle-ci pouvant varier de quelques couches atomiques à une dizaine de micromètres, l'élaboration de couches minces requière donc u n système de caractérisation optique très précis.  The development of thin films with particular optical properties has generated a growing interest in recent years because of the increasing number of industrial applications. The thickness of a thin layer is an essential parameter determining its properties. Since this may vary from a few atomic layers to about ten micrometers, the development of thin layers therefore requires a very precise optical characterization system.
Les méthodes convention nelles de mesures de couches minces, telles que celles basées su r la réflectance spectrale ou l'ellipsométrie, donnent généralement une mesure ponctuelle d'épaisseur en un point donné de la surface de la couche mince, ce qui nécessite un balayage su r l'ensemble de la surface et implique donc une durée de mesure très importante pour couvrir toute la su rface de la couche mince. U n autre inconvén ient de ces méthodes convention nelles est leur très basse résolution spatiale. Pour surmonter cet inconvénient, des techniques 2D fonction nant sur la base d'une caméra vidéo numérique ont été développées, telle que l'imagerie spectrophotométrique ou l'imagerie ellipsométrique par exemple. Cependant, de telles techn iques sont délicates à mettre en œuvre et leur mode opératoire est relativement complexe. Conventional methods of measuring thin layers, such as those based on spectral reflectance or ellipsometry, generally give a point-in-depth measurement at a given point on the surface of the thin layer, which requires a scanning of r the entire surface and therefore involves a very important measurement time to cover the entire surface of the thin layer. Another disadvantage of these conventional methods is their very low spatial resolution. To overcome this drawback, 2D functional techniques based on a digital video camera have been developed, such as spectrophotometric imaging or ellipsometric imaging for example. However, such techniques are difficult to implement and their mode of operation is relatively complex.
Dans le cas de couches minces transparentes à la lumière du visible, il est possible d'avoir recours à une méthode interférométrique basée sur l'observation de franges d'interférences en cou leu r entre les rayons réfléchis sur la surface de la couche mince et ceux réfléchis à l'interface de la couche mince et du substrat. Cette méthode consiste à déterminer l'ordre d'interférences en couleur. Le phénomène d'interférences en couleur est observable dans les bulles de savon ou sur une couche d'huile. La relation entre couleur et épaisseur est donnée par les teintes dites de Newton. U ne telle méthode a été appliquée pou r mesurer par exemple l'épaisseur de couches minces semi-conducteurs, de lu brifiants, de couches minces de dioxyde de silicium sur substrat siliciu m, la hauteur de têtes magnétiques.  In the case of thin layers transparent to visible light, it is possible to resort to an interferometric method based on the observation of interfering fringes in the range between the rays reflected on the surface of the thin layer and those reflected at the interface of the thin layer and the substrate. This method consists in determining the order of interference in color. The phenomenon of color interference is observable in soap bubbles or on a layer of oil. The relationship between color and thickness is given by the so-called Newton hues. A method such as this has been applied to measure, for example, the thickness of semiconductor thin films, coolants, thin silicon dioxide films on silicon substrate, and the height of magnetic heads.
U n exemple typique de mesure d'épaisseur est celui décrit par J.M. Desse ( "Oil-film interferometry skin-friction measurement under white light" AIAA Journal 41(12), 2468-2477 (2003)) dans lequel une source de lumière blanche éclaire la couche mince alors qu'une caméra numérique couleur capture et enregistre les interférences en couleur au cours du temps. A typical example of thickness measurement is that described by JM Desse (AIAA Journal 41 (12), 2468-2477 (2003)), in which a white light source illuminates the thin layer while a digital color camera captures and records color interference over time.
L'épaisseur est estimée par identification de la teinte de Newton avec la teinte fournie par un modèle d'interférences en lumière blanche, connaissant la représentation spectrale de la source et la fonction spectrale du capteu r de la caméra, ce qui permet de calibrer le système. La calibration est effectuée sur le su bstrat nu avant que la goutte d'huile ne soit déposée. The thickness is estimated by identifying the hue of Newton with the hue provided by a model of interference in white light, knowing the spectral representation of the source and the spectral function of the camera sensor, which allows to calibrate the system. Calibration is performed on the bare substrate before the drop of oil is deposited.
Toutefois, les méthodes d'interférométrie cou leu r sont rarement utilisées dans l'industrie du fait qu'elles nécessitent un étalonnage fréquent. En effet, la relation entre la couleu r et l'épaisseur dépend de nombreux paramètres environnementaux, tels que l'éclairage et la structure de la couche mince étudiée. U ne autre d ifficulté vient de l'ambiguïté sur la mesure d'épaisseur qui requiert une répétition cyclique du mode opératoire (répétition des couleu rs), ce qu i n'est pas optimal.  However, the methods of neck interferometry are rarely used in industry because they require frequent calibration. In fact, the relationship between color and thickness depends on many environmental parameters, such as the lighting and the structure of the thin layer studied. Another problem is the ambiguity of the thickness measurement, which requires a cyclic repetition of the procedure (color repetition), which is not optimal.
Il est donc particulièrement intéressant de pouvoir proposer une technique de détermination plein champ de l'épaisseur de couches minces qui soit simple à mettre en œuvre, rapide et facilement industrialisable.  It is therefore particularly interesting to be able to propose a technique for determining the thickness of thin films in the field that is simple to implement, fast and easily industrializable.
3. OBJECTIFS DE L'INVENTION 3. OBJECTIVES OF THE INVENTION
L'invention, dans au moins u n mode de réalisation, a notamment pou r objectif de pallier ces d ifférents inconvén ients de l'état de la technique. Plus précisément, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un objectif est de fourn ir une tech nique de mesure d'épaisseur de couches minces sans contact qu i soit simple à mettre en œuvre, robuste et compact. The invention, in at least one embodiment, has in particular the objective of overcoming these various disadvantages of the state of the art. More specifically, in at least one embodiment of the invention, one objective is to provide a non-contact thin film thickness measurement technique which is simple to implement, robust and compact.
Au moins un mode de réalisation de l'invention a également pour objectif de fournir une telle technique qui soit facilement industrialisable.  At least one embodiment of the invention also aims to provide such a technique that is easily industrializable.
U n autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir u ne telle tech nique qui permette une mesure d'épaisseur plein champ.  Another object of at least one embodiment of the invention is to provide such a technique which allows a full field thickness measurement.
4. EXPOSÉ DE L'INVENTION 4. PRESENTATION OF THE INVENTION
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé u n procédé de détermination de l'épaisseu r d'u ne couche mince disposée sur la surface d'un substrat plan optiquement réfléchissant, au moyen d'un dispositif multi-longueur d'onde en configu ration équivalente à un interféromètre M ichelson comprenant une sou rce de lumière multi-longueur, une lame optique semi-réfléchissante séparatrice de faisceaux lumineux, un miroir plan optiquement réfléchissant et un objet à mesurer constitué de la couche mince et du substrat, ledit dispositif multi-longueur d'onde ayant un bras de mesure comprenant led it objet de mesure et un bras de référence comprenant ledit miroir. Le procédé est tel qu'il comprend les étapes suivantes :  In a particular embodiment of the invention, there is provided a method for determining the thickness of a thin layer disposed on the surface of an optically reflective plane substrate by means of a multi-length device. waveguide equivalent to a M ichelson interferometer comprising a multi-length light source, a light-beam splitting semi-reflective optical plate, an optically-reflective flat mirror, and an object to be measured consisting of the thin layer and the substrate, said multi-wavelength device having a measuring arm comprising led it measurement object and a reference arm comprising said mirror. The method is such that it comprises the following steps:
génération d'un ensemble de faisceaux lumineux collimatés destinés à illuminer, avec un front d'onde plan, l'ensemble de la surface de la couche mince d'une part et le miroir plan d'autre part, chaque faisceau lumineux collimaté ayant u ne longueur d'onde distincte prédéterminée ;  generating a set of collimated light beams for illuminating, with a plane wavefront, the entire surface of the thin layer on the one hand and the plane mirror on the other hand, each collimated light beam having a a predetermined distinct wavelength;
occultation du bras de mesure empêchant ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés d'être reçu par l'objet à mesu rer, et obtention sur un capteur d'une image dite de référence représentative de l'intensité lumineuse issue du miroir plan pou r led it ensemble de faisceaux lumineux ;  occultation of the measuring arm preventing said set of collimated light beams from being received by the object to be measured, and obtaining on a sensor a so-called reference image representative of the luminous intensity resulting from the plane mirror for it set of light beams;
occultation du bras de référence empêchant ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés d'être reçu par le miroir plan, et obtention sur le capteur d'u ne image dite de mesure représentative de l'intensité lumineuse issue de l'objet à mesurer pour led it ensemble de faisceaux lumineux ;  occultation of the reference arm preventing said set of collimated light beams from being received by the plane mirror, and obtaining on the sensor of a said measurement image representative of the luminous intensity resulting from the object to be measured for led it set of light beams;
- détermination de l'épaisseur de la couche mince à partir des images de référence et de mesure obtenues. Ainsi, l'invention repose sur u ne approche nouvelle et inventive de détermination, par interférométrie multi-longueurs d'onde, de l'épaisseu r d'u ne couche mince en tout point de sa surface. En illuminant l'objet à mesurer avec un rayonnement multi-longueurs d'onde à front d'onde plan et en capturant l'intensité lumineuse des interférences issue de l'objet d irectement sur le capteur, l'invention propose une technique de mesure interférométrique, dérivée du montage de M ichelson, opérant en plein champ. Le procédé selon l'invention ne requiert donc aucun balayage pour déterminer l'épaisseur de la couche mince sur l'ensemble de sa surface, contrairement aux techniques de l'art antérieur. L'invention offre donc une technique de détermination d'épaisseur de couches minces entièrement automatique, qui est de mise en œuvre simple et rapide, et sans contact. determination of the thickness of the thin layer from the reference and measurement images obtained. Thus, the invention is based on a new and inventive approach for determining, by multiwavelength interferometry, the thickness of a thin layer at any point on its surface. By illuminating the object to be measured with multi-wavelength radiation with a plane wavefront and by capturing the luminous intensity of the interference from the object of interest on the sensor, the invention proposes a measurement technique interferometric, derived from the montage of M ichelson, operating in the field. The method according to the invention therefore requires no scanning to determine the thickness of the thin layer over its entire surface, unlike the techniques of the prior art. The invention therefore provides a fully automatic thin film thickness determination technique, which is simple and fast to implement, and without contact.
Selon un aspect particulier de l'invention, l'étape de détermination de l'épaisseur d'u ne couche mince comprend, pour une position don née de portion d'image (un pixel ou un grou pe de pixels par exemple) :  According to a particular aspect of the invention, the step of determining the thickness of a thin layer comprises, for a given position of image portion (a pixel or a group of pixels for example):
une étape d'estimation, pou r chaque longueur d'onde prédéterminée (λ), de l'épaisseur de la couche mince selon l'équation suivante : an estimation step, for each predetermined wavelength (λ), of the thickness of the thin layer according to the following equation:
avec :  with:
la l est l'intensité lumineuse d'une portion de l'image de référence occu pant ladite position donnée, pour ladite longueur d'onde prédéterminée (λ) ; l a is the light intensity of a portion of the reference image occu pant said given position to said predetermined wavelength (λ);
I est l'intensité lumineuse d'une portion de l'image de mesure occu pant ladite position donnée, pour ladite longueur d'onde prédéterminée (λ) ;  I is the luminous intensity of a portion of the measurement image occupying said given position, for said predetermined wavelength (λ);
ru est le coefficient de réflexion en amplitude d'interface air-couche mince ; r u is the air-thin layer interface reflection coefficient;
rn est le coefficient de réflexion en amplitude d'interface couche mince-substrat ; r n is the amplitude reflection coefficient of the thin-substrate interface;
t est le coefficient de transmission en amplitude de la couche mince ;  t is the amplitude transmission coefficient of the thin layer;
n(X) est l'indice de la couche mince pour ladite longueur d'onde prédéterminée (λ) ;  n (X) is the index of the thin layer for said predetermined wavelength (λ);
une étape de comparaison des estimations d'épaisseur obtenues avec lesdites longueurs d'onde prédéterminées ;  a step of comparing the thickness estimates obtained with said predetermined wavelengths;
ladite étape de détermination étant effectuée en fonction du résultat de ladite étape de comparaison. Dans le cas où les estimations d'épaisseur obtenues pour les trois longueu rs sont identiques ou très proches les unes des autres, on considère que l'épaisseur de la couche mince correspond à la moyen ne des estimations obtenues. said determining step being performed according to the result of said comparing step. In the case where the thickness estimates obtained for the three lengths are identical or very close to each other, it is considered that the thickness of the thin layer corresponds to the mean of the estimates obtained.
Ainsi, l'utilisation d'une pluralité de longueurs d'onde d istinctes permet de générer u ne redondance de valeurs d'épaisseurs nécessaire pour déduire la valeur réelle de l'épaisseu r de la couche mince en levant l'ambiguïté introduite par le modulo λ/2.  Thus, the use of a plurality of distinct wavelengths makes it possible to generate a redundancy of thickness values necessary to deduce the real value of the thickness of the thin layer by removing the ambiguity introduced by the modulo λ / 2.
On entend par portion d'image, un pixel ou u n grou pe de pixels de l'image de référence ou l'image de mesure.  By image portion is meant a pixel or a group of pixels of the reference image or the measurement image.
Selon un aspect particulier de l'invention, ledit dispositif multi-longueur d'onde comprend :  According to a particular aspect of the invention, said multi-wavelength device comprises:
- un premier moyen occu ltant pouvant prend re deux positions, une position active dans laquelle ledit premier moyen occu lte ledit ensemble de faisceaux lu mineux collimatés du bras de mesure et une position escamotée dans laquelle ledit premier moyen laisse passer ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de mesure,  a first operative means being able to assume two positions, an active position in which said first means occupies said set of collimated thin beams of the measuring arm and a retracted position in which said first means passes said set of collimated light beams; the measuring arm,
- un deuxième moyen occultant pouvant prendre deux positions, une position active dans laquelle ledit deuxième moyen occulte ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de référence et une position escamotée dans laquelle ledit deuxième moyen laisse passer ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de référence, a second occulting means that can take two positions, an active position in which said second means conceal said set of collimated light beams from the reference arm and a retracted position in which said second means passes said set of collimated light beams of the reference arm. ,
ladite étape d'occu ltation du bras de mesure étant réalisée avec ledit premier moyen en position active et ledit deuxième moyen en position escamotée, said step of occu ltation of the measuring arm being performed with said first means in the active position and said second means in the retracted position,
ladite étape d'occultation du bras de référence étant réalisée avec led it premier moyen en position escamotée et ledit deuxième moyen en position active. said occultation step of the reference arm being performed with led it first means in the retracted position and said second means in the active position.
Ainsi, les étapes d'occultation peuvent être réalisée par simple déplacement mécan ique de moyens occultants.  Thus, the occultation steps can be performed by simple mechanical displacement of occulting means.
Selon u ne variante de réalisation, ledit dispositif multi-longueur d'onde comprend : According to a variant embodiment, said multi-wavelength device comprises:
- un premier moyen occultant pouvant prendre deux états optiques, un état bloquant dans lequel led it premier moyen occulte led it ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de mesure et un état passant dans lequel ledit premier moyen laisse passer led it ensemble de faisceaux lumineux collimatés dans le bras de mesure, a first occulting means which can assume two optical states, a blocking state in which it first occult means it set of collimated light beams of the measuring arm and a passing state in which said first means allows LEDs to pass through set of collimated light beams; in the measuring arm,
- un deuxième moyen occultant pouvant prendre deux états optiques, un état bloquant dans lequel led it premier moyen occulte led it ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de référence et un état passant dans lequel led it deuxième moyen laisse passer ledit ensemble de faisceaux lu mineux collimatés dans le bras de référence, a second occulting means that can take two optical states, a blocking state in which it first occult led it set of collimated light beams of the arm reference and a passing state in which said second means passes said set of collimated light beams in the reference arm,
ladite étape d'occu ltation du bras de mesure étant réalisée avec ledit premier moyen dans l'état bloquant et ledit deuxième moyen dans l'état passant, said step of occu ltation of the measuring arm being performed with said first means in the blocking state and said second means in the on state,
ladite étape d'occu ltation du bras de référence étant réalisée avec led it premier moyen dans l'état passant et led it deuxième moyen dans l'état bloquant. said step of occu ltation of the reference arm being performed with led it first means in the on state and led it second means in the blocking state.
Dans cette variante de réalisation, les étapes d'occultation ne sont pas réalisées par déplacement mécanique, mais au moyen d'un changement d'état optique. U ne cellule électrooptique à base de cristaux liquides par exemple, peut être utilisée pour réaliser cette fonction, le changement d'état (bloquant-passant) étant obtenu par simple application d'un champ électrique aux bornes de la cellule.  In this variant embodiment, the occultation steps are not performed by mechanical displacement, but by means of a change of optical state. For example, an electrooptical cell based on liquid crystals may be used to perform this function, the change of state (blocking-passing) being obtained by simply applying an electric field across the cell.
Selon une caractéristique particulière, ledit ensemble de faisceaux lumineux est composé d'un premier faisceau de longueur d'onde monoch romatique de couleur rouge, d'un deuxième faisceau de longueur d'onde monochromatique de couleur verte , et d'u n troisième faisceau de longueur d'onde monoch romatique de couleur bleue.  According to a particular characteristic, said set of light beams is composed of a first beam of monochromatic wavelength of red color, a second beam of monochromatic wavelength of green color, and a third beam. monochrome wave length of blue color.
Selon une caractéristique particu lière, ladite étape de détermination est su ivie d'une étape de génération d'une image topographique de la couche mince, effectuée à partir des résultats de ladite étape de détermination.  According to a particular characteristic, said determination step is su ivie a step of generating a topographic image of the thin layer, made from the results of said determination step.
Cette étape permet de délivrer une information visuelle pertinente illustrant l'épaisseur de la couche mince en tout point de sa su rface.  This step makes it possible to deliver relevant visual information illustrating the thickness of the thin layer at any point on its surface.
Selon une caractéristique particu lière, ladite étape de détermination est su ivie d'une étape de génération d'un histogramme représentatif de la répartition de l'épaisseur de la couche mince, effectuée à partir des résultats de lad ite étape de détermination.  According to a particular characteristic, said determination step is su ivie a step of generating a histogram representative of the distribution of the thickness of the thin layer, made from the results of the said step determination step.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé u n produit programme d'ord inateur qu i comprend des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé précité (dans l'u n quelconque de ses différents modes de réalisation), lorsque led it programme est exécuté sur un ordinateur.  In another embodiment of the invention, there is provided a computer program product which comprises program code instructions for implementing the aforesaid method (in any one of its various modes of operation). realization), when it is running on a computer.
Dans u n autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé un médium de stockage lisible par ordinateur et non transitoire, stockant un programme d'ordinateur comprenant u n jeu d'instructions exécutables par un ordinateur pour mettre en œuvre le procédé précité (dans l'un quelconque de ses différents modes de réalisation). Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé un système de détermination de l'épaisseur d'une couche mince disposée sur la surface d'un substrat plan optiquement réfléchissant, au moyen d'un dispositif multi-longueur d'onde en configuration équivalente à un interféromètre Michelson comprenant une source de lumière multi-longueur, une lame optique semi-réfléchissante séparatrice de faisceaux lumineux, un miroir plan optiquement réfléchissant et un objet à mesurer constitué de la couche mince et du substrat, ledit dispositif interférométrique ayant un bras de mesure comprenant ledit objet de mesure et un bras de référence comprenant ledit miroir. Le système selon l'invention est tel qu'il comprend : In another embodiment of the invention, there is provided a computer-readable and non-transitory storage medium storing a computer program comprising a set of instructions executable by a computer for implementing the aforementioned method (in which any of its different embodiments). In another embodiment of the invention, there is provided a system for determining the thickness of a thin layer disposed on the surface of an optically reflective plane substrate by means of a multi-length device. wave in a configuration equivalent to a Michelson interferometer comprising a multi-length light source, a semi-reflective light beam splitting optical plate, an optically reflecting plane mirror and an object to be measured consisting of the thin film and the substrate, said interferometric device having a measuring arm comprising said measuring object and a reference arm comprising said mirror. The system according to the invention is such that it comprises:
- des moyens de pilotage de la source de lumière de façon à ce qu'elle génère un ensemble de faisceaux lumineux collimatés destinés à illuminer, avec un front d'onde plan, l'ensemble de la surface de la couche mince d'une part et le miroir plan d'autre part, chaque faisceau lumineux collimaté ayant une longueur d'onde distincte prédéterminée ; des moyens de pilotage d'un premier moyen occultant le bras de mesure, empêchant ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés d'être reçu par l'objet à mesurer, et means for controlling the light source so that it generates a set of collimated light beams intended to illuminate, with a plane wavefront, the entire surface of the thin layer on the one hand; and the plane mirror on the other hand, each collimated light beam having a predetermined distinct wavelength; means for controlling a first means obscuring the measuring arm, preventing said set of collimated light beams from being received by the object to be measured, and
des moyens de pilotage d'un deuxième moyen occultant le bras de référence, empêchant ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés d'être reçu par le miroir plan ;  control means for a second means obscuring the reference arm, preventing said set of collimated light beams from being received by the plane mirror;
des moyens de capture d'une image dite de référence représentative de l'intensité lumineuse issue du miroir plan pour ledit ensemble de faisceaux lumineux, activés lorsque le premier moyen occultant est activé ;  means for capturing a so-called reference image representative of the light intensity coming from the plane mirror for said set of light beams, activated when the first occulting means is activated;
des moyens de capture d'une image dite de mesure représentative de l'intensité lumineuse issue de l'objet à mesurer pour ledit ensemble de faisceaux lumineux, activés lorsque le deuxième moyen occultant est activé ;  means for capturing a so-called measurement image representative of the light intensity coming from the object to be measured for said set of light beams, activated when the second occulting means is activated;
des moyens détermination de l'épaisseur de la couche mince à partir des images de référence et de mesure obtenues.  means for determining the thickness of the thin layer from the reference and measurement images obtained.
Ainsi, l'invention repose sur un nouveau système de détermination, par interférométrie multi-longueurs d'onde, de l'épaisseur d'une couche mince en tout point de sa surface. En illuminant l'objet à mesurer avec un rayonnement multi-longueurs d'onde à front d'onde plan, l'invention propose une technique interférométrique, dérivée du montage de Michelson, opérant en plein champ. Un tel système ne requiert donc aucun moyen de balayage pour déterminer l'épaisseur de la couche mince sur l'ensemble de sa surface, contrairement aux techniques de l'art antérieur. L'invention offre donc un système de détermination d'épaisseur de couches minces sans contact, de mise en œuvre simple et compact. Ce système est donc facilement industrialisable. Thus, the invention is based on a new system for determining, by multi-wavelength interferometry, the thickness of a thin layer at any point on its surface. By illuminating the object to be measured with multi-wavelength radiation with a plane wave front, the invention proposes an interferometric technique, derived from the Michelson assembly, operating in the field. Such a system therefore does not require any scanning means to determine the thickness of the thin layer over its entire surface, contrary to the techniques of the prior art. The invention therefore provides a system for determining the thickness of thin layers without contact, simple and compact implementation. This system is therefore easily industrialized.
Selon un aspect particulier de l'invention, le système comprend des moyens de génération d'une image topographique de la couche mince, prenant en compte les résultats générés par les moyens de détermination.  According to a particular aspect of the invention, the system comprises means for generating a topographic image of the thin layer, taking into account the results generated by the determination means.
Ceci permet de délivrer une information visuelle pertinente illustrant l'épaisseur de la couche mince en tout point de sa surface.  This provides relevant visual information illustrating the thickness of the thin layer at any point on its surface.
Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif multi-longueur d'onde comprend une optique de collimation de faisceaux coopérant avec la source de lumière.  According to a particular aspect of the invention, the multi-wavelength device comprises a beam collimation optics cooperating with the light source.
Le collimateur optique permet d'obtenir, à partir de la source de lumière, un faisceau lumineux à ondes planes (rayons lumineux parallèles se déplaçant le long de l'axe optique du dispositif multi-longueur d'onde) de sorte à pouvoir illuminer la couche mince sur toute sa surface avec un front d'ondes planes et capturer l'intensité lumineuse des interférences produites par la couche mince sur le substrat en plein champ sur le capteur.  The optical collimator makes it possible to obtain, from the light source, a plane-wave light beam (parallel light rays moving along the optical axis of the multi-wavelength device) so as to illuminate the light. thin layer over its entire surface with a plane wavefront and capture the light intensity of the interferences produced by the thin layer on the substrate in the field on the sensor.
Selon un aspect particulier de l'invention, le dispositif multi-longueur d'onde comprend une optique de filtrage spatial. Cet élément optique permet de filtrer spatialement les faisceaux générés par la source lumineuse.  According to a particular aspect of the invention, the multi-wavelength device comprises a spatial filtering optics. This optical element makes it possible to spatially filter the beams generated by the light source.
Selon un aspect particulier de l'invention :  According to a particular aspect of the invention:
- le premier moyen occultant est mécaniquement déplaçable et peut prendre deux positions : une position active dans laquelle ledit premier moyen occulte ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de mesure et une position escamotée dans laquelle premier moyen laisse passer ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés dans le bras de mesure, - le deuxième moyen occultant est mécaniquement déplaçable et peut prendre deux positions, une position active dans laquelle ledit deuxième moyen occulte ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de référence et une position escamotée dans laquelle ledit deuxième moyen laisse passer ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de référence. the first occulting means is mechanically displaceable and can take two positions: an active position in which said first means conceal said set of collimated light beams from the measuring arm and a retracted position in which first means passes said set of collimated light beams into the measuring arm; the second occulting means is mechanically displaceable and can assume two positions, an active position in which said second means conceal said set of collimated light beams from the reference arm and a retracted position in which said second means passes said set of light beams collimated from the reference arm.
Ainsi, l'occultation alternative du miroir et de l'objet à mesurer est réalisée par simple déplacement mécanique de moyens occultants.  Thus, the alternative occultation of the mirror and the object to be measured is achieved by simple mechanical movement of occulting means.
Selon une variante de réalisation : - le premier moyen occu ltant peut prendre deux états optiques, un état bloquant dans lequel ledit premier moyen occulte ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de mesure et un état passant dans lequel ledit premier moyen laisse passer ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés dans le bras de mesure, According to an alternative embodiment: the first occulting means can take two optical states, a blocking state in which said first means conceal said set of collimated light beams from the measuring arm and a passing state in which said first means passes said set of collimated light beams into the measuring arm,
- le deuxième moyen occultant peut prendre deux états optiques, un état bloquant dans lequel led it premier moyen occulte led it ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de référence et un état passant dans lequel led it deuxième moyen laisse passer ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés dans le bras de référence. the second occulting means may take two optical states, a blocking state in which it first occult means it set of collimated light beams of the reference arm and a passing state in which it second means passes said set of collimated light beams in the reference arm.
Dans cette variante de réalisation, l'occu ltation n'est pas réalisée par déplacement mécanique, mais au moyen d'un changement d'état optique. U ne cellu le électro-optique à base de cristaux liquides par exemple, peut être utilisée pour réaliser cette fonction d'obturateur, en fonction du champ électrique appliqué à ses bornes.  In this embodiment, the occu ltation is not performed by mechanical movement, but by means of a change of optical state. An electro-optical cell based on liquid crystals for example, can be used to perform this shutter function, depending on the electric field applied to its terminals.
Avantageusement, le système de détermination comprend des moyens de mise en œuvre des étapes qu'il effectue dans le procédé de détermination tel que décrit précédemment, dans l'un quelconque de ses différents modes de réalisation.  Advantageously, the determination system comprises means for implementing the steps that it performs in the determination method as described above, in any one of its various embodiments.
5. LISTE DES FIGU RES 5. LIST OF FIG RES
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description su ivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :  Other features of the invention will appear on reading the following description, given by way of non-limiting example, and the appended drawings in which:
les figu res 1A et 1B présentent un synoptique d'u n système de détermination, par interférence, de l'épaisseu r d'u ne couche mince selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;  FIGS. 1A and 1B show a block diagram of a system for determining, by interference, the thickness of a thin layer according to a particular embodiment of the invention;
la figure 2 présente un organigramme générique d'un mode de réalisation particulier du procédé selon l'invention ;  Figure 2 shows a generic flowchart of a particular embodiment of the method according to the invention;
la figure 3 illustre schématiquement le principe d'estimation de l'épaisseur d'une couche mince à partir d'une image de référence et d'une image de mesure selon l'invention ;  FIG. 3 schematically illustrates the principle of estimating the thickness of a thin layer from a reference image and a measurement image according to the invention;
la figures 4 représente un exemple d'une image topographique 3D d'une couche mince obtenue grâce à la mise en œuvre de l'invention;  FIG. 4 represents an example of a 3D topographic image of a thin layer obtained thanks to the implementation of the invention;
la figure 5 présente la structure d'un module de traitement mettant en œuvre le procédé selon un mode de réalisation particu lier de l'invention ;  FIG. 5 shows the structure of a processing module implementing the method according to a particular embodiment of the invention;
- la figu re 6 illustre graphiquement le principe de détermination de l'épaisseu r d'u ne couche mince basé sur un modèle d'interférences à deux ondes. 6. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Fig. 6 graphically illustrates the principle of determining the thickness of a thin layer based on a two-wave interference pattern. 6. DETAILED DESCRIPTION
Sur toutes les figures du présent document, les éléments et étapes identiques sont désignés par une même référence numérique.  In all the figures of this document, the elements and identical steps are designated by the same numerical reference.
Le principe de l'invention repose sur un système d'interférométrie plein champ dérivé du montage de M ichelson permettant de déterminer l'épaisseu r d'une couche mince en tout point de sa surface, à partir des intensités des interférences issues d'un bras de mesu re (interférences réalisées entre la lumière réfléchie à l'interface air-couche mince et celle réfléchie à l'interface couche mince-su bstrat de l'objet analysé), et des intensités en provenance d'un bras de référence.  The principle of the invention is based on a full field interferometry system derived from the M ichelson assembly for determining the thickness of a thin layer at any point on its surface, from the intensities of the interferences resulting from a measurement arm (interference between the light reflected at the air-thin-layer interface and that reflected at the thin-layer interface of the analyzed object), and intensities from a reference arm.
On entend par « déterminer l'épaisseur d'une couche mince » dans la suite de ce docu ment, le fait de déterminer l'épaisseur en tout point de la surface de la couche mince. Cela revient en particulier, mais non exclusivement, à déterminer une image topographique de la couche mince.  By "determining the thickness of a thin layer" in the rest of this document, it is meant to determine the thickness at any point on the surface of the thin layer. This is particularly, but not exclusively, to determine a topographic image of the thin layer.
On présente, en relation avec les figures 1A et 1B, un synoptique d'un système de détermination de l'épaisseu r d'une couche mince selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Dans ce mode de réalisation particu lier, le système permet de délivrer une image topographique de l'épaisseur de la couche mince su r l'ensemble de sa surface.  FIGS. 1A and 1B show a block diagram of a system for determining the thickness of a thin layer according to a particular embodiment of the invention. In this particular embodiment, the system makes it possible to deliver a topographic image of the thickness of the thin layer over its entire surface.
Le système selon l'invention comprend un dispositif multi-longueur d'onde 1 en configuration équivalente à celle d'un interféromètre M ichelson. Le dispositif multi-longueur d'onde 1 est composé plus particulièrement d'une source de lumière mu lti-longueur d'onde 10, d'une lame optique semi-réfléchissante séparatrice de faisceaux lumineux 11, d'un miroir plan optiquement réfléchissant 12 et d'un objet à mesurer O. L'objet O est constitué d'un substrat 14 optiquement réfléchissant sur lequel est d isposée une couche mince 13, dont on cherche à déterminer l'épaisseu r sur toute sa surface.  The system according to the invention comprises a multi-wavelength device 1 in a configuration equivalent to that of a M ichelson interferometer. The multi-wavelength device 1 is more particularly composed of a multi-wavelength light source 10, a semi-reflecting light beam splitting optical plate 11, an optically reflecting plane mirror 12 and an object to be measured O. The object O consists of an optically reflective substrate 14 on which is deposited a thin layer 13, the thickness of which is to be determined over its entire surface.
La couche mince 13 est constituée d'un matériau optiquement transparent ou semi- transparent aux longueu rs d'onde du visible (approximativement de 400 nm à 780 nm). La couche mince 13 a été préalablement déposée su r un substrat 14 en silicium, ou autre substrat réfléchissant, au moyen d'une technique de dépôt classique telle que par « spin-coating » ou par « trempage-tirage » par exemple.  The thin film 13 is made of an optically transparent or semi-transparent material at visible wavelengths (approximately 400 nm to 780 nm). The thin layer 13 has previously been deposited on a substrate 14 made of silicon, or other reflective substrate, by means of a conventional deposition technique such as "spin-coating" or "dip-pull" for example.
Les matériaux constituant la couches mince compatibles avec l'invention sont du type polymère (par exemple thermoplastique PM MA, sol-gel, ...), oxyde, semi-conducteur, métal, méso poreux, etc., ou de manière générale tout matériau dont les propriétés physico-chimiques permettent de lui conférer un comportement optique transparent aux rayonnements lumineux dans le domaine spectral du visible. The materials constituting the thin layer compatible with the invention are of the polymer type (for example thermoplastic PMMA, sol-gel, ...), oxide, semiconductor, metal, porous meso, etc., or in a general manner any material whose physicochemical properties make it possible to confer on it an optical behavior that is transparent to light radiation in the spectral range of the visible.
Le substrat, quant à lui, est choisi sans limitation particulière et peut être constitué d'un matériau du type semi-conducteur (tel qu'u ne galette de silicium (ou « Silicium wafer ») par exemple), verre (tel qu'une lame de microscope par exemple), ou vitrocéramique par exemple, ou plus généralement d'un matériau optiquement réfléchissant pouvant servir de support matériel au dépôt d'une couche mince.  The substrate, for its part, is chosen without any particular limitation and may consist of a semiconductor-type material (such as a silicon wafer, for example), glass (such as a microscope slide for example), or glass-ceramic for example, or more generally an optically reflective material that can serve as a material support for the deposition of a thin layer.
Le bras de mesure du dispositif multi-longueur d'onde 1 comprend l'objet O et le bras de référence du dispositif comprend le miroir plan 12. Les bras de référence et de mesure sont ajustés de manière à ce que les franges d'interférences produites par le dispositif multi- longueur d'onde 1 donnent une « teinte plate ». Ainsi, le miroir 12 et le substrat 14 constituent les deux miroirs du dispositif interférométrique selon l'invention. Ces deux éléments sont agencés de façon à être perpendiculaire l'un par rapport à l'autre et à distance égale de la séparatrice (différence de marche optique nulle), comme illustré sur les figures 1A et 1B, En pratique, cette configuration (position et orientation des miroirs) est obtenue lorsque les franges d'interférences produ ites sur le capteur CCD 2 forment une teinte plate, c'est-à-dire u ne lumière homogène sur tout la plage d'observation. Ceci permet d'assurer que les faisceaux lumineux issus de la source de lumière 10 sont parallèles et impactent la surface du miroir plan 12 et celle du substrat 14 avec une incidence normale. Ainsi, le capteur 2 captu re l'intensité lumineuse issue du miroir 12 ou du substrat 14 dans les mêmes conditions d'éclairage optique, en tout point de sa surface. Autrement dit, les faisceaux lumineux renvoyés par le miroir 12 d'une part, et le substrat 14 et la couche mince 13 d'autre part, sont comparables en tout point du capteur 2.  The measuring arm of the multi-wavelength device 1 comprises the object O and the reference arm of the device comprises the plane mirror 12. The reference and measuring arms are adjusted so that the interference fringes produced by the multi-wavelength device 1 give a "flat tint". Thus, the mirror 12 and the substrate 14 constitute the two mirrors of the interferometric device according to the invention. These two elements are arranged so as to be perpendicular to one another and at equal distance from the separator (zero optical path difference), as illustrated in FIGS. 1A and 1B. In practice, this configuration (position and orientation of the mirrors) is obtained when the interference fringes produced on the CCD sensor 2 form a flat hue, that is to say a homogeneous light over the entire observation range. This ensures that the light beams from the light source 10 are parallel and impact the surface of the plane mirror 12 and that of the substrate 14 with a normal incidence. Thus, the sensor 2 captures the light intensity from the mirror 12 or the substrate 14 under the same optical lighting conditions, at any point on its surface. In other words, the light beams reflected by the mirror 12 on the one hand, and the substrate 14 and the thin film 13 on the other hand, are comparable at every point of the sensor 2.
Le dispositif multi-longueur d'onde 1 comprend en outre une optique de filtrage spatial The multi-wavelength device 1 further comprises a spatial filtering optics
18 appliquant un filtrage spatial su r le flux lumineux générée par la sou rce de lumière 10 et u ne optique de collimation (ou collimateur) 17 permettant de collimater le flux lumineux issu de l'optique de filtrage 18. Le collimateur 17 a pour effet d'obtenir, à partir de la source de lumière, un flux lumineux à fronts d'ondes plans (ou à ondes planes), se déplaçant le long et perpendiculairement de l'axe optique X du d ispositif multi-longueur d'onde 1, de sorte à illuminer le miroir plan 12 et l'objet à mesurer O sur toute sa surface avec des fronts d'ondes plans. 18 applying spatial filtering on the luminous flux generated by the light source 10 and collimator optical optics 17 (or collimator) 17 for collimating the light flux coming from the filter optics 18. The collimator 17 has the effect of to obtain, from the light source, a luminous flux with plane (or plane-wave) wave fronts, moving along and perpendicular to the optical axis X of the multi-wavelength ispositive 1 , in order to illuminate the plane mirror 12 and the object to be measured O over its entire surface with plane wave fronts.
La source de lumière 10 émet un rayonnement multi-longueur d'onde. Dans le mode de réalisation particulier présenté ici, la source de lumière 10 est configurée pour générer un flux lumineux de type RVB (Rouge Vert Bleu). Elle est par exemple équipée d'u n premier laser (noté The light source 10 emits multiwavelength radiation. In the particular embodiment presented here, the light source 10 is configured to generate an RGB (Blue Green Red) luminous flux. It is for example equipped with a first laser (noted
R) émettant u n faisceau monoch romatique de cou leu r rouge (de longueur d'onde \R = 660 nm par exemple), d'un deuxième laser (noté V) émettant un faisceau monochromatique de cou leu r verte (de longueur d'onde λν = 532 nm par exemple) et d'un troisième laser (noté B) émettant d'un faisceau monochromatique de couleur bleue (de longueu r d'onde par exemple λΒ = 457 nm par exemple). Le faisceau de couleur rouge issu de la source 10 se dirige vers le filtre spatial 18 via u ne lame dichroïque 19a, le faisceau de couleur verte vers le filtre spatial 18 via les lames dichroïques 19a et 19b, et le faisceau de cou leur bleue vers le filtre spatial 18 via les lames dichroïques 19a et 19b après avoir réfléchi su r le miroir plan 19c. R) emitting a beam Monoch romatique leu r red neck (of wavelength \ R = 660 nm for example), a second laser (denoted V) emitting a monochromatic beam of green leu r neck (length of wave λ ν = 532 nm for example) and a third laser (denoted B) emitting a monochromatic beam of blue color (of wavelength for example λ Β = 457 nm for example). The red color beam from the source 10 goes to the spatial filter 18 via a dichroic plate 19a, the green color beam to the spatial filter 18 via the dichroic plates 19a and 19b, and the neck beam blue to the spatial filter 18 via the dichroic plates 19a and 19b after having reflected on the plane mirror 19c.
Selon u ne caractéristique avantageuse, le dispositif multi-longueur d'onde 1 est doté : - d'un premier écran occultant 15 pouvant prendre deux positions : une position active dans laquelle il occulte le flux lumineux RVB collimaté du bras de mesure et u ne position escamotée dans laquelle il laisse passer les faisceaux lumineux RVB collimatés du bras de mesure,  According to an advantageous characteristic, the multi-wavelength device 1 is provided with: a first blackout screen 15 which can take two positions: an active position in which it obscures the collimated RGB light flux of the measuring arm and u retracted position in which it passes the collimated RGB light beams of the measuring arm,
- d'un deuxième écran occultant 16 pouvant prendre deux positions : une position active dans laquelle il occulte les faisceaux lumineux RVB collimatés du bras de référence et u ne position escamotée dans laquelle il laisse passer le flux lumineux RVB collimaté du bras de référence.  - A second blackout screen 16 can take two positions: an active position in which it hides the collimated RGB light beams of the reference arm and u retracted position in which it passes the collimated RGB light flux of the reference arm.
Il s'agit là d'un exemple purement illustratif. On pourrait envisager, par exemple, de mettre en œuvre un obturateur électro-optique à base de cristaux liqu ides qui, sous l'action d'un champ électrique, pou rrait prendre deux états optiques : un état bloquant dans lequel l'obturateur occulterait les faisceaux lumineux collimatés arrivant su r le bras concerné (bras de référence ou de mesure) et un état passant dans lequel l'obturateu r laisserait passer les faisceaux lumineux collimatés arrivant sur le bras concerné.  This is a purely illustrative example. One could consider, for example, to implement an electro-optical shutter based on liquid crystals which, under the action of an electric field, could take two optical states: a blocking state in which the shutter would occult the collimated light beams arriving on the arm concerned (reference or measurement arm) and a passing state in which the shutter r let pass the collimated light beams arriving on the arm concerned.
La figure 2 illustre le procédé de détermination selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le procédé est mis en œuvre par le module de traitement 3 (dont le principe est décrit en détail ci-dessous en relation avec la figure 3). Le procédé est initialisé par le module de traitement 3. Ce dernier est configuré de façon à piloter la sou rce de lumière 10, les écrans occultant 15 et 16, ainsi que le capteur 2 pour la capture d'image du flux lumineux sortant du dispositif mu lti-longueu r d'onde 1. Le contrôle de ces éléments par le module 3 est réalisé au moyen de commandes de pilotage. Figure 2 illustrates the determination method according to a particular embodiment of the invention. In this embodiment, the method is implemented by the processing module 3 (the principle of which is described in detail below with reference to FIG. 3). The method is initialized by the processing module 3. The latter is configured to control the light source 10, the blackout screens 15 and 16, and the sensor 2 for image capture of the luminous flux coming out of the device. The control of these elements by the module 3 is achieved by means of control commands.
Dans une étape 20, le module 3 transmet une commande d'émission à la source de lumière 10 afin de déclencher l'émission d'un ensemble de faisceaux lumineux d'entrée. Sur réception de la commande d'émission, la source de lu mière 10 génère un flux lumineux RVB composé d'un faisceau monochromatique rouge \R, d'un faisceau monochromatique vert λν et d'un faisceau monochromatique bleu λΒ. Le collimateur optique 17 permet de collimater chaque faisceau lu mineux émis simultanément par la source de sorte que la couche mince 13 sur l'ensemble de sa surface, le miroir 12 et le capteur CCD 2 soient illuminés avec des fronts d'onde plans. Chaque faisceau lumineux collimaté et de longueu r d'onde donné est séparé en deux : une partie du faisceau se dirigeant vers le miroir plan 12 et l'autre partie se dirigeant vers l'objet à mesurer O. In a step 20, the module 3 transmits a transmission command to the light source 10 in order to trigger the emission of a set of input light beams. Upon reception of the transmission command, the light source 10 generates an RGB light flux composed of a red monochromatic beam R , a green monochromatic beam λ ν and a blue monochromatic beam λ Β . The optical collimator 17 makes it possible to collimate each light beam emitted simultaneously by the source so that the thin film 13 over its entire surface, the mirror 12 and the CCD 2 sensor are illuminated with plane wavefronts. Each collimated light beam of given wavelength is separated in two: one part of the beam going towards the plane mirror 12 and the other part going towards the object to be measured O.
Dans une étape 21, le module 3 transmet une commande d'activation à l'écran occu ltant 16 pour que celui-ci prenne sa position active dans laquelle il occulte l'objet à mesurer O et u ne commande d'escamotage à l'écran occu ltant 15 pour que celui-ci prenne sa position escamotée. Ainsi, l'écran occultant 16 empêche le flux lumineux RVB collimaté, en provenance de la lame séparatrice 11, d'être reçu par l'objet à mesu rer O, alors que l'écran occu ltant 15 laisse passer le flux lumineux RVB collimaté, en provenance de la lame séparatrice 11, pour illuminer le miroir 12. Après réflexion su r le miroir 12, le flux lumineux RVB réfléchi se dirige ensu ite vers le capteur 2 via la lame séparatrice 11.  In a step 21, the module 3 transmits an activation command to the screen occu ltant 16 so that it takes its active position in which it occults the object to be measured O and u does not command retraction to the screen occupying 15 so that it takes its retracted position. Thus, the blackout screen 16 prevents the collimated RGB luminous flux, coming from the splitter plate 11, from being received by the object to be measured O, while the screen occuring letting pass the collimated RGB light flux. from the separator blade 11 to illuminate the mirror 12. After reflection on the mirror 12, the reflected RGB light flux is then directed to the sensor 2 via the separator blade 11.
Dans une étape 22, le module 3 transmet une commande de capture au capteu r 2 pour déclencher une prise de vue du flux lumineux RVB sortant du dispositif mu lti-longueu r d'onde 1, le flux lu mineux RVB du bras de mesure étant occulté. Après déclenchement, le module 3 obtient une image de référence, plein champ, représentative de l'intensité lumineuse issue du miroir 12 pou r les trois longueurs d'onde RVB émises par la source 10.  In a step 22, the module 3 transmits a capture command to the receiver 2 to trigger a shooting of the RGB light output out of the mu lti-wavelength device 1, the RGB light flow of the measuring arm being occult. After tripping, the module 3 obtains a reference image, full field, representative of the light intensity coming from the mirror 12 for the three RGB wavelengths emitted by the source 10.
Les étapes 21 et 22 sont illustrées sur la figure 1A (configuration en bras de mesure occu lté).  Steps 21 and 22 are illustrated in FIG. 1A (configuration in occupied measurement arm).
Dans une étape 23, le module 3 transmet une commande d'activation à l'écran occu ltant 15, pour que celui-ci pren ne sa position active dans laquelle il occulte le miroir 12 et une commande d'escamotage à l'écran occultant 16 pou r que celui-ci prenne sa position escamotée. Ainsi, l'écran occultant 15 empêche le flux lumineux RVB collimaté, en provenance de la lame séparatrice 11, d'être reçu par le miroir 12, alors que l'écran occultant 16 laisse passer le flux lumineux RVB collimaté, en provenance de la lame séparatrice 11, pour illuminer l'objet à mesurer O. Après réflexion sur l'objet à mesure O, le flux lumineux RVB réfléchi se dirige ensuite vers le capteur 2 via la lame séparatrice 11. In a step 23, the module 3 transmits an activation command to the screen occu ltant 15, so that it takes its active position in which it occults the mirror 12 and a retraction control on the blackout screen 16 so that it takes its retracted position. Thus, the blackout screen 15 prevents the collimated RGB luminous flux, coming from the splitter plate 11, from being received by the mirror 12, while the blackout screen 16 passes the collimated RGB light flux, coming from the separating blade 11, to illuminate the object to be measured O. After reflection on the object to measure O, the reflected RGB light flux then goes to the sensor 2 via the separating blade 11.
Dans une étape 24, le module 3 transmet une commande de capture au capteur 2 pou r déclencher une prise de vue du flux lumineux RVB sortant du dispositif mu lti-longueu r d'onde 1, le flux lu mineux RVB du bras de référence étant occulté. Après déclenchement, le module 3 obtient une image de mesure plein champ représentative de l'intensité lumineuse issue de l'objet à mesurer O pour les trois longueurs d'onde RVB émises par la sou rce 10.  In a step 24, the module 3 transmits a capture command to the sensor 2 to trigger a shooting of the RGB light output from the wavelength mu lti-wavelength device 1, the RGB light flux of the reference arm being occult. After tripping, the module 3 obtains a full-field measurement image representative of the light intensity coming from the object to be measured O for the three RGB wavelengths emitted by the source 10.
Les étapes 23 et 24 sont illustrées sur la figure 1B (configu ration en bras de référence occu lté).  Steps 23 and 24 are illustrated in FIG. 1B (configuration of reference arm used).
Il est important de noter que, dans cette configuration, ce sont les interférences en couleu r (RVB) des ondes réfléchies à l'interface air-couche mince et celles réfléchies l'interface couche mince-substrat de l'objet O qui sont détectées et enregistrées par le capteu r 2. Ces interférences par réflexion peuvent alors être modélisées considérant l'indice n de la couche mince 13 et celu i du substrat.  It is important to note that, in this configuration, it is the color interference (RGB) of reflected waves at the air-thin-film interface and those reflected at the thin-substrate interface of the O-object that are detected. and recorded by the sensor 2. These reflection interferences can then be modeled considering the index n of the thin film 13 and that of the substrate.
On considère par la suite que les interférences en couleur RVB produites par la couche mince 13 et le substrat 14 sont approchées par un modèle mathématique à deux ondes. Pour chaque longueur d'onde A, le modèle d'interférences est donné par l'équation su ivante, pour une position donnée d'un pixel : Subsequently, it is considered that the RGB color interference produced by thin film 13 and substrate 14 is approximated by a two-wave mathematical model. For each wavelength A, the interference model is given by the following equation, for a given position of a pixel:
avec : with:
I est l'intensité lumineuse issue de l'objet à mesurer O pour la longueur d'onde λ ;  I is the luminous intensity resulting from the object to be measured O for the wavelength λ;
I est l'intensité lumineuse issue du miroir plan 12 pour la longueur d'onde λ ;  I is the light intensity from the plane mirror 12 for the wavelength λ;
ru est le coefficient de réflexion en amplitude d'interface air-couche mince ; r u is the air-thin layer interface reflection coefficient;
rn est le coefficient de réflexion en amplitude d'interface couche mince-substrat ; r n is the amplitude reflection coefficient of the thin-substrate interface;
t est le coefficient de transmission en amplitude de la couche mince 13 ; t is the amplitude transmission coefficient of the thin layer 13;
n(A) est l'indice de la couche mince 13 pour la longueur d'onde λ ; n (A) is the index of the thin layer 13 for the wavelength λ;
e est l'épaisseur de la couche mince. Les coefficients de réflexion ru r et de transmission t dépendent de l'indice du matériau de la couche mince 13 et celui du substrat 14. Ils sont donnés, en considérant une incidence normale et u ne polarisation TM, par les relations suivantes : e is the thickness of the thin layer. The reflection coefficients r u r and transmission t depend on the index of the material of the thin film 13 and that of the substrate 14. They are given, considering a normal incidence and a polarization TM, by the following relations:
, n - \  , not - \
r =  r =
11 n + \ 11 n + \
n - 1  n - 1
n + \ n + \
avec : with:
ns est l'indice du substrat 14. n s is the substrate index 14.
Ces coefficients sont calculés à partir des indices de réfraction pour chaque longueur d'onde λ.  These coefficients are calculated from the refractive indices for each wavelength λ.
Bien entendu, il s'agit d'une approche particulière parmi d'autres approches possibles. A titre d'alternative, on pourrait considérer un modèle mathématique à ondes multiples plus complexe, sans sortir du cadre de l'invention.  Of course, this is a particular approach among other possible approaches. As an alternative, a more complex multi-wave mathematical model could be considered without departing from the scope of the invention.
Il est important de noter que la configuration générale du système selon l'invention permet une capture et un en registrement plein champ des intensités lumineuses issues du bras de mesu re.  It is important to note that the general configuration of the system according to the invention allows a full field capture and recording of the light intensities from the measuring arm.
Dans une étape 25, le module 3 détermine l'épaisseur de la couche mince sur l'ensemble de sa surface à partir des images de référence et de mesure préalablement obtenues. En effet, la mesure des intensités laser issues du miroir 12 et des intensités laser des interférences émises par l'objet à mesurer O permettent de déduire la valeur d'épaisseur de la couche mince 13 sur l'ensemble de sa surface.  In a step 25, the module 3 determines the thickness of the thin layer over its entire surface from the reference and measurement images previously obtained. Indeed, the measurement of the laser intensities from the mirror 12 and the laser intensities of the interference emitted by the object to be measured O make it possible to deduce the thickness value of the thin film 13 over its entire surface.
Pour ce faire, le module 3 réalise, pour une position donnée d'une portion d'image et pour chaque longueur d'onde émise, une estimation de l'épaisseur e de la couche mince 13 à l'aide l'équation suivan To do this, the module 3 performs, for a given position of an image portion and for each emitted wavelength, an estimate of the thickness e of the thin layer 13 using the following equation.
avec : with:
la l est l'intensité lumineuse d'une portion de l'image de référence occupant la position donnée, pour la longueu r d'onde λ; I est l'intensité lumineuse d'une portion de l'image de mesure, pour la longueu r d'onde λ ; ru est le coefficient de réflexion en amplitude d'interface air-couche mince ; l a is the light intensity of a portion of the reference image occupying the given position, for longueu wavelength λ r; I is the luminous intensity of a portion of the measurement image, for the wavelength λ; r u is the air-thin layer interface reflection coefficient;
rn est le coefficient de réflexion en amplitude d'interface couche mince-substrat ; r n is the amplitude reflection coefficient of the thin-substrate interface;
t est le coefficient de transmission en amplitude de la couche mince 13 ; t is the amplitude transmission coefficient of the thin layer 13;
«(A) est l'indice de la couche mince 13 pour la longueur d'onde λ ; "(A) is the index of the thin layer 13 for the wavelength λ;
Le capteur 2 est équipé de moyens de séparation spectrale (non illustrés sur les figures) configurés pour séparer les composantes RVB (longueurs d'onde rouge \R, verte λν et bleue λΒ) de la lu mière provenant de la lame séparatrice 11. The sensor 2 is equipped with spectral separation means (not shown in the figures) configured to separate the RGB components (red wavelengths \ R , green λ ν and blue λ Β ) from the light coming from the splitter plate 11 .
La portion d'image selon l'invention correspond par exemple à un pixel de l'image concernée, comme illustré sur la figure 3. L'image de référence capturée par le capteur 2 est référencée 30 et l'image de référence captu rée par le capteur 2 est référencée 31. La zone grisée 300 illustre une portion de l'image de référence 30 correspondant à un pixel. La zone grisée 310 illustre une portion de l'image de mesure 31 correspondant à un pixel. Les portions d'image de référence et de mesure (c'est-à-d ire les pixels 300 et 310) doivent correspondent, pour le calcul d'épaisseur, à une même position de pixel (x,y), c'est-à-dire au même élément de su rface du capteur 2. Bien entendu, on pourrait considérer que la portion d'image correspond à un groupe de pixels adjacents (32 x 32 pixels par exemple), auquel cas, le processus de calcu l s'en trouverait accéléré.  The image portion according to the invention corresponds, for example, to a pixel of the image concerned, as illustrated in FIG. 3. The reference image captured by the sensor 2 is referenced 30 and the reference image is read by the sensor 2 is referenced 31. The gray area 300 illustrates a portion of the reference image 30 corresponding to a pixel. The gray area 310 illustrates a portion of the measurement image 31 corresponding to one pixel. The reference and measurement image portions (i.e. pixels 300 and 310) must correspond, for the thickness calculation, to the same pixel position (x, y), that is that is, to the same element of the surface of the sensor 2. Of course, it could be considered that the image portion corresponds to a group of adjacent pixels (32 × 32 pixels for example), in which case the calculation process would be accelerated.
Le modu le 3 obtient ainsi, pour chaque longueur d'onde rouge (\R), verte (λν) et bleue (λΒ), et pour chaque position de pixel donnée, une estimation de l'épaisseur e de la couche mince 13 modulo λ/2 (i.e. modulo une certaine ambiguïté). En d'autres termes, on obtient, pour chaque longueur d'onde et pour chaque position de pixel donnée, une pluralité de valeurs d'épaisseur potentielles. Pou r lever cette ambiguïté sur la valeur d'épaisseur, le module 3 effectue, pour chaque position donnée de portion d'image, une comparaison des estimations obtenues avec les trois longueurs d'onde. Ce principe est décrit ci-après en relation avec la figure 6. The modulus 3 thus obtains, for each red wavelength (\ R ), green (λ ν ) and blue (λ Β ), and for each given pixel position, an estimate of the thickness e of the thin layer. 13 modulo λ / 2 (ie modulo a certain ambiguity). In other words, for each wavelength and for each given pixel position, a plurality of potential thickness values are obtained. To remove this ambiguity on the value of thickness, the module 3 performs, for each given position of image portion, a comparison of the estimates obtained with the three wavelengths. This principle is described below in relation to FIG.
La figure 6 représente l'évolution de l'intensité lumineuse des franges d'interférence produites par l'objet à mesurer, en fonction de l'épaisseur de la couche mince, pour chacu ne des longueurs d'onde RVB. Ce graph ique est basé sur le modèle d'interférences à deux ondes décrit ci-dessus et obtenu à partir des images de référence et de mesure capturées. I R, lv, IB représentent l'intensité lumineuse d'interférence obtenue pour la longueur d'onde XR, \vet λΒ respectivement pour une position de pixel donnée. FIG. 6 shows the evolution of the luminous intensity of the interference fringes produced by the object to be measured, as a function of the thickness of the thin layer, for each of the RGB wavelengths. This graph is based on the two-wave interference model described above and obtained from the captured reference and measurement images. I R , I v , IB represent the interference light intensity obtained for the wavelength X R , \ v and λ Β respectively for a given pixel position.
Le principe consiste à trouver le triplet d'intensités lR, lv, IB qui minimise l'écart entre les valeurs d'épaisseur correspondantes. Du fait du modèle d'interférence à deux ondes, l'intensité lumineuse des franges d'interférence varie en fonction de l'épaisseur de façon périodique.The principle consists in finding the triplet of intensities l R , l v , IB which minimizes the difference between the corresponding thickness values. Because of the two-wave interference pattern, the luminous intensity of the interference fringes varies with the thickness periodically.
Ainsi, pour une longueur d'onde donnée λ, une valeur d'intensité lumineuse ΙΛ est susceptible de se répéter sur chaque période (une valeur d'épaisseur est en effet possible tous les λ/2). Thus, for a given wavelength λ, a luminous intensity value ΙΛ is likely to be repeated on each period (a thickness value is in fact possible every λ / 2).
On considère que la valeur d'épaisseur correcte correspond à celle pour laquelle le triplet d'intensités lR, lv, IB présente des valeurs d'épaisseur dont l'écart est minimal. Sur la figure 6, on remarque que, parmi les triplets d'intensité obtenus sur le graphique, le triplet d'intensités A correspond au triplet qui minimise le plus l'écart entre les valeurs d'épaisseur estimées pour les trois longueurs d'onde \R, λν, λΒ. La valeur de l'épaisseur qui est alors retenue par le module de détermination 3 correspond à la moyenne des trois estimations e(XR), e(Xv) e(XB) obtenues pour ce triplet d'intensité A, soit 150 nm dans l'exemple présenté ici. It is considered that the correct thickness value corresponds to that for which the intensity triplet 1 R , 1 v , IB has thickness values whose deviation is minimal. In FIG. 6, it can be seen that, among the intensity triplets obtained on the graph, the triplet of intensities A corresponds to the triplet which minimizes the difference between the thickness values estimated for the three wavelengths the more. \ R , λ ν , λ Β . The value of the thickness which is then retained by the determination module 3 corresponds to the average of the three estimates e (X R ), e (X v ) e (X B ) obtained for this intensity triplet A, ie 150 nm in the example presented here.
Une méthode de minimisation par les moindres carrés par exemple est particulièrement bien adaptée pour le calcul de l'épaisseur de la couche mince selon l'invention.  A least squares minimization method for example is particularly well suited for calculating the thickness of the thin layer according to the invention.
L'utilisation d'une source de lumière multi-longueur d'onde apporte ainsi une redondance de valeurs nécessaire pour lever l'ambiguïté λ/2 dans le calcul de l'épaisseur.  The use of a multi-wavelength light source thus provides a redundancy of values necessary to remove the ambiguity λ / 2 in the calculation of the thickness.
Dans ce cas, il délivre une image topographique représentative de l'épaisseur de la couche mince 13 déterminée sur l'ensemble de sa surface selon le procédé et le système de l'invention (étape 26). Un exemple d'une image topographique obtenue par mise en œuvre de l'invention est illustré en 3D à la figure 4. Il s'agit d'une couche mince de polymère de 50nm d'épaisseur déposée sur un substrat en silicium.  In this case, it delivers a topographic image representative of the thickness of the thin layer 13 determined over its entire surface according to the method and system of the invention (step 26). An example of a topographic image obtained by implementation of the invention is illustrated in 3D in Figure 4. It is a thin layer of polymer 50nm thick deposited on a silicon substrate.
Enfin, on peut également prévoir une étape de calibrage du système interférométrique multi-longueur d'onde mise en œuvre préalablement à l'exécution du procédé décrit à la figure Finally, it is also possible to provide a step of calibrating the multi-wavelength interferometric system implemented prior to the execution of the method described in FIG.
2. Après avoir placé un échantillon de référence d'épaisseur connue, on effectue un enregistrement d'images en couleur RVB. Puis, on compare les intensités lumineuses mesurées avec le système avec des intensités lumineuses calculées au moyen d'un modèle de référence prédéfini. En cas de comparaison positive, on estime que le système est calibré. En cas de comparaison négative, on réitère les étapes de calcul et de comparaison, jusqu'à ce que les intensités mesurées soient égales aux intensités calculées. La figure 5 présente la structu re simplifiée d'un module de traitement mettant en œuvre le procédé de détermination selon l'invention (par exemple le mode de réalisation particulier décrit ci-dessus en relation avec les figures 1A, 1B, 2 et 3). Ce module comprend une mémoire vive 53 (par exemple une mémoire RAM), une unité de traitement 52, équipée par exemple d'un processeur, et pilotée par un programme d'ordinateur stocké dans une mémoire morte 51 (par exemple une mémoire ROM ou un disque dur). A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateu r sont par exemple chargées dans la mémoire vive 53 avant d'être exécutées par le processeur de l'unité de traitement 52. L'un ité de traitement 52 reçoit des instructions de pilotage de la source lumineuse, des écrans occultants et du capteur d'image. 2. After placing a reference sample of known thickness, a recording of RGB color images is performed. Then, the light intensities measured with the system are compared with light intensities calculated using a predefined reference model. In case of a positive comparison, it is estimated that the system is calibrated. In the case of a negative comparison, the calculation and comparison steps are repeated until the intensities measured are equal to the intensities calculated. FIG. 5 shows the simplified structure of a processing module implementing the determination method according to the invention (for example the particular embodiment described above with reference to FIGS. 1A, 1B, 2 and 3). . This module comprises a random access memory 53 (for example a RAM memory), a processing unit 52, equipped for example with a processor, and controlled by a computer program stored in a read-only memory 51 (for example a ROM or a hard disc). At initialization, the code instructions of the computer program are for example loaded into the RAM 53 before being executed by the processor of the processing unit 52. A processing unit 52 receives instructions. control of the light source, blackout screens and the image sensor.
Par ailleurs, l'unité de traitement 52 reçoit en entrée une image de référence 54a et une image de mesu re 54b capturées par le capteur. Le processeur de l'unité de traitement 52 traite lesd ites images de référence et de mesure et délivre en sortie une image topographique 55 de la couche mince analysée, selon les instructions du programme.  Furthermore, the processing unit 52 receives as input a reference image 54a and a measurement image 54b captured by the sensor. The processor of the processing unit 52 processes the reference and measurement images and outputs a topographic image 55 of the analyzed thin film according to the program instructions.
Cette figure 5 illustre seulement une manière particulière, parmi plusieurs possibles, de réaliser l'algorith me détaillé ci-dessus, en relation avec la figure 2. En effet, la technique de l'invention se réalise ind ifféremment :  This FIG. 5 only illustrates one particular way, among several possible, of realizing the algorithm detailed above, in relation with FIG. 2. In fact, the technique of the invention is carried out indifferently:
sur une machine de calcul reprogrammable (un ordinateur PC, u n processeur DSP ou un microcontrôleur) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions, ou sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou u n ASIC, ou tout autre module matériel).  on a reprogrammable calculation machine (a PC computer, a DSP processor or a microcontroller) executing a program comprising a sequence of instructions, or on a dedicated calculation machine (for example a set of logic gates such as an FPGA or an ASIC, or any other hardware module).
Dans le cas où l'invention est implantée sur une machine de calcul reprogrammable, le programme correspondant (c'est-à-dire la séquence d'instructions) pou rra être stocké dans u n médium de stockage amovible (tel que par exemple une disquette, un CD-ROM ou u n DVD- ROM) ou non, ce médium de stockage étant lisible partiellement ou totalement par un ordinateur ou un processeur.  In the case where the invention is implemented on a reprogrammable calculation machine, the corresponding program (that is to say the instruction sequence) can be stored in a removable storage medium (such as for example a floppy disk). , a CD-ROM or a DVD-ROM) or not, this storage medium being readable partially or totally by a computer or a processor.
Ainsi, le terme « module » peut correspondre dans ce document aussi bien à un composant logiciel, qu'à un composant matériel ou à un ensemble de composants matériels et logiciels.  Thus, the term "module" may correspond in this document as well to a software component, a hardware component or a set of hardware and software components.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détermination de l'épaisseu r d'une couche mince (13) disposée su rface d'un substrat plan optiquement réfléchissant (14), au moyen d'un dispositif multi- longueur d'onde (1) en configuration équ ivalente à un interféromètre M ichelson comprenant u ne sou rce de lumière multi-longueur (10), une lame optique semi-réfléchissante séparatrice de faisceaux lumineux (11), un miroir plan optiquement réfléch issant (12) et un objet à mesurer (O) constitué de la couche mince (13) et du substrat (14), ledit dispositif multi- longueur d'onde ayant un bras de mesure comprenant led it objet de mesure et un bras de référence comprenant ledit miroir, 1. A method for determining the thickness of a thin layer (13) disposed on the surface of an optically reflecting plane substrate (14), by means of a multi-wavelength device (1) in an equal configuration equivalent to a M ichelson interferometer comprising a multi-length light source (10), a light-beam splitting semi-reflective optical plate (11), an optically reflecting plane mirror (12) and an object to be measured (O). ) consisting of the thin layer (13) and the substrate (14), said multiwavelength device having a measuring arm comprising said measuring object and a reference arm comprising said mirror,
le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : the method being characterized in that it comprises the following steps:
génération (20) d'u n ensemble de faisceaux lumineux collimatés destinés à illu miner, avec un front d'onde plan, l'ensemble de la surface de la couche mince d'une part et le miroir plan d'autre part, chaque faisceau lumineux collimaté ayant une longueur d'onde d istincte prédéterminée ;  generation (20) of a set of collimated light beams for illuminating, with a plane wavefront, the entire surface of the thin layer on the one hand and the plane mirror on the other hand, each collimated light beam having a predetermined wavelength;
occultation (21) du bras de mesu re empêchant ledit ensemble de faisceaux lu mineux collimatés d'être reçu par l'objet à mesu rer, et obtention (22) sur u n capteur (2) d'une image dite de référence représentative de l'intensité lumineuse issue du miroir plan pour ledit ensemble de faisceaux lumineux ;  concealment (21) of the measuring arm preventing said set of collimated light beams from being received by the object to be measured, and obtaining (22) on a sensor (2) a reference image representative of the light intensity from the plane mirror for said set of light beams;
occultation (23) du bras de référence empêchant led it ensemble de faisceaux lumineux collimatés d'être reçu par le miroir plan, et obtention (24) sur le capteur d'u ne image d ite de mesu re représentative de l'intensité lumineuse issue de l'objet à mesu rer pour ledit ensemble de faisceaux lumineux ;  occultation (23) of the reference arm preventing said set of collimated light beams from being received by the plane mirror, and obtaining (24) on the sensor of an image indicative of measurement of the luminous intensity the object to be measured for said set of light beams;
détermination (25) de l'épaisseur de la couche mince à partir des images de référence et de mesure obtenues.  determining (25) the thickness of the thin layer from the reference and measurement images obtained.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de détermination de l'épaisseur d'une couche mince comprend, pour une position donnée de portion d'image :  The method of claim 1, wherein the step of determining the thickness of a thin layer comprises, for a given image portion position:
une étape d'estimation, pour chaque longueur d'onde prédéterminée (λ), de l'épaisseu r de la couche mince selon l'équation suivante : avec : an estimation step, for each predetermined wavelength (λ), of the thickness of the thin layer according to the following equation: with:
I est l'intensité lumineuse d'une portion de l'image de référence occupant ladite position donnée, pour ladite longueur d'onde prédéterminée (λ) ;  I is the luminous intensity of a portion of the reference image occupying said given position, for said predetermined wavelength (λ);
I est l'intensité lumineuse d'une portion de l'image de mesure occu pant ladite position donnée, pour ladite longueur d'onde prédéterminée (λ) ;  I is the luminous intensity of a portion of the measurement image occupying said given position, for said predetermined wavelength (λ);
ru est le coefficient de réflexion en amplitude d'interface air-couche mince ; r u is the air-thin layer interface reflection coefficient;
rn est le coefficient de réflexion en amplitude d'interface couche mince-substrat ; r n is the amplitude reflection coefficient of the thin-substrate interface;
t est le coefficient de transmission en amplitude de la couche mince ;  t is the amplitude transmission coefficient of the thin layer;
«(2) est l'indice de la couche mince pour ladite longueu r d'onde prédéterminée (λ) ;  "(2) is the index of the thin layer for said predetermined wavelength (λ);
- une étape de comparaison des estimations d'épaisseur obtenues avec lesdites longueurs d'onde prédéterminées ; a step of comparing the thickness estimates obtained with said predetermined wavelengths;
ladite étape de détermination étant effectuée en fonction du résultat de ladite étape de comparaison. said determining step being performed according to the result of said comparing step.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel ledit dispositif multi-longueur d'onde comprend :  The method of any of claims 1 and 2, wherein said multi-wavelength device comprises:
- un premier moyen occultant (15) pouvant prendre deux positions, une position active dans laquelle ledit premier moyen occu lte ledit ensemble de faisceaux lu mineux collimatés du bras de mesure et une position escamotée dans laquelle ledit premier moyen laisse passer ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de mesure,  a first occulting means (15) able to assume two positions, an active position in which said first means occupies said set of collimated thin beams of the measuring arm and a retracted position in which said first means passes said set of light beams; collimated of the measuring arm,
- un deuxième moyen occultant ( 16) pouvant prendre deux positions, une position active dans laquelle ledit deuxième moyen occulte ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de référence et une position escamotée dans laquelle ledit deuxième moyen laisse passer ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de référence, a second occulting means (16) capable of taking up two positions, an active position in which said second means conceals said set of collimated light beams from the reference arm and a retracted position in which said second means passes said set of collimated light beams from the reference arm,
ladite étape d'occultation (21) du bras de mesure étant réalisée avec ledit premier moyen en position active et ledit deuxième moyen en position escamotée, said occulting step (21) of the measuring arm being made with said first means in the active position and said second means in the retracted position,
ladite étape d'occultation (23) du bras de référence étant réalisée avec ledit premier moyen en position escamotée et ledit deuxième moyen en position active. said occulting step (23) of the reference arm being made with said first means in the retracted position and said second means in the active position.
4. Procédé selon l'une quelconque des revend ications 1 et 2, dans lequel ledit dispositif multi-longueur d'onde comprend :  4. Method according to any one of claims 1 and 2, wherein said multi-wavelength device comprises:
- un premier moyen occultant pouvant prendre deux états optiques, un état bloquant dans lequel led it premier moyen occulte ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de mesure et un état passant dans lequel ledit premier moyen laisse passer led it ensemble de faisceaux lumineux collimatés dans le bras de mesure, a first occulting means that can assume two optical states, a blocking state in which it first means conceals said set of collimated light beams from the arm measuring device and a passing state in which said first means allows the set of collimated light beams to pass into the measuring arm,
- un deuxième moyen occultant pouvant prendre deux états optiques, un état bloquant dans lequel led it premier moyen occulte led it ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de référence et un état passant dans lequel led it deuxième moyen laisse passer ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés dans le bras de référence, a second occulting means that can take two optical states, a blocking state in which it first means occult it set of collimated light beams of the reference arm and a passing state in which it second means passes said set of collimated light beams in the reference arm,
ladite étape d'occultation (21) du bras de mesure étant réalisée avec ledit premier moyen dans l'état bloquant et ledit deuxième moyen dans l'état passant, said occultation step (21) of the measuring arm being carried out with said first means in the blocking state and said second means in the on state,
ladite étape d'occultation (23) du bras de référence étant réalisée avec ledit premier moyen dans l'état passant et led it deuxième moyen dans l'état bloquant. said occulting step (23) of the reference arm being performed with said first means in the on state and led it second means in the blocking state.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit ensemble de faisceaux lumineux est composé d'un premier faisceau de longueur d'onde monochromatique de couleur rouge (R), d'un deuxième faisceau de longueur d'onde monoch romatique de couleur verte (V), et d'un troisième faisceau de longueur d'onde monochromatique de couleur bleue (B).  The method according to any one of claims 1 to 4, wherein said set of light beams is composed of a first monochromatic wavelength beam of red color (R), a second beam of color length. green monochrome wave (V), and a third monochromatic wavelength beam of blue color (B).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite étape de détermination est suivie d'une étape de génération (26) d'u ne image topographique de la couche mince, effectuée à partir des résultats de lad ite étape de détermination.  The method of any one of claims 1 to 5, wherein said determining step is followed by a step of generating (26) a topographic image of the thin layer, made from the results of the ladite. determination stage.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ladite étape de détermination est su ivie d'u ne étape de génération d'un h istogramme représentatif de la répartition de l'épaisseur de la couche mince, effectuée à partir des résultats de ladite étape de détermination.  7. A method according to any one of claims 1 to 6, wherein said determining step is su ivie of a step of generating a h istogram representative of the distribution of the thickness of the thin layer, performed at from the results of said determining step.
8. Produit programme d'ordinateur, comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé selon au moins une des revendications 1 à 7, lorsque led it programme est exécuté sur un ordinateu r.  A computer program product, comprising program code instructions for implementing the method according to at least one of claims 1 to 7, when the program is executed on a computer.
9. Médium de stockage lisible par ordinateur et non transitoire, stockant un produit programme d'ordinateur selon la revendication 8.  A computer-readable and non-transitory storage medium storing a computer program product according to claim 8.
10. Système de détermination de l'épaisseur d'u ne couche mince (13) disposée sur la su rface d'un substrat plan optiquement réfléchissant (14), au moyen d'un dispositif multi- longueur d'onde (1) en configuration équivalente à un interféromètre M ichelson comprenant une source de lumière mu lti-longueur (10), u ne lame optique semi-réfléchissante séparatrice de faisceaux lumineux (11), un miroir plan optiquement réfléchissant (12) et un objet à mesurer (O) constitué de la couche mince (13) et du substrat (14), ledit dispositif mu lti-longueu r d'onde ayant u n bras de mesure comprenant ledit objet de mesure et un bras de référence comprenant ledit miroir, 10. System for determining the thickness of a thin layer (13) disposed on the surface of an optically reflecting plane substrate (14) by means of a multi-wavelength device (1) in configuration equivalent to a M ichelson interferometer comprising a muti-length light source (10), a semi-reflective optical blade separating light beams (11), an optically reflecting plane mirror (12) and an object to be measured (O) consisting of the thin layer (13) and the substrate (14), said multi-wavelength device having an arm measuring device comprising said measuring object and a reference arm comprising said mirror,
le système étant caractérisé en ce qu'il comprend : the system being characterized in that it comprises:
des moyens de pilotage de la source de lumière de façon à ce qu'elle génère un ensemble de faisceaux lumineux collimatés destinés à illuminer, avec u n front d'onde plan, l'ensemble de la su rface de la couche mince d'une part et le miroir plan d'autre part, chaque faisceau lumineux collimaté ayant u ne longueu r d'onde distincte prédéterminée ; - des moyens de pilotage d'un premier moyen (15) occultant le bras de mesure, empêchant ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés d'être reçu par l'objet à mesurer, et des moyens de pilotage d'u n deuxième moyen (16) occultant le bras de référence, empêchant ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés d'être reçu par le miroir plan ; des moyens de capture d'une image dite de référence représentative de l'intensité lumineuse issue du miroir plan pour ledit ensemble de faisceaux lumineux, activés lorsque le premier moyen occultant est activé ;  means for controlling the light source so that it generates a set of collimated light beams intended to illuminate, with a plane wavefront, the entire surface of the thin layer on the one hand and the plane mirror on the other hand, each collimated light beam having a predetermined distinct wavelength; means for controlling a first means (15) obscuring the measuring arm, preventing said set of collimated light beams from being received by the object to be measured, and means for controlling a second means (16 ) obscuring the reference arm, preventing said set of collimated light beams from being received by the plane mirror; means for capturing a so-called reference image representative of the light intensity coming from the plane mirror for said set of light beams, activated when the first occulting means is activated;
des moyens de capture d'une image dite de mesure représentative de l'intensité lu mineuse issue de l'objet à mesurer pou r ledit ensemble de faisceaux lumineux, activés lorsque le deuxième moyen occultant est activé ;  means for capturing a so-called measurement image representative of the light intensity resulting from the object to be measured for said set of light beams, activated when the second occulting means is activated;
- des moyens détermination de l'épaisseur de la couche mince à partir des images de référence et de mesu re obtenues. means for determining the thickness of the thin layer from the reference and measurement images obtained.
11. Système selon la revend ication 10, comprenant des moyens de génération d'une image topographique de la couche mince, prenant en compte les résu ltats générés par les moyens de détermination. 11. The system of claim 10, comprising means for generating a topographic image of the thin layer, taking into account the results generated by the determination means.
12. Système selon l'une quelconque des revend ications 10 et 11, dans lequel le dispositif multi-longueur d'onde (1) comprend une optique de collimation de faisceaux (17) coopérant avec la source de lumière. 12. System according to any one of revendications ications and 11, wherein the multi-wavelength device (1) comprises a beam collimation optics (17) cooperating with the light source.
13. Système selon l'une quelconque des revend ications 10 à 12, dans lequel le dispositif multi-longueur d'onde (1) comprend une optique de filtrage spatial (18).  13. System according to any one of claims 10 to 12, wherein the multi-wavelength device (1) comprises a spatial filtering optics (18).
14. Système selon l'une quelconque des revend ications 10 à 13, dans lequel : le premier moyen occultant (15) est mécaniquement déplaçable et peut prend re deux positions : une position active dans laquelle ledit premier moyen occulte ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de mesure et une position escamotée dans laquelle premier moyen laisse passer led it ensemble de faisceaux lumineux collimatés dans le bras de mesure, 14. System according to any one of Claims 10 to 13, in which: the first occulting means (15) is mechanically displaceable and can take two positions: an active position in which said first means occult said set of collimated light beams of the measuring arm and a retracted position in which first means passes led it set of collimated light beams in the measuring arm,
le deuxième moyen occultant (16) est mécaniquement déplaçable et peut prendre deux positions, u ne position active dans laquelle ledit deuxième moyen occu lte ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de référence et une position escamotée dans laquelle ledit deuxième moyen laisse passer ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de référence. the second occulting means (16) is mechanically displaceable and can assume two positions, an active position in which said second means occupies said set of collimated light beams of the reference arm and a retracted position in which said second means passes said set collimated light beams of the reference arm.
Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel :  System according to any of claims 10 to 13, wherein:
le premier moyen occu ltant peut prendre deux états optiques, un état bloquant dans lequel ledit premier moyen occulte ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés du bras de mesure et un état passant dans lequel ledit premier moyen laisse passer ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés dans le bras de mesure, the first operative means can take two optical states, a blocking state in which said first means obscures said set of collimated light beams of the measuring arm and a passing state in which said first means passes said set of collimated light beams into the arm measuring,
le deuxième moyen occultant peut prendre deux états optiques, un état bloquant dans lequel led it premier moyen occulte led it ensemble de faisceaux lu mineux collimatés du bras de référence et un état passant dans lequel led it deuxième moyen laisse passer ledit ensemble de faisceaux lumineux collimatés dans le bras de référence. the second occulting means can take two optical states, a blocking state in which led it first means occult led it set of collimated thin beams of the reference arm and a passing state in which led it second means passes said set of collimated light beams in the reference arm.
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