FR2800514A1 - Procedes et systemes pour mesurer la micro-rugosite d'un substrat combinant des mesures de compteur de particules et de microscope a force atomique - Google Patents
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Abstract
Une partie d'une surface de plaquette est mesurée à l'aide d'un compteur de particules (310) pour délivrer des premières mesures correspondant à une pluralité de points sur la surface de la plaquette. Une zone sélectionnée de la surface de la plaquette, comprenant l'un de la pluralité de points, est mesurée à l'aide d'un microscope à force atomique (320) afin de délivrer une mesure de micro-rugosité de la zone sélectionnée. La zone sélectionnée est une zone localisée de la partie de la surface de la plaquette mesurée à l'aide du compteur de particules (310). Les premières mesures et la mesure de micro-rugosité sont délivrées à titre de mesures de la surface de la plaquette. La partie mesurée à l'aide d'un compteur de particules (310), peut, par exemple, constituer sensiblement la totalité de la surface de la plaquette.
Description
La présente invention concerne l'évaluation de la surface d'une plaquette,
et, plus particulièrement, des procédés et des systèmes pour mesurer la micro-rugosité
d'une surface de plaquette de semiconducteurs.
Les dispositifs à semiconducteurs sont généralement fabriqués sur la surface d'un substrat de plaquette de silicium sous-jacent. Par conséquent, il est généralement souhaitable, pour des régions d'une surface de plaquette qui seront fabriquées de façon à devenir une région active comprenant ces dispositifs, d'avoir un degré élevé de planéité de surface. La tendance vers des dispositifs à semiconducteurs ayant une forte densité d'intégration et une petite taille d'éléments augmente encore davantage l'intérêt de réaliser une plaquette de semiconducteurs ayant un degré élevé de planéité de surface, également qualifiée parfois de faible micro-rugosité. Il est également souhaitable que les plaquettes de semiconducteurs utilisées dans la fabrication des dispositifs à semiconducteurs aient tout à la fois un degré de planéité de surface globalement uniforme sur toute la plaquette et
une taille de rugosité moyenne réduite.
A titre d'exemple, avec la réduction de la taille des dispositifs, tels que des transistors, qui sont formés sur une plaquette de semiconducteurs, un film diélectrique de grille plus mince est généralement nécessaire entre une électrode de grille et la plaquette pour obtenir des performances désirées du transistor. Plus particulièrement, même si l'épaisseur du film diélectrique de grille doit, de façon caractéristique, être réduite, il est souhaitable de maintenir les propriétés électriques de celui-ci, telles que la résistance à la tension de claquage. Pour'satisfaire à ces exigences de conception, il est généralement nécessaire de minimiser la micro-rugosité de la surface de la plaquette de semiconducteurs, en particulier à l'interface entre le film diélectrique de grille et la plaquette de semiconducteurs. Par exemple, pour un film diélectrique de grille ayant une épaisseur de 50 angstrôms (A) pour atteindre des performances désirées, toute rugosité qui est de l'ordre de quelques angstrôms n'est généralement pas acceptable et doit être éliminée. Pour réaliser un tel contrôle, des procédés et des systèmes qui
permettent une mesure et un contrôle efficaces de la micro-
rugosité de la surface d'une plaquette de semiconducteurs
sont souhaitables.
Les microscopes à force atomique (AFM) sont souvent utilisés pour mesurer la micro-rugosité de surfaces de plaquette. Un microscope à force atomique mesure généralement la micro-rugosité d'une surface de plaquette en déplaçant une sonde de mesure de taille atomique le long de la surface de la plaquette pour détecter des forces microscopiques, de façon caractéristique des forces de Van der Waals, exercées entre les atomes de la surface de la plaquette et la sonde, et détecter des changements de ces forces dus à de minuscules différences dans les distances
entre les atomes et la sonde. Pour une mesure de micro-
rugosité utilisant un microscope à force atomique caractéristique, une dimension fixe prédéterminée d'un échantillon, par exemple 0,1 micromètre (fm) sur 0,1 gm, 1 gm sur 1 Hm ou 10 gm sur 10 Hm, est déterminée comme étant une zone de balayage, et plusieurs points sont
détectés à l'intérieur de la zone de balayage. La micro-
rugosité obtenue par le microscope à force atomique est habituellement représentée par la moyenne quadratique (RMS)
des points détectés.
L'utilisation du microscope à force atomique pour mesurer la microrugosité d'une surface de plaquette peut donner un résultat de haute précision sans destruction de la surface de la plaquette. Toutefois, la valeur de moyenne quadratique peut varier en fonction de la dimension de la zone de balayage et du type d'atomes présents sur la plaquette. Autrement dit, les résultats d'une mesure de microscope à force atomique peuvent varier en fonction des dimensions de la zone de balayage. De plus, comme les dimensions de la zone de balayage sont, de façon caractéristique, très petites par rapport à la taille de la plaquette, le résultat de mesure peut ne pas représenter la micro-rugosité pour toute la plaquette, ce qui peut limiter la correspondance des résultats mesurés vis-à-vis de la configuration de la surface totale de la plaquette. De plus, comme ce procédé est, de façon caractéristique, lent, la mesure de micro-rugosité par le microscope à force atomique peut ne pas être appropriée pour le contrôle en temps réel (durant la fabrication) de la micro-rugosité de
la plaquette de semiconducteurs.
Une autre technique existante disponible pour mesurer la micro-rugosité d'une surface de plaquette consiste à mesurer les niveaux de voile à l'aide d'un compteur de particules. Les compteurs de particules utilisent de façon caractéristique une source de lumière pour réfléchir la lumière depuis la surface de la plaquette et mesurer la dispersion de la lumière résultant de la micro-rugosité de la surface de la plaquette. Cette mesure de la dispersion
de la lumière peut être utilisée comme mesure de la micro-
rugosité de la surface de la plaquette. Par conséquent, des niveaux de voile d'un compteur de particules peuvent être utilisés comme un indicateur de micro-rugosité à l'aide de méthodes optiques. Un niveau de voile plus élevé indique généralement que la surface de la plaquette est plus rugueuse. Dans la mesure de niveaux de voile avec un compteur de particules, la surface de la plaquette, de façon caractéristique, n'est pas en contact direct avec un dispositif de mesure, et la vitesse de mesure peut être plus rapide que la mesure à l'aide d'un microscope à force atomique. De façon caractéristique, pour une mesure de niveau de voile d'une surface de plaquette, une pluralité de niveaux de voile sont mesurés pour une zone particulière sur la plaquette, et le niveau de voile moyen est calculé pour représenter le niveau de voile pour la zone particulière. En d'autres termes, le niveau de voile pour une zone particulière peut être exprimé sous la forme d'une
valeur moyenne qui limite la sortie de niveau de voile vis-
à-vis de la zone particulière à une valeur unique. Egalement, le niveau de voile pour une zone localisée de dimensions sélectionnées à l'intérieur -de la zone particulière peut ne pas être caractérisé séparément par une mesure. Par conséquent, le niveau de voile obtenu peut
ne pas donner une caractérisation complète de la micro-
rugosité de la surface de la plaquette durant la fabrication de dispositifs à semiconducteurs, Des formes de réalisation de la présente invention proposent des procédés pour mesurer une surface de plaquette. Une partie de la surface de la plaquette est mesurée à l'aide d'un compteur de particules pour délivrer des premières mesures correspondant à une pluralité de points sur la surface de la plaquette. Une zone sélectionnée de la surface de la plaquette comprenant l'un de la pluralité de points est mesurée à l'aide d'un microscope à force atomique (AFM) pour délivrer une mesure de micro-rugosité de la zone sélectionnée. La zone sélectionnée peut être une zone localisée de la partie de la surface de la plaquette mesurée à l'aide du compteur de
particules. Les premières mesures et la mesure de micro-
rugosité sont délivrées à titre de mesures de la surface de
la plaquette.
Dans d'autres formes de réalisation de la présente invention, les opérations comprennent de plus la mise en forme de la mesure de microrugosité de la zone
sélectionnée sous la forme d'une image en trois dimensions.
L'image en trois dimensions est délivrée à titre de mesure de la surface de la plaquette. La partie de la surface de la plaquette mesurée par le compteur de particules peut couvrir sensiblement la totalité de la partie de la surface de la plaquette devant être utilisée pour les régions actives. Les premières mesures peuvent être délivrées à titre d'une mesure de la micro-rugosité de la totalité de la surface de la plaquette, et l'image en trois dimensions
peut être délivrée à titre de mesure d'uniformité de micro-
rugosité de la surface de la plaquette. Dans d'autres formes de réalisation de la présente invention, les opérations de mesure de microscope à force atomique sont précédées par la réalisation d'une projection du point sélectionné d'un premier système de coordonnées associé au compteur de particules à la zone sélectionnée dans un deuxième système de coordonnées associé au microscope à force atomique. Les opérations de projection peuvent comprendre la détermination d'une valeur de coordonnées dans le premier système de coordonnées de l'un d'une pluralité de points et l'identification, par une pluralité de deuxièmes valeurs de coordonnées de définition dans le premier système de coordonnées, d'une zone en deux dimensions localisée renfermant le premier point. La pluralité de deuxièmes valeurs de coordonnées dans le premier système de coordonnées sont converties en valeurs de coordonnées correspondantes dans le deuxième système de coordonnées de façon à définir la zone sélectionnée. Le premier système de coordonnées peut être un système de coordonnées de platine X-Y du compteur de particules et le deuxième système de coordonnées peut être un système de
coordonnées de platine X-Y du microscope à force atomique.
Dans d'autres formes de réalisation de la présente invention, les opérations de mesure du compteur de particules comprennent le rayonnement de lumière sur la surface de la plaquette. La lumière dispersée à partir de la surface de la plaquette est mesurée. Un niveau de voile est calculé sur la surface de la plaquette à titre de premières mesures en fonction d'une variation d'une quantité de lumière dispersée à partir de la surface de la plaquette. La lumière mesurée peut être de la lumière dispersée à partir
d'une section de fond noir de la lumière rayonnée.
Dans d'autres formes de réalisation, la zone sélectionnée mesure environ 5 micromètres sur 5 micromètres. Les opérations de mesure de microscope à force atomique peuvent comprendre la détermination soit d'une valeur de sortie de moyenne quadratique (RMS), soit d'une
valeur de sortie pic/vallée (P-V) comme mesure de micro-
rugosité. Dans encore d'autres formes de réalisation de la présente invention, on propose des systèmes pour mesurer une surface de plaquette. Un compteur de particules mesure une partie, par exemple sensiblement la totalité, de la surface de la plaquette, pour délivrer des premières mesures correspondant à une pluralité de points sur la surface de la plaquette. Un microscope à force atomique (AFM) mesure une zone sélectionnée de la surface de la plaquette comprenant l'un des points pour délivrer une mesure de micro-rugosité de la zone sélectionnée. La zone sélectionnée est une zone localisée au moins de la partie de la surface de plaquette mesurée par le compteur de particules. Un dispositif de commande réalise une projection du point sélectionné d'un premier système de coordonnées associé au compteur de particules à la zone sélectionnée dans un deuxième système de coordonnées associé au microscope à force atomique. Le dispositif de commande délivre de plus les premières mesures et la mesure de micro-rugosité à titre de mesure de la surface de la plaquette. Dans d'autres formes de réalisation de la présente
invention, on propose des procédés pour mesurer la micro-
rugosité d'une surface de plaquette. Une carte de voile de la surface de la plaquette est préparée à l'aide d'un compteur de particules ayant un système de coordonnées de platine X-Y. Une première valeur de coordonnées associée à une position d'un premier point sélectionné à partir de la carte de voile est déterminée. Une zone en deux dimensions localisée renfermant le premier point est déterminée. Une pluralité de deuxièmes valeurs de coordonnées qui définissent la zone localisée sont déterminées. La première valeur de coordonnées et la pluralité de deuxièmes valeurs de coordonnées sont converties en valeurs de coordonnées correspondantes dans un système de coordonnées de platine X-Y d'un microscope à force atomique (AFM) par mise en relation de coordonnées. Les valeurs de coordonnées correspondantes permettent au système de coordonnées de platine X-Y du microscope à force atomique de localiser la zone en deux dimensions localisée renfermant le premier point. La micro-rugosité de la surface de plaquette de la zone en deux dimensions localisée renfermant le premier point est mesurée à l'aide du microscope à force atomique en fonction des valeurs de coordonnées correspondantes entrées sur le système de coordonnées de platine X-Y du
microscope à force atomique.
A l'aide des procédés et des systèmes de mesure de
micro-rugosité selon la présente invention, la micro-
rugosité à l'intérieur d'une zone localisée d'une plaquette peut être mesurée avec précision, et, dans différentes formes de réalisation, elle peut être montrée sous la forme d'une image en trois dimensions. Par conséquent, le procédé inventif peut être utilisé dans la fabrication de circuits intégrés à haute densité, o un contrôle de micro-rugosité
sévère et précis est désiré.
Les objectifs et avantages ci-dessus de la présente invention apparaîtront de façon plus évidente en décrivant des formes de réalisation de celle-ci en se référant aux dessins joints suivants: la figure 1 est un organigramme illustrant des procédés pour mesurer la micro-rugosité d'une plaquette selon des
formes de réalisation de la présente invention.
La figure 2 est un organigramme illustrant des procédés pour mesurer une surface de plaquette selon des formes de
réalisation de la présente invention.
La figure 3 est un schéma général illustrant un système pour mesurer une surface de plaquette selon des formes de
réalisation de la présente invention.
La présente invention va à présent être décrite plus complètement ciaprès en se référant aux dessins joints, dans lesquels des formes de réalisation préférées sont représentées. Cependant, cette invention peutêtre réalisée sous de nombreuses formes différentes, et ne devrait pas être considérée comme limitée aux formes de réalisation présentées ici; au contraire, ces formes de réalisation
sont proposées de telle sorte que cette description soit
large et complète, et présente complètement l'étendue de
l'applicabilité de l'invention à l'homme de l'art.
Comme l'homme de l'art l'appréciera, la présente invention peut être réalisée sous la forme d'un procédé,
d'un système, ou d'un produit de programme informatique.
Par conséquent, la présente invention peut prendre la forme d'un mode de réalisation entièrement sous forme de matériel, d'un mode réalisation totalement sous forme de logiciel, ou d'un mode de réalisation combinant les aspects logiciel et matériel. De plus, la présente invention peut prendre la forme d'un produit de programme informatique sur un support de mémorisation utilisable sur ordinateur, comportant des moyens formant code de programme utilisables dans un ordinateur incorporés dans le support. Tout support lisible par un ordinateur approprié peut être utilisé, y compris les disques durs, les disques CD-ROM, les dispositifs de mémorisation optiques, des supports de transmission tels que ceux assurant l'Internet ou un réseau
interne, ou des dispositifs de mémorisation magnétiques.
Un code de programme informatique pour exécuter des opérations de la présente invention peut être écrit dans un langage de programmation dédié à l'objet tel que Java (marque déposée), Smalltalk ou C++. Cependant, le code de programme informatique pour exécuter les opérations de la présente invention peut également être écrit dans des langages de programmation procéduraux classiques, tels que le langage de programmation "C". Le code de programme peut être exécuté entièrement sur l'ordinateur de l'utilisateur, partiellement sur l'ordinateur de l'utilisateur, sous la forme d'un ensemble de logiciel autonome, partiellement sur l'ordinateur de l'utilisateur et partiellement sur un
ordinateur distant ou entièrement sur l'ordinateur distant.
Dans ce dernier cas, l'ordinateur distant peut être
connecté à l'ordinateur de l'utilisateur, par l'intermé-
diaire d'un réseau local (LAN) ou d'un grand réseau (WAN), ou bien la connexion peut être établie avec un ordinateur extérieur (par exemple, par l'intermédiaire.de l'Internet, en utilisant les services d'un fournisseur d'accès à l'Internet). La présente invention est décrite ci- dessous en se référant aux illustrations d'organigramme et/ou aux schémas généraux de procédés, de dispositifs (systèmes) et de produits de programmes informatiques selon des formes de réalisation de l'invention. On comprendra que chaque cadre des illustrations d'organigramme et/ou de schémas généraux, et les combinaisons de cadres dans les illustrations d'organigramme et/ou de schémas généraux, peuvent être
constitués par des instructions de programmes informa-
tiques. Ces instructions de programmes informatiques peuvent être délivrées à un processeur d'un ordinateur à usage général, d'un ordinateur à usage spécial, ou à un autre dispositif de traitement de données programmable pour produire une machine, de telle sorte que les instructions, qui sont exécutées par l'intermédiaire du processeur de l'ordinateur ou d'un autre dispositif de traitement de données programmable, créent des moyens pour exécuter les fonctions spécifiées dans le ou les bloc(s) d'organigramme et/ou de schéma général. On comprendra également que, lorsqu'un élément est désigné comme étant "connecté" ou "couplé" à un autre élément, il peut être directement connecté ou couplé à l'autre élément, ou que des éléments intermédiaires peuvent être présents. Au contraire, lorsqu'un élément est désigné comme étant "directement connecté" ou "directement couplé" à un autre élément, aucun
élément intermédiaire n'est présent.
Les particules sur la surface d'une plaquette ont été comptées en commun à l'aide d'un système de mesure de particules dit scattérométrique, qui,- de façon caractéristique, détecte les particules en fonction d'un phénomène de dispersion de la lumière. Des exemples de systèmes pour détecter des particules et mesurer des niveaux de voile d'une plaquette comprennent des compteurs de particules tels que le Surfscan SP1 TBI (fabriqué par KLA-Tencor Corporation, Etats-Unis), ou le Advanced Wafer Inspection System (AWIS) (fabriqué par ADE Optical Systems Corporation, Etats-Unis). Ces compteurs de particules, et les systèmes d'analyse tels qu'un microscope à force atomique (AFM), comprennent en général un système de coordonnées, tel qu'une platine X-Y, et effectuent la
scattérométrie vis-à-vis des coordonnées sur la platine X-
Y, dont on sait qu'elle adopte le système de coordonnées X-
Y. Selon différentes formes de réalisation de la présente invention, en utilisant la mise en relation de coordonnées entre les systèmes de coordonnées d'un compteur de particules et d'un microscope à force atomique, et la fonction de navigation de zones du microscope à force
atomique, on peut mesurer en trois dimensions la micro-
rugosité d'une plaquette à l'intérieur d'une zone localisée. La figure 1 est un organigramme illustrant des procédés pour mesurer la microrugosité d'une surface de plaquette
selon des formes de réalisation de la présente invention.
Si l'on se réfère à la figure 1, des opérations pour des formes de réalisation utilisant un compteur de particules commun employant le système de coordonnées X-Y, tel que le Surfscan SPl TBI ou l'AWIS, seront décrites. En utilisant le compteur de particules, on prépare une carte de voile de
la surface d'une plaquette cible (cadre 10).
Pour la préparation de la carte de voile, on peut faire rayonner un faisceau de lumière sur un point particulier de la plaquette cible. La lumière dispersée à partir d'une section de fond noir peut ensuite être mesurée. En fonction de la variation de dispersion de la lumière, le niveau de voile pour le point particulier peut être déterminé. Les niveaux de voile peuvent être mesurés sur la totalité de la plaquette, puis mis sous forme de carte, sous la forme
d'une carte de voile.
Après que la distribution de voile sur une partie des plaquettes, par exemple sensiblement sur la.totalité de la plaquette, ait été trouvée en fonction de la carte de voile, une zone dont un utilisateur souhaite inspecter davantage la micro-rugosité est sélectionnée à partir de la carte de voile, et un point est sélectionné à partir de la zone (cadre 20) . Une valeur de coordonnées (x0, yo) sur la platine X-Y du compteur de particules est déterminée pour la position du point sélectionné (cadre 30) . Une plage d'une zone localisée pour la mesure de micro-rugosité est déterminée autour des coordonnées (x0, yO) du point sélectionné (cadre 40) . Par exemple, une zone rectangulaire ayant une dimension de 5 Mm sur 5 Mm autour des coordonnées du point sélectionné peut être définie comme zone localisée. Une pluralité de deuxièmes valeurs de coordonnées sont déterminées pour délimiter la zone localisée (cadre 50). En particulier, les coordonnées pour les sommets de la région rectangulaire définie comme étant la zone localisée, (xl, Y1), (x2, Y2), (x3, y3) et (x4, y4), peuvent être déterminées. Les cinq coordonnées (xO, yo), (xl, Yl), (x2, Y2), (x3, y3) et (x4, y4) sur la platine X-Y du compteur de particules sont mises en relation avec le système de coordonnées de platine X-Y du microscope à force atomique pour convertir les coordonnées en coordonnées appropriées pour le système de coordonnées de platine X-Y du microscope à force atomique, (Xo, Yo), (Xl, Y), (X2, Y2), (X3, Y3) et (X4, Y4), respectivement (cadre 60). Les coordonnées (Xo, Y0), (X1, Y1), (X2, Y2), (X3, Y3) et (X4, Y4) peuvent être trouvées en utilisant la fonction de
navigation du microscope à force atomique. La micro-
rugosité vis-à-vis de la zone localisée délimitée par les coordonnées (X0, Yo), (X1, Y1), (X2, Y2), (X3, Y3) et (X4, Y4) est mesurée à l'aide du microscope à force atomique (cadre ). Les résultats obtenus par le microscope à force atomique peuvent être exprimés sous la forme de moyennes quadratiques (RMS) ou de pic/vallée (P-V). Si l'on suppose que la hauteur d'un plan de référence à N poinfts de mesure est de xi, avec i = 1, 2,..., N, la moyenne quadratique RMS peut être décrite comme suit: Z(xi - _) N Ce (x<-Xf2
VN........ (1)
dans laquelle x est défini par: N Xi x = E.........(2) i=1 N La valeur pic/vallée P-V peut être décrite comme suit: p - V = [Xi] m - [Xi]min..... ........................ (3) dans laquelle [xi]max est la valeur maximale de xi et
[Xi]min est la valeur minimale de xi.
Par conséquent, la distribution de niveau de voile est tout d'abord déterminée en formant une carte de voile par rapport, par exemple, à sensiblement la totalité de la surface d'une plaquette, à l'aide d'un compteur de particules. Une zone localisée désirée est sélectionnée en
fonction de la distribution de niveau de voile. La micro-
rugosité pour la zone localisée est ensuite encore davantage mesurée, et, potentiellement de façon plus
précise, à l'aide du microscope à force atomique. La micro-
rugosité vis-à-vis d'une zone localisée particulière peut être identifiée sous la forme d'une image en trois dimensions. Des opérations selon d'autres formes de réalisation de procédés pour mesurer une surface de plaquette vont à présent être décrites en se référant à l'illustration de schéma d'organigramme de la figure 2. Les opérations commencent dans le cadre 200, lorsqu'une -partie de la surface de la plaquette est mesurée à l'aide d'un compteur de particules pour délivrer des premières mesures correspondant à une pluralité de points sur la surface de la plaquette. La partie de la surface de la plaquette mesurée à l'aide du compteur de particules dans le cadre peut être sensiblement la totalité de la partie de la surface de la plaquette devant être utilisée pour les régions actives. Celle-ci peut comprendre sensiblement la totalité de la surface de la plaquette. Les mesures du compteur de particules peuvent être générées, par exemple, en faisant rayonner une lumière sur la surface de la plaquette, en mesurant la lumière dispersée à partir de la surface de la plaquette en réponse à la lumière rayonnée, et en calculant un niveau de voile de la surface de la plaquette sous la forme des mesures du compteur de particules en fonction d'une variation de la quantité de
lumière dispersée à partir de la surface de la plaquette.
Dans différentes formes de réalisation de la présente invention, la mesure de la surface de la plaquette à l'aide d'un compteur de particules est suivie par la réalisation d'une projection de l'un des points mesurés sur la surface de la plaquette d'un premier système de coordonnées associé au compteur de particules à une zone sélectionnée localisée définie dans un deuxième système de coordonnées associé à un microscope à force atomique (AFM) (cadre 210). De façon similaire aux formes de réalisation décrites en se référant à la figure 1, les opérations de réalisation de projection dans le cadre 210 peuvent comprendre la détermination d'une valeur de coordonnées dans le premier système de coordonnées pour l'un des points mesurés, l'identification d'une pluralité de deuxièmes valeurs de coordonnées dans le premier système de coordonnées définissant une zone en deux dimensions localisée renfermant le premier point et la conversion d'une pluralité de deuxièmes valeurs de coordonnées en une valeur de coordonnées correspondante établie dans le deuxième système de coordonnées de façon à définir la zone localisée. Le premier système de coordonnées peut être un système de coordonnées de platine X-Y du compteur de particules, et le deuxième système de coordonnées peut être un système de coordonnées de platine
X-Y du microscope à force atomique.
La zone localisée sélectionnée de la surface de la plaquette comprenant l'un des points mesurés à l'aide du compteur de particules est mesurée à l'aide du microscope à
force atomique afin de délivrer une mesure de micro-
rugosité de la zone localisée (cadre 215). Les premières mesures et la mesure de micro-rugosité sont délivrées à
titre de mesure de la surface de la plaquette (cadre 220).
Dans différentes formes de réalisation, la mesure de micro-
rugosité de la zone localisée à partir du microscope à force atomique est mise sous la forme d'une image en trois dimensions. Dans d'autres formes de réalisation, les opérations dans le cadre 220 peuvent comprendre la délivrance des premières mesures du compteur de particules à titre de mesure de la micro-rugosité de la totalité de la surface de la plaquette et de l'image en trois dimensions du microscope à force atomique à titre de mesure d'uniformité de micro-rugosité de la surface de la
plaquette.
Si l'on se réfère à présent à l'illustration de schéma général de la figure 3, des formes de réalisation d'un système pour mesurer une surface de plaquette selon la présente invention vont à présent être davantage décrites.
Le système 300 comprend un compteur de particules 310 qui mesure au moins une partie de la surface de la plaquette, par exemple la totalité de la surface, pour délivrer des premières mesures correspondant à une pluralité de points sur la surface de la plaquette. Un microscope à force atomique (AFM) 320 mesure une zone sélectionnée de la surface de la plaquette, comprenant l'un des points mesurés par le compteur de particules 310, de façon à délivrer une mesure de micro-rugosité de la zone sélectionnée. La zone sélectionnée est une zone localisée de la partie de la surface de la plaquette mesurée par le compteur de
particules 310.
Un dispositif de commande 330 effectue une projection de l'un des points mesurés par le compteur de particules d'un premier système de coordonnées associé au compteur de particules 310 à la zone sélectionnée dans un deuxième système de coordonnées associé au microscope à force atomique 320. Le dispositif de commande 330 délivre de plus les premières mesures et la mesure de micro-rugosité à titre de mesure de la surface de la plaquette. Le premier système de coordonnées peut être un système de coordonnées de platine X-Y du compteur de particules 310 et le deuxième système de coordonnées peut être un système de coordonnées
de platine X-Y du microscope à force atomique 320.
Bien que la présente forme de réalisation ait été décrite ci-dessus de façon générale en se référant à une plaquette en silicium, la présente invention peut également être utilisée pour mesurer des substrats transparents ou n'importe quel substrat plat. De plus, le procédé de mesure de micro-rugosité selon la présente invention peut être appliqué en une variété d'étapes durant la fabrication des dispositifs à semiconducteurs. Par exemple, après un processus de polissage mécanique et chimique, qui nécessite de façon caractéristique un contrôle de microrugosité précis, le procédé de mesure de micro-rugosité selon la
présente invention peut être utilisé de façon bénéfique.
Egalement, le procédé inventif peut être efficace durant la fabrication de dispositifs intégrés à haute densité, qui
nécessitent de façon caractéristique un contrôle de micro-
rugosité plus précis et sévère.
De plus, l'utilisation de la fonction de navigation du microscope à force atomique peut permettre de mesurer une micro-rugosité très fine d'une plaquette, à l'intérieur d'une zone localisée, avec une précision plus élevée que celle qui est détectée, de façon caractéristique, par un compteur de particules usuel. Egalement, les procédés de mesure de microrugosité selon la présente invention peuvent permettre un contrôle en temps réel durant la
fabrication de ces dispositifs à semiconducteurs.
Dans les dessins et la description ont été décrites des
formes de réalisation préférées caractéristiques de l'invention, et, bien que des termes spécifiques soient employés, ils sont utilisés uniquement dans un sens générique et descriptif, et non aux fins de limitation, l'étendue de l'applicabilité de l'invention étant exposée
dans les revendications qui suivent.
Claims (17)
1. Procédé pour mesurer la rugosité d'une surface de plaquette, caractérisé en ce qu'il comprend: la mesure d'au moins une partie de la surface de la plaquette à l'aide d'un compteur de particules (310) afin de délivrer des premières mesures correspondant à une pluralité de points sur la surface de la plaquette; la mesure d'une zone sélectionnée de la surface de la plaquette comprenant l'un de la pluralité de points à l'aide d'un microscope à force atomique (AFM) (320) afin de délivrer une mesure de micro-rugosité de la zone sélectionnée, la zone sélectionnée étant une. zone localisée d'au moins la partie de la surface de la plaquette mesurée à l'aide d'un compteur de particules (310); et la délivrance des premières mesures et de la mesure de micro-rugosité à titre de mesure de la surface de la plaquette.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus l'étape consistant à mettre la mesure de micro-rugosité de la zone sélectionnée sous la forme d'une image en trois dimensions, et en ce que l'étape de fourniture des premières mesures et de la mesure de micro-rugosité à titre de mesure de la surface de la plaquette comprend de plus l'étape de fourniture de l'image en trois dimensions à titre de mesure de la surface de la plaquette.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins la partie de la surface de la plaquette comprend sensiblement la totalité de la surface de la plaquette devant être utilisée pour les régions actives, et en ce que l'étape de fourniture des premières mesures et de la mesure de micro-rugosité à titre de mesure de la surface de la plaquette comprend de plus l'étape de fourniture des premières mesures à titre de mesure de la micro-rugosité de la totalité de la surface de la plaquette et de l'image en
trois dimensions à titre de mesure d'uniformité de micro-
rugosité de la surface de la plaquette.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de mesure d'une zone sélectionnée de la surface de la plaquette comprenant l'un de la pluralité de points à l'aide d'un microscope à force atomique est précédée par l'étape de réalisation d'une projection dudit point de ladite pluralité de points d'un premier système de coordonnées associé au compteur de particules (310) à la zone sélectionnée dans un deuxième système de coordonnées
associé au microscope à force atomique (320).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de réalisation de projection comprend les étapes suivantes: la détermination d'une valeur de coordonnées dans le premier système de coordonnées de l'un de la pluralité de points; l'identification d'une pluralité de deuxièmes valeurs de coordonnées dans le premier système de coordonnées définissant une zone en deux dimensions localisée renfermant le premier point; et la conversion de la pluralité de deuxièmes valeurs de coordonnées dans le premier système de coordonnées en valeurs de coordonnées correspondantes dans le deuxième système de coordonnées afin de définir la zone
sélectionnée.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le premier système de coordonnées est un système de coordonnées de platine X-Y du compteur de particules (310) et en ce que le deuxième système de coordonnées est un système de coordonnées de platine X-Y du microscope à force
atomique (320).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape de mesure d'au moins une partie de la surface de la plaquette à l'aide d'un compteur de particules (310) comprend les étapes suivantes: le rayonnement de lumière sur la surface de la plaquette; la mesure de la lumière dispersée depuis la surface de la plaquette; et le calcul d'un niveau de voile sur la surface de la plaquette à titre des premières mesures en fonction d'une variation de la quantité de lumière dispersée à partir de
la surface de la plaquette.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de mesure de la lumière dispersée à partir de la surface de la plaquette comprend de plus l'étape de mesure de la lumière dispersée à partir d'une section de
fond noir de la lumière rayonnée.
9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la zone sélectionnée mesure environ 5 micromètres sur 5 micromètres.
10. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape de mesure de la zone sélectionnée de la surface de la plaquette comprend de plus l'étape de détermination d'au moins l'une parmi une valeur de sortie de moyenne quadratique (RMS) et une valeur de sortie pic/vallée (P-V)
à titre de mesure de micro-rugosité.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la au moins une partie de la surface de la plaquette comprend sensiblement la totalité de la surface de la plaquette.
12. Procédé pour mesurer la micro- rugosité d'une surface de plaquette, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: (a) la préparation d'une carte de voile de la surface de la plaquette à l'aide d'un compteur de particules (310) ayant un système de coordonnées de platine X-Y; (b) la détermination d'une première valeur de coordonnées associée à une position d'un premier point sélectionné à partir de la carte de voile; (c) la détermination d'une zone en deux dimensions localisée renfermant le premier point; (d) la détermination d'une pluralité de deuxièmes valeurs de coordonnées qui définissent la zone localisée; (e) la conversion de la première valeur de coordonnées et de la pluralité de deuxièmes valeurs de coordonnées en valeurs de coordonnées correspondantes sur un système de coordonnées de platine X-Y d'un microscope à force atomique (AFM) (320) par une mise en relation de coordonnées, les valeurs de coordonnées correspondantes permettant au système de coordonnées de platine X-Y du microscope à force atomique (320) de localiser la zone en deux dimensions localisée renfermant le premier point; et (f) la mesure de la micro-rugosité de la surface de plaquette de la zone en deux dimensions localisée renfermant le premier point à l'aide du microscope à force atomique (320) en fonction des valeurs de coordonnées correspondantes entrées dans le système de coordonnées de
platine X-Y du microscope à force atomique (320).
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'étape de préparation d'une carte de voile comprend les étapes suivantes: le rayonnement d'un faisceau de lumière sur la surface de la plaquette la mesure de la lumière dispersée à partir de la surface de la plaquette; et le calcul d'un niveau de voile sur la surface de la plaquette en fonction d'une variation de la quantité de la
lumière dispersée mesurée pour réaliser la carte de voile.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'étape de mesure de la lumière dispersée à partir de la surface de la plaquette comprend de plus l'étape de mesure de la lumière dispersée à partir d'une section de
fond noir du faisceau de lumière.
15. Système (300) pour mesurer la rugosité d'une surface de plaquette, caractérisé en ce qu'il comprend: un compteur de particules (310) qui mesure au moins une partie de la surface de la plaquette, de façon à délivrer des premières mesures correspondant à une pluralité de points sur la surface de la plaquette; un microscope à force atomique (AFM) (320) qui mesure une zone sélectionnée de la surface de la plaquette comprenant l'un de la pluralité de points de façon à délivrer une mesure de micro-rugosité -de la zone sélectionnée, la zone sélectionnée étant une zone localisée d'au moins la partie de la surface de la plaquette mesurée par le compteur de particules (310); et un dispositif de commande (330) qui réalise une projection dudit point de la pluralité de points d'un premier système de coordonnées associé au compteur de particules (310) à la zone sélectionnée dans un deuxième système de coordonnées associé au microscope à force atomique (320) et
délivre les premières mesures et la mesure de micro-
rugosité à titre de mesure de la surface de la plaquette.
16. Système (300) selon la revendication 15, caractérisé en ce que le premier système de coordonnées est un système de coordonnées de platine XY du compteur de particules (310) et en ce que le deuxième système de coordonnées est un système de coordonnées de platine X-Y du
microscope à force atomique (320).
17. Système selon la revendication 16, caractérisé en ce que le dispositif de commande (330) comprend de plus: des moyens pour déterminer une valeur de coordonnées dans le premier système de coordonnées dudit point de la pluralité de points; des moyens pour identifier une pluralité de deuxièmes valeurs de coordonnées dans le premier système de coordonnées définissant une zone en deux dimensions localisée renfermant le premier point; et des moyens pour convertir la pluralité de deuxièmes valeurs de coordonnées dans le premier système de coordonnées en valeurs de coordonnées correspondantes dans le deuxième
système de coordonnées pour définir la zone sélectionnée.
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