FR2914422A1 - Procede de detection de defauts de surface d'un substrat et dispositif mettant en oeuvre ledit procede. - Google Patents

Procede de detection de defauts de surface d'un substrat et dispositif mettant en oeuvre ledit procede. Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de détection de défauts de surface, tels que les défauts de type « lignes de glissement », sur un substrat (2) destiné à être utilisé en électronique, optoélectronique ou analogue, remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de :- projection sur le substrat (2) d'une mire constituée d'une alternance de franges de lumière et de bandes sombres, de manière à générer des franges réfléchies par la surface du substrat (2),- déplacement relatif de la mire et du substrat (2) suivant au moins une direction, de manière à déplacer les franges de la mire sur le substrat (2),- acquisition, par un capteur (8), d'une séquence d'au moins trois images de la mire réfléchie par le substrat (2), les images correspondant au déplacement des franges de la mire,- détermination de la pente de la surface du substrat (2) à partir des déplacements des franges de la mire, et- détermination de la présence d'un défaut de surface sur le substrat (2) à partir des variations de la pente de la surface du substrat (2).Un autre objet de l'invention concerne un dispositif mettant en oeuvre ledit procédé.

Description

i La présente invention concerne un procédé de détection de défauts de
surface d'un substrat et un dispositif mettant en oeuvre ledit procédé particulièrement adapté pour détecter et localiser des défauts de surface d'un substrat semi-conducteur, notamment des micro-défauts cristallins d'un substrat mono-cristallin.
Dans le domaine des substrats semi-conducteur tels que les substrats SOI selon l'acronyme anglo-saxon Silicon On Insulator particulièrement destiné à la micro électronique, l'optoélectronique, etc..., il est bien connu que des défauts de surface apparaissent lors de la fabrication de ces substrats. Lesdits substrats sont habituellement obtenus par Smart-CutTM et par une 10 succession de traitements thermiques. Lors de ces traitements thermiques, le substrat est soumis à des gradients de température et à une déformation plastique entraînant l'apparition de défauts de surface dits lignes de glissement ou Slip line sur la couche active qui nuisent à la qualité des substrats. 15 Lors des traitements thermiques, les substrats SOI sont maintenus par des supports, par exemple des supports annulaires, ou des supports ayant trois ou quatre points d'appui etc... Pendant les étapes de traitement thermique à haute température, par exemple à une température supérieure à 1000 C, le support de maintien exerce des forces importantes sur le substrat et notamment des contraintes 20 de cisaillement. Ces forces peuvent déformer le substrat et ainsi provoquer la formation de plans de fracture où la structure cristalline se décale par glissement après fracture, ce qui peut être observé sous forme des lignes de glissement correspondantes. L'amplitude du décalage peut être de l'ordre du nanomètre et ainsi générer des marches à la surface de la même dimension. La fracture peut traverser 25 une partie de l'épaisseur du substrat, et parfois traverser le substrat de sa face arrière à sa face avant. Les substrats de type SOI de haute qualité, par exemple, nécessitent des traitements thermiques à une température de 1100 C, voire supérieure à 1200 C, provoquant la formation de lignes de glissement, notamment près des zones de 30 contact entre le substrat et le support maintenant le substrat lors des traitements thermiques.
Ainsi, un support annulaire fait typiquement apparaître les lignes de glissement à la périphérie du substrat, tandis qu'un support à trois points d'appui les fait apparaître dans les zones d'appui du substrat disposées en regard des points d'appui. Les lignes de glissement détériorent la qualité de la couche mono-cristalline de silicium sur isolant et par conséquent des composants électroniques qui sont réalisés ultérieurement. De tels défauts ne sont pas uniquement observés sur des hétéro-structures de type SOI mais également sur d'autres types de substrats, par exemple des substrats homogènes mono-cristallins en silicium.
Afin de maintenir une bonne qualité des substrats commercialisés, il est usuel d'examiner la surface de ces substrats pour détecter les éventuelles lignes de glissement apparues lors de leur fabrication. La détection fiable et rapide de la totalité des lignes de glissement par une technique de détection unique s'avère très difficile En effet, en utilisant plusieurs techniques communément utilisées dans l'industrie et en comparant les résultats, on s'aperçoit qu'aucune technique ne permet d'identifier toutes les lignes de glissement, et notamment celles disposées à la périphérie du substrat. Les techniques qui se basent sur une détection de faisceaux de lumière réfléchie et/ou diffusée à la surface du substrat ne peuvent pas opérer en marge du substrat où la plaque présente une tombée de bord qui ne permet pas de récolter la lumière, et donc de réaliser la mesure. Le substrat n'est donc pas analysé à sa périphérie sur plusieurs millimètres. On cherche donc à concevoir un outil de détection permettant d'identifier à lui tout seul et en une seule mesure toutes les lignes de glissement et d'autres sortes de défauts détectables par voie optique comme des trous présents dans la surface etc.... Il existe des dispositifs puissants et complexes de laboratoire, permettant certes, de détecter la quasi-totalité des défauts détectables par voie optique, comme les lignes de glissement ou des trous présents dans la surface etc... Cependant, ces dispositifs sont très onéreux et le débit des substrats analysés est limité à environ 7 substrats par heure.
Pour être compatible avec une production industrielle, il serait nécessaire de réaliser un débit de 50 voire 100 substrats par heure. La plupart des procédés de détection des lignes de glissement sur de tels substrats consistent à projeter sur le substrat une lumière cohérente polarisée émise par une source laser et détecter par un photo détecteur la lumière réfléchie par le substrat. Lorsque le rayon incident se réfléchit sur la surface du substrat la lumière est diffusée par les défauts. Cette lumière ainsi diffusée est détectée et quantifiée par le photo détecteur. De tels procédés sont par exemple décris dans les brevets japonais JP4042945 10 et JP60122358. Ces procédés présentent l'inconvénient de nécessiter un temps de traitement particulièrement long et une mauvaise efficacité. En effet, ces procédés ne permettent pas de détecter des lignes de glissement de faible amplitude. En particulier ces procédés ne permettent pas de détecter des lignes de glissements 15 présentes sur les bords du substrat (dont la tombée ne permet de collecter correctement la lumière réfléchie) alors que c'est sur les bords que les lignes de glissement sont particulièrement fréquentes. On connaît, par ailleurs, le brevet japonais JP3150859 qui décrit un procédé de détection des lignes de glissement d'un substrat semi-conducteur dans lequel ledit 20 substrat est placé sous un microscope à interférence différentielle muni d'une caméra de télévision connectée à un convertisseur. Ledit convertisseur transforme le signal vidéo de la caméra sous la forme d'un courant électrique qui est comparé à un courant seuil de détection de défaut. Afin de contrôler l'ensemble de la surface du substrat, ce dernier est déplacé suivant au moins deux directions orthogonales à l'axe 25 du microscope. Ce procédé présente l'inconvénient de ne permettre qu'une détection des lignes de glissement de grande taille. De surcroît, le temps de traitement d'un substrat suivant ce procédé est également long de sorte que le débit des substrats analysés est limité. 30 Par ailleurs, tous ces procédés ne permettent pas de détecter efficacement des zones dites non-transférées (ZNT) qui sont susceptibles d'apparaître au cours d'un procédé de fabrication comportant une étape de transfert d'une couche puis une étape de détachement suivant le procédé SmartCutTM. Ces zones ZNT sont bien connues de l'homme de l'art et correspondent à des régions où le collage moléculaire est moins efficace que le mécanisme de détachement, et conduit donc à une absence de transfert de couche au niveau de ces régions. Les zones ZNT en bord de substrat ne sont pas toujours détectées, notamment celles disposées dans une zone d'exclusion de la mesure due à la tombée de bord du substrat. On constate également qu'au delà d'une certaine taille, les zones ZNT ne sont pas très bien détectées par ces techniques.
L'un des buts de l'invention est donc de remédier à tous ces inconvénients en proposant un procédé de détection de défauts de surface d'un substrat semi-conducteur et un dispositif mettant en oeuvre ledit procédé de conception simple, peu onéreuse et procurant une détection rapide, inférieure à 30 secondes, des lignes de glissement de très petite dimension.
A cet effet, et conformément à l'invention, il est proposé un procédé de détection de défauts de surface, tels que les défauts de type lignes de glissement , sur un substrat destiné à être utilisé en électronique, optoélectronique ou analogue ; ledit procédé est remarquable en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de : - projection sur le substrat d'une mire constituée d'une alternance de franges de lumière et de bandes sombres, de manière à générer des franges réfléchies par la surface du substrat, - déplacement relatif de la mire et du substrat suivant au moins une direction, de manière à déplacer les franges de la mire sur le substrat, - acquisition, par un capteur, d'une séquence d'au moins trois images de la 25 mire réfléchie par le substrat, les images correspondant au déplacement des franges de la mire, - détermination de la pente de la surface du substrat à partir des déplacements des franges de la mire, et -détermination de la présence d'un défaut de surface sur le substrat à partir 30 des variations de la pente de la surface du substrat.
De préférence, les franges de la mire sont parallèles et s'étendent parallèlement à un premier axe cristallin principal du substrat et/ou parallèlement à un second axe cristallin principal du substrat. De manière avantageuse, une première séquence d'images est acquise en projetant une mire dont les franges sont parallèles et s'étendent parallèlement au premier axe cristallin principal du substrat, lesdites franges étant déplacées suivant une direction perpendiculaire à l'orientation des franges, et une seconde séquence d'images est acquise en projetant une mire dont les franges sont parallèles et s'étendent parallèlement au second axe cristallin principal du substrat, lesdites franges étant déplacées suivant une direction perpendiculaire à l'orientation des franges. Accessoirement, le procédé suivant l'invention comporte une étape de détermination de la localisation spatiale des défauts déterminés à partir des variations de la pente de surface du substrat.
La détermination de la localisation spatiale des défauts est obtenue en déterminant les points de la surface du substrat présentant un rayon de courbure supérieur ou égal à une valeur seuil déterminée et/ou présentant une distribution spatiale statistiquement différente de la moyenne du substrat. Cette localisation spatiale des défauts est déterminée à partir d'un point de référence du substrat. A cet effet, le substrat consiste en un disque plat comportant à sa périphérie une encoche radiale formant le point de référence. Par ailleurs, le procédé suivant l'invention comporte avantageusement une étape de détermination de la nature des défauts de surface détectés.
La détermination de la nature des défauts de surface est obtenue en déterminant l'amplitude et/ou la longueur et/ou la forme et/ou l'orientation de chaque défaut de surface détecté. De plus, la mire et/ou le substrat est déplacée dans deux directions orthogonales.
Un autre objet de l'invention concerne un dispositif pour la détection de défauts de surface, tels que les défauts de type lignes de glissement , sur un substrat destiné à être utilisé en électronique, opto-électronique ou analogue ; ledit dispositif est remarquable en ce qu'il comporte des moyens de projection sur ledit substrat d'une mire constituée d'une alternance de franges de lumière continue et de bandes sombres, des moyens de déplacement relatif de la mire et du substrat suivant au moins une direction, au moins un capteur apte à enregistrer les déplacements des franges réfléchies par le substrat, des moyens de détermination de la pente de la surface du substrat à partir des déplacements des franges de la mire, et des moyens de détermination de la présence d'un défaut de surface sur le substrat à partir des variations de la pente de la surface du substrat.
Lesdits moyens de projection de la mire consistent en un écran recevant une image comportant une succession de franges lumineuses et de bandes sombres. Par ailleurs, lesdits moyens de déplacement relatif de la mire et du substrat consistent en un algorithme de traitement du signal vidéo transmis à l'écran de manière à décaler les franges de lumière et les bandes sombres, le décalage étant compris entre un demi et plusieurs pixels, à des intervalles de temps réguliers ou irréguliers, l'écran, le substrat et le capteur étant fixes. Ledit capteur consiste de préférence en une caméra numérique comportant un capteur CCD. Lesdits moyens de détermination de la pente et/ou de la courbure de la surface du substrat consistent en un algorithme apte à calculer le décalage de phase des franges de la mire en chaque point de la surface du substrat à partir du signal transmis par le capteur. Lesdits moyens de détermination de la présence d'un défaut de surface consiste en un second algorithme apte à calculer les variations de pente et/ou de courbure en chaque point de la surface du substrat à partir des décalages de phases calculés par le premier algorithme. Accessoirement, le dispositif suivant l'invention comporte des moyens de détermination de la localisation spatiale des défauts sur la surface du substrat. Lesdits moyens de détermination de la localisation spatiale des défauts consiste en un algorithme apte à calculer l'abscisse et l'ordonnée par rapport à un point de référence solidaire du substrat de chaque point de la surface dudit substrat présentant un rayon de courbure supérieur ou égal à une valeur seuil déterminée et/ou présentant une distribution spatiale statistiquement différente de la moyenne du substrat. Afin d'éviter tout dépôt de poussière sur le substrat, le dispositif comporte avantageusement des moyens pour générer un flux laminaire d'un fluide parallèlement à la surface du substrat et/ou des moyens pour supporter ledit substrat verticalement. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, du procédé de détection de défauts de surface d'un substrat et du dispositif mettant en oeuvre ledit procédé conforme à l'invention, à partir des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique du dispositif pour la détection de défauts de surface d'un substrat suivant l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique de la mire du dispositif 15 conforme à l'invention, - la figure 3 est une vue de dessus du substrat muni d'un point de référence pour la détermination de la position des défauts détectés suivant l'invention, - la figure 4 est un graphique représentant la distribution de l'intensité de la 20 lumière de la mire représentée sur la figure 2 - la figure 5 est un graphique représentant une variante de la distribution de l'intensité de la lumière de la mire du dispositif conforme à l'invention, - la figure 6 est un graphique représentant une seconde variante de la distribution de l'intensité de la lumière de la mire du dispositif conforme à l'invention 25 - la figure 7 est un diagramme des étapes du procédé de détection des défauts d'un substrat conforme à l'invention. En référence aux figures 1 et 2, le dispositif suivant l'invention comporte des moyens de projection 1 sur un substrat 2 d'une mire 3 constituée d'une alternance de franges 4 de lumière continue et de bandes sombres 5, ladite mire 3 étant 30 représentée sur la figure 2.
Le substrat 2 est positionné sur un support, non représenté sur les figures, de type annulaire, ou de type à trois ou quatre points d'appui pour un substrat d'un diamètre de 300mm par exemple. On observera que, dans cet exemple particulier de réalisation de l'invention, les franges 4 de lumière et les bandes sombres 5 présentent sensiblement la même largeur ; toutefois, il est bien évident que les franges 4 de lumière et les bandes sombres 5 peuvent présenter des largeurs respectives quelconques sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ces moyens de projection 1 sont constitués d'un écran 6, tel qu'un écran plasma ou LCD, suivant l'acronyme anglo-saxon Liquid Crystal Display , par exemple, positionné au dessus dudit substrat 2 à proximité de la normale audit substrat 2, connecté à des moyens d'émission d'un signal visuel, tel qu'un ordinateur 7 par exemple, et recevant un signal visuel comportant une succession de franges lumineuses 4 et de bandes sombres 5.
On utilise de préférence un écran LCD de type 50 pouces. En effet, l'homogénéité des pixels des écrans LCD s'avère plus adaptée à la détection des lignes de glissement que celle des pixels des écrans plasma. La distance entre un tel écran 6 et un substrat 2 d'un diamètre de 300mm est par exemple de 60cm. L'écran 6 peut également être remplacé par un écran de projection sur lequel on projette une mire avec un projecteur. Dans tous les cas, l'écran 6 est de préférence disposé perpendiculairement à l'axe optique pour obtenir une résolution homogène sur le substrat entier. La mire 3 correspond à une lumière structurée dans le plan de l'écran 6. Dans l'exemple de réalisation de la mire 3 représentée sur la figure 2, la distribution de l'intensité I(x) perpendiculairement aux franges est globalement crénelée (figure 6), c'est-à-dire que l'intensité bascule périodiquement entre 0 et 100% De préférence, la mire 3 est constituée par des franges parallèles, où la distribution de l'intensité I(x) perpendiculairement aux franges est approximativement 30 sinusoïdale (figure 4).
On observera que lorsque la période de la sinusoïdale correspond à une dizaine de pixels d'un écran 6, la distribution de l'intensité prend l'allure correspondant à la figure 5. Dans cet exemple de réalisation, on utilise de préférence des franges 4 très fines, correspondant par exemple à une dizaine de pixels de l'écran 6. Avec un écran 6 de 1000 pixels, ceci correspond à une centaine de franges lumineuses 4 qui sont réfléchies par le substrat 2. Il va de soi que lesdits moyens de projection 1 pourront être substitués par tout autre moyen de projection équivalent apte à projeter sur le substrat une mire 3 constituée d'une alternance de franges 4 de lumière continue et de bandes sombres 5. Ces moyens pourront par exemple consister en une source de lumière continue et sinusoïdale, i.e. une lumière non cohérente, et en une grille positionnée entre ladite source de lumière et le substrat ou bien encore en une source lumineuse cohérente comportant deux ondes sphériques procurant par interférence entre lesdites ondes des franges sinusoïdales. Le dispositif comporte, par ailleurs, des moyens de déplacement relatif de la mire 3 et du substrat 2 suivant au moins une direction. Dans cet exemple particulier de réalisation, lesdits moyens de déplacement consistent avantageusement en un algorithme de traitement du signal vidéo transmis à l'écran 6 de manière à décaler les franges 4 de lumière et les bandes sombres 5 d'un demi, d'un ou de plusieurs pixels à des intervalles de temps réguliers ou irréguliers. En effet, la période des franges n'est pas nécessairement commensurable avec les pixels. De préférence, la mire 3 est déplacée d'un seul pixel. Dans le cas de franges lumineuses 4 ayant une intensité sinusoïdale avec un pas de dix pixels à l'écran, on 25 enregistre ainsi dix images différentes. Ladite mire 3 peut être déplacée soit pas à pas, c'est-à-dire par un déplacement discret, soit de manière continue dans une ou plusieurs directions. En référence à la figure 1, le dispositif suivant l'invention comporte un capteur 8 en vu d'enregistrer notamment des images des franges 4 réfléchies par le substrat 2 30 et leurs déplacements. Ce capteur 8 consiste avantageusement en une caméra numérique comportant un capteur de type CCD suivant l'acronyme anglo-saxon 2914422 i0 Charge-Coupled Device de 11 millions de pixels. La caméra est accommodée sur le substrat 2 et non sur l'image miroir de l'écran se réfléchissant dans le substrat 2. Une telle caméra permet d'effectuer une prise d'image en 500ms, puis de transférer les données à l'ordinateur en 500ms environ. Ainsi, en une seconde on acquiert une 5 image suffisamment précise pour pouvoir résoudre les lignes de glissement avec le procédé selon l'invention. Pour une séquence de dix images, l'acquisition des données dure donc environ dix secondes. Il est ainsi possible de traiter deux voire trois substrats par minute et, ainsi, plus de cent substrats par heure. Ce capteur 8 est connecté à l'ordinateur 7 qui reçoit les informations relatives 10 aux images réfléchies par le substrat 2 afin de les traiter. On observera que plus la résolution du capteur 8 est haute plus le dispositif suivant l'invention pourra détecter des défauts de surfaces du substrat de petite taille. Par ailleurs, on notera que dans cet exemple particulier de réalisation, l'écran 6, le substrat 2 et le capteur 8 sont fixes de sorte que le dispositif ne génère pas de 15 vibration, n'est pas source de contamination liées au frottement de pièces, et ne se dérègle pas. Par ailleurs, le dispositif est peu sensible aux vibrations. Ces informations sont traitées par des moyens de détermination de la courbure de la surface du substrat 2 à partir des déplacements des franges 4 de la mire 3. Ces moyens de détermination de la courbure de la surface du substrat 2 20 consistent en un algorithme enregistré sur un support de l'ordinateur 7 et apte à calculer le décalage de phase des franges 4 de la mire 3 en chaque point de la surface du substrat 2 à partir du signal transmis par le capteur 8 puis à en déduire le rayon courbure audit point de la surface du substrat 2. Le dispositif comporte par ailleurs des moyens de détermination de la présence d'un défaut de surface sur le substrat 2 à partir des variations de la pente de la surface du substrat. Ces moyens de détermination de la présence d'un défaut de surface consistent en un second algorithme enregistré sur un support de l'ordinateur 7 et apte à calculer les valeurs de pente en chaque point de la surface du substrat à partir des décalages de phases calculés par le premier algorithme.
De manière particulièrement avantageuse, le dispositif suivant l'invention comporte des moyens de détermination de la localisation spatiale des défauts sur la 2914422 Il surface du substrat 2. Lesdits moyens de détermination de la localisation spatiale des défauts consiste en un algorithme apte à calculer l'abscisse et l'ordonnée par rapport à un point de référence solidaire du substrat 2 de chaque point de la surface dudit substrat 2 présentant un rayon de courbure supérieur ou égal à une valeur seuil 5 déterminée. Selon une variante d'exécution, lesdits moyens de détermination de la localisation spatiale des défauts pourront consister en un algorithme apte à calculer l'abscisse et l'ordonnée par rapport à un point de référence solidaire du substrat 2 de chaque point de la surface dudit substrat 2 présentant une distribution locale de la 10 pente statistiquement différente de la distribution de la pente du reste du substrat 2. Dans l'exemple de réalisation suivant l'invention, en référence à la figure 3, le substrat 2 consiste en un substrat semi-conducteur de type SOI selon l'acronyme anglo-saxon Silicium On Insulator et présente une forme de disque muni d'une encoche 9 radiale à sa périphérie. Cette encoche 9 forme le point de référence d'un 15 repère orthonormé dans lequel les défauts détectés 10 à la surface dudit substrat 2 peuvent être localisés. Accessoirement, le dispositif suivant l'invention comporte des moyens de détermination de la nature des défauts de surface consistant en un algorithme enregistré sur un support de l'ordinateur 7 et apte à calculer l'amplitude et/ou la 20 longueur et/ou la forme et/ou l'orientation de chaque défaut 10 de surface détecté puis à comparer ces valeurs avec celles d'une base de données. Ainsi, le dispositif permet de détecter et de distinguer plusieurs types de défauts de surface, notamment des micro-défauts, par exemple cristallins, tels que des lignes de glissement à la périphérie du substrat ou des impacts du support dans des zones 25 disposées à mi-chemin entre le centre et le bord du substrat, dont les dimensions sont de l'ordre de plusieurs centaines de micromètres pour la longueur et de l'ordre du nanomètre pour la profondeur. Le dispositif permet également de détecter des zones dites non-transférées (ZNT) apparaissant lors d'un procédé de fabrication comportant une étape de transfert d'une couche puis une étape de détachement 30 suivant le procédé SmartCutTM Afin de limiter le dépôt de poussières sur le substrat 2 et les contraintes gravitationnelles susceptibles de procurer une déformation du substrat 2, qui peuvent altérer la détection des défauts 10, ledit substrat 2 pourra avantageusement être positionné verticalement par tout moyen approprié bien connu de l'Homme du métier.
Par ailleurs, le dispositif suivant l'invention, pourra avantageusement comprendre des moyens pour générer un flux, de préférence laminaire, d'un fluide pour minimiser les contaminations du substrat par les poussières, le substrat 2 s'étendant de préférence dans le flux ou à proximité et parallèlement à ce dernier. On expliquera maintenant le fonctionnement du dispositif suivant l'invention en référence aux figures 1 à 4. Une mire 3, constituée de franges 4 dont l'intensité lumineuse présente une distribution sinusoïdale sur l'axe perpendiculaire aux franges (figure 4) est projetée, dans une étape 100 (figure 7), sur le substrat 2 de manière à générer des franges réfléchies par la surface dudit substrat.
L'intensité de l'image réfléchie par le substrat peut s'écrire sous la forme : I=10(1+Aocos(4+x)) Où Io, Ao, 1 et x sont des inconnues et représentent respectivement l'intensité moyenne de l'image réfléchie par le substrat 2, le contraste des franges 4, l'angle de phase et une coordonnée spatiale d'une première direction prédéterminée.
Afin de déterminer ces valeurs en chaque point de l'image réfléchie, on opère, dans une étape 105, un déplacement relatif de la mire 3 et du substrat 2 suivant au moins une direction, de manière à déplacer les franges 4 de la mire 3 sur le substrat 2, puis on enregistre, dans une étape 110, les déplacements des franges 4 réfléchies par le substrat 2 au moyen du capteur 8, afin de déterminer l'intensité moyenne Io, le contraste Ao et la phase c de l'image réfléchie en chaque point de l'image. Afin de déterminer l'intensité moyenne Io, le contraste Ao et la phase c de l'image réfléchie en chaque point de l'image, il est nécessaire d'acquérir une séquence d'images. La séquence d'images comporte de préférence entre trois et dix images. De préférence, deux séquences d'images sont acquises en utilisant pour une 30 première séquence d'images une mire 3 comprenant des franges 4 parallèles s'étendant dans une première direction, lesdites franges 4 étant déplacées orthogonalement à la direction desdites franges 4, et pour une seconde séquence d'images une mire 3 comprenant des franges 4 parallèles s'étendant dans une direction perpendiculaire à la direction des franges 4 de la première séquence d'images, lesdites franges 4 étant déplacées orthogonalement à la direction desdites franges 4. De manière particulièrement avantageuse, la et/ou les séquences d'images sont acquises en projetant une mire 3 dont les franges 4 s'étendent parallèlement et/ou perpendiculairement à un axe cristallin principal du substrat 2. Ledit axe cristallin du substrat peut être matérialisé par une encoche 9 radiale à la périphérie dudit substrat 2. Il est ainsi possible d'utiliser plusieurs séquences d'images, chaque séquence utilisant une mire 3 dont les franges 4 sont parallèles à un des axes cristallins principaux du substrat 2. De préférence, on enregistre une séquence de dix images par axe. Une telle disposition permet de détecter plus efficacement les lignes de glissement apparues sur unsubstrat monocristallin, lesdites lignes de glissement qui présentent une longueur de l'ordre de plusieurs centaines de microns substantiellement supérieure à leur largeur, à l'échelle atomique, étant généralement alignées avec l'axe cristallin du substrat 2. Ainsi, une séquence de trois images est suffisante pour déterminer avec précision les déplacements des franges 4 puis la présence ainsi que la localisation des défauts 10 sur le substrat comme on le verra plus loin. On détermine alors, dans une étape 115, la courbure de la surface du substrat 2 à partir des déplacements des franges 4 de la mire 3. On notera que la courbure en chaque point de la surface du substrat 2 est calculée en déterminant le champ des pentes locales à partir des mesures de la phase des images réfléchies à partir des déplacements des franges 4 de la mire 3 puis en dérivant ledit champ des pentes locales. On entend par pente locale la tangente locale à la surface et par courbure le rayon de courbure local.
Dans une étape 120, on détecte au moins un défaut de surface sur le substrat 2 à partir des variations de la courbure de la surface du substrat 2 calculée précédemment. De manière avantageuse, cette étape 120 de détection d'au moins un défaut se décompose en une première étape 125 pour déterminer des points de la surface du substrat 2 présentant un rayon de courbure supérieur ou égal à une valeur seuil déterminée et/ou une distribution locale de la courbure statistiquement différente de la distribution de la courbure du reste du substrat 2 et en une seconde étape 130 de détermination de la localisation spatiale des défauts 10 à partir des variations de la pente et/ou de la courbure de surface du substrat 2. Cette localisation spatiale des défauts 10 est déterminée à partir d'un point de référence du substrat 2 comme décrit précédemment. En l'espèce, en référence à la figure 3, le substrat 2 consiste en un disque plat comportant à sa périphérie une encoche 9 radiale formant le point de référence.
Accessoirement, le procédé suivant l'invention peut comporter une étape 135 de détermination de la nature des défauts de surface détectés qui est obtenue en déterminant l'amplitude et/ou la longueur et/ou la forme et/ou l'orientation de chaque défaut de surface détecté dans une étape 140 puis en comparant l'amplitude et/ou la longueur et/ou la forme et/ou l'orientation de chaque défaut de surface détecté avec une base de données afin de déterminer la nature des défauts de surface détectés dans une étape 145. Le déplacement relatif de la mire 3 et du substrat 2 peut être réalisé suivant deux directions orthogonales. On observera que le procédé suivant l'invention ainsi que le dispositif mettant en oeuvre ledit procédé sont particulièrement adaptés à la détection de micro-défauts sur des substrats mono-cristallins notamment en utilisant des franges 4 parallèles alignées avec le réseau cristallin du substrat. Par ailleurs, les lignes de glissement ressortent ainsi mieux que les rayures superficielles du substrat 2 qui sont, bien entendu, indépendantes des axes cristallins 3o de ce dernier.
De préférence, le procédé selon l'invention comporte l'analyse de la surface entière du substrat 2 jusqu'à sa périphérie, en une seule séquence d'images de type pleine plaque , notamment avec un débit de l'ordre de 100 substrats par heure. Dans ces conditions, le procédé selon l'invention permet d'obtenir une haute résolution lors de la détection de défauts peu profonds, c'est-à-dire des défauts présentant une profondeur de l'ordre de quelques nanomètres. Accessoirement, on notera que la face arrière du substrat pourra également être analysée. A cet effet, le dispositif pourra comprendre un second écran projetant une mire sur la face arrière dudit substrat et un second capteur, les deux faces dudit substrat étant analysées simultanément. Selon une variante d'exécution, le dispositif pourra comprendre des moyens pour retourner le substrat, tel qu'une pince robotisée par exemple saisissant ledit substrat à sa périphérie, les deux faces du substrat étant alors analysées successivement Enfin, il est bien évident que les exemples que l'on vient de donner ne sont que 15 des illustrations particulières en aucun cas limitatives quant aux domaines d'application de l'invention.

Claims (4)

REVENDICATIONS
1 - Procédé de détection de défauts de surface, tels que les défauts de type lignes de glissement , sur un substrat (2) destiné à être utilisé en électronique, optoélectronique ou analogue, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes de : - projection sur le substrat (2) d'une mire (3) constituée d'une alternance de franges (4) de lumière et de bandes sombres (5), de manière à générer des franges réfléchies par la surface du substrat (2), - déplacement relatif de la mire (3) et du substrat (2) suivant au moins une direction, de manière à déplacer les franges (4) de la mire (3) sur le substrat (2), - acquisition, par un capteur (8), d'une séquence d'au moins trois images de la mire réfléchie par le substrat (2), les images correspondant au déplacement des franges (4) de la mire (3), - détermination de la pente de la surface du substrat (2) à partir des déplacements des franges (4) de la mire (3), et -détermination de la présence d'un défaut de surface sur le substrat (2) à partir des variations de la pente de la surface du substrat (2).
2 - Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les franges (4) de la mire (3) sont parallèles et s'étendent parallèlement à un premier axe cristallin principal du substrat (2).
3 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les franges (4) de la mire (3) sont parallèles et s'étendent parallèlement à un second axe cristallin principal du substrat (2).
4 - Procédé suivant les revendications 2 et 3 caractérisé en ce qu'une première séquence d'images est acquise en projetant une mire (3) dont les franges (4) sont parallèles et s'étendent parallèlement au premier axe cristallin principal du substrat (2), lesdites franges (4) étant déplacées suivant une directionperpendiculaire à l'orientation des franges (4), et une seconde séquence d'images est acquise en projetant une mire (3) dont les franges (4) sont parallèles et s'étendent parallèlement au second axe cristallin principal du substrat (2), lesdites franges (4) étant déplacées suivant une direction perpendiculaire à l'orientation des franges (4). -Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détermination de la localisation spatiale des défauts déterminés à partir des variations de la pente de la surface du substrat (2). 6 - Procédé suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la détermination de la localisation spatiale des défauts est obtenue en déterminant les points de la surface du substrat (2) présentant un rayon de courbure supérieur ou égal à une valeur seuil déterminée et/ou présentant une distribution spatiale statistiquement différente de la moyenne du substrat (2). 7 - Procédé suivant la revendication 6 caractérisé en ce que la localisation spatiale des défauts est déterminée à partir d'un point de référence (9) du substrat (2). 8 - Procédé suivant la revendication 7 caractérisé en ce que le substrat consiste en un disque plat comportant à sa périphérie une encoche radiale (9) formant le point de référence. 9 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en 25 ce qu'il comporte une étape de détermination de la nature des défauts de surface détectés. 10 - Procédé suivant la revendication 9 caractérisé en ce que la détermination de la nature des défauts de surface est obtenue en déterminant l'amplitude et/ou la 30 longueur et/ou la forme et/ou l'orientation de chaque défaut de surface détecté. 511 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que la mire (3) et/ou le substrat (2) est déplacée dans deux directions orthogonales. 12 - Dispositif pour la détection de défauts de surface, tels que les défauts de type lignes de glissement , sur un substrat (2) destiné à être utilisé en électronique, opto-électronique ou analogue, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de projection (1) sur ledit substrat (2) d'une mire (3) constituée d'une alternance de franges (4) de lumière continue et de bandes sombres (5), des moyens de déplacement relatif de la mire (3) et du substrat (2) suivant au moins une direction, au moins un capteur (8) apte à enregistrer les déplacements des franges (4) réfléchies par le substrat (2), des moyens de détermination de la pente de la surface du substrat (2) à partir des déplacements des franges (4) de la mire (2), et des moyens de détermination de la présence d'un défaut de surface sur le substrat (2) à partir des variations de la pente de la surface du substrat (2). 13 - Dispositif suivant la revendication 12 caractérisé en ce que les moyens de projection (1) de la mire (3) consistent en un écran (6) recevant une image comportant une succession de franges lumineuses (4) et de bandes sombres (5). 14 -Dispositif suivant la revendication 13 caractérisé en ce que les moyens de déplacement relatif de la mire (3) et du substrat (2) consistent en un algorithme de traitement du signal vidéo transmis à l'écran (6) de manière à décaler les franges (4) de lumière et les bandes sombres (5), le décalage étant compris entre un demi et plusieurs pixels, à des intervalles de temps réguliers ou irréguliers, l'écran (6), le substrat (2) et le capteur (8) étant fixes. 15 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 12 à 14 caractérisé en ce que le capteur (8) consiste en une caméra numérique comportant un capteur 30 CCD.16 -Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 12 à 15 caractérisé en ce que les moyens de détermination de la pente et/ou de la courbure de la surface du substrat (2) consistent en un algorithme apte à calculer le décalage de phase des franges (4) de la mire (3) en chaque point de la surface du substrat (2) à partir du signal transmis par le capteur (8). 17 - Dispositif suivant la revendication 16 caractérisé en ce que les moyens de détermination de la présence d'un défaut de surface consiste en un second algorithme apte à calculer les variations de pente et/ou de courbure en chaque point de la surface du substrat (2) à partir des décalages de phases calculés par le premier algorithme. 18 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 12 à 17 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détermination de la localisation spatiale des défauts sur la surface du substrat (2). 19 - Dispositif suivant la revendication 18 caractérisé en ce que lesdits moyens de détermination de la localisation spatiale des défauts consiste en un algorithme apte à calculer l'abscisse et l'ordonnée par rapport à un point de référence (9) solidaire du substrat (2) de chaque point de la surface dudit substrat (2) présentant un rayon de courbure supérieur ou égal à une valeur seuil déterminée et/ou présentant une distribution spatiale statistiquement différente de la moyenne du substrat (2). 20 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 12 à 19 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour générer un flux laminaire d'un fluide parallèlement à la surface du substrat (2). 21 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 12 à 20 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour supporter le substrat (2) verticalement.
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