FR3050023A1 - Procede et systeme d'inspection et de mesure optique d'une face d'un objet - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un procédé (100) d'inspection et de mesure d'une face d'un objet comprenant au moins deux surfaces décalées en profondeur l'une par rapport à l'autre, lesdites surfaces formant en particulier une marche ou une tranchée sur/dans ladite face, ledit procédé (100) comprenant les étapes suivantes : - mesure (102) d'un signal interférométrique, dit signal mesuré, en plusieurs points, dits de mesure, de ladite face inspectée ; - pour au moins un point de mesure, extraction (108) du signal mesuré relativement à au moins une, en particulier à chaque, surface, ladite extraction (108) fournissant pour ledit point de mesure un signal interférométrique, dit individuel, pour ladite surface ; - analyse (110) profilométrique des signaux individuels, de manière indépendante pour chaque surface. Elle concerne également un système d'inspection et de mesure d'une face d'un objet mettant en œuvre un tel procédé.

Description

« Procédé et système d'inspection et de mesure optique d'une face d'un objet »
Domaine technique
La présente invention concerne un procédé d'inspection et de mesure optique d'une face d'un objet, en particulier pour imager des motifs présents sur ladite face. Elle concerne également un système d'inspection d'une face d'un objet mettant en œuvre un tel procédé.
Le domaine de l'invention est plus particulièrement, mais de manière non limitative, celui de la profilométrie optique.
Etat de la technique
La profilométrie optique permet d'inspecter une face d'un objet en vue notamment de détecter et d'imager des motifs, tels que par exemple des marches ou des tranchées présentes sur ladite face.
Elle est basée sur la mesure, puis l'étude, d'un signal interférométrique obtenu entre un rayonnement optique de référence et un rayonnement optique d'inspection issu d'une même source, envoyé vers la face inspectée et réfléchi par ladite face. En faisant varier relativement le chemin optique des rayonnements de référence ou d'inspection, il est possible de déterminer à partir de l'analyse de franges d'interférences la différence de longueur du chemin optique parcouru par le rayonnement optique d'inspection réfléchi relativement à celle du chemin optique du rayonnement de référence, et en déduire la profondeur ou la hauteur de la face inspectée en chaque point de mesure pour détecter et imager les motifs présents sur ladite face.
Cependant, les techniques actuelles de profilométrie optique sont limitées en résolution latérale par la résolution du système optique d'imagerie qui permet d'imager la surface de l'objet et les franges d'interférences. En particulier, elles ne permettent pas d'inspecter ou d'effectuer des mesures sur des motifs étroits de dimensions caractéristiques proches de la limite de résolution du système optique, même avec un objectif à fort coefficient d'agrandissement tel qu'un objectif 50x. Dans ce cas, le signal interférométhque obtenu ne peut pas être exploité convenablement car les informations relatives à deux surfaces adjacentes de profondeurs différentes, telle que par exemple les deux surfaces d'une tranchée ou d'une marche, sont systématiquement mélangées entre-elles.
Un but de la présente invention est de proposer un procédé et un système d'inspection et de mesure d'une face d'un objet plus précis.
Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un système d'inspection et de mesure d'une face d'un objet permettant de détecter et d'imager avec précision des motifs étroits sans utilisation de moyens optiques onéreux.
Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un système d'inspection et de mesure d'une face d'un objet permettant de détecter et d'imager avec précision des motifs étroits dont les dimensions caractéristiques sont de l'ordre ou inférieures à la limite de résolution du système optique d'imagerie.
Il est aussi un but de la présente invention de proposer un procédé et un système d'inspection et de mesure d'une face d'un objet permettant d'imager des motifs étroits avec des appareils d'inspection actuels avec très peu, voire sans, modification de leur architecture matérielle.
Exposé de rinvention
Au moins un de ces objectifs est atteint avec un procédé d'inspection et de mesure d'une face d'un objet comprenant au moins deux surfaces décalées en profondeur l'une par rapport à l'autre, lesdites surfaces formant en particulier une marche ou une tranchée sur ou dans ladite face, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - mesure d'un signal interférométhque, dit signal mesuré, en plusieurs points, dits de mesure, de ladite face inspectée ; pour au moins un, en particulier chaque, point de mesure, extraction du signal mesuré relativement à au moins une, en particulier à chaque, surface, ladite extraction fournissant pour ledit point de mesure un signal interférométhque, dit individuel, pour ladite surface, en particulier pour chaque surface ; - analyse profilométrique des signaux individuels, de manière indépendante pour chaque surface.
Une telle étape d'extraction, proposée par le procédé selon l'invention est particulièrement intéressante lorsque le point de mesure se trouve au niveau d'une interface entre deux surfaces adjacentes de profondeurs différentes. En effet, dans ce cas, le signal interférométrique mesuré comporte, de manière mélangée, des informations relatives à chacune des surfaces adjacentes.
Le procédé selon l'invention propose ainsi d'isoler, de manière individuelle, l'information relative à chaque surface composant la face inspectée, en sélectionnant dans le signal interférométrique mesuré, la partie dudit signal mesuré correspondant à chaque surface, avant l'étape d'analyse profilométrique. Une fois isolé, chaque signal interférométrique individuel peut être analysé suivant une technique de profilométrie connue.
Ainsi, le procédé selon l'invention permet de diminuer, voire d'annuler les mélanges d'informations relatives à deux surfaces adjacentes de profondeurs différentes, en particulier à l'interface de ces deux surfaces, ce qui permet de réaliser une inspection plus précise d'une face d'un objet.
De plus, en diminuant les mélanges d'informations relatives à deux surfaces adjacentes de profondeurs différentes, en particulier au niveau de l'interface de ces deux surfaces, le procédé selon l'invention permet, avec un système optique d'imagerie et un capteur donné, d'imager des motifs de plus petites dimensions, et en particulier plus étroits, comparé aux procédés de l'état de la technique.
En outre, l'étape d'extraction peut être réalisée par traitement numérique ou analogique, et n'impacte pas, ou peu, les étapes de mesures des signaux. Par conséquent, le procédé selon l'invention peut être mis en œuvre par les dispositifs d'inspection ou de mesure actuels sans, ou avec très peu de, modification architecturale, en particulier de la partie optique de ces dispositifs.
En d'autres termes, le procédé selon l'invention permet de repousser la limite de résolution latérale imposée par le système optique d'imagerie et le capteur, en permettant l'inspection et la mesure dimensionnelle de motifs de dimensions caractéristiques de l'ordre ou inférieure à cette limite de résolution, qui ne pourraient pas être inspectées ou mesurés par ce système optique autrement. L'étape d'extraction peut être mise en œuvre pour tous les points de mesure.
Alternativement, l'étape d'extraction peut uniquement être mise en œuvre pour les points de mesure, se trouvant au niveau d'une interface entre deux surfaces adjacentes de profondeurs différentes.
Avantageusement, l'étape de mesure du signal interférométrique peut réaliser une mesure d'un signal interférométrique pour chaque pixel d'un capteur réalisant une mesure plein champ.
Dans ce cas, chaque pixel peut correspondre à un point de mesure pour lequel un signal interférométrique est mesuré.
Avantageusement, le procédé selon l'invention peut en outre comprendre une étape de construction, de manière indépendante, de chaque surface en fonction de l'analyse profilométrique des signaux individuels de ladite surface.
En effet, en exploitant la profondeur détectée dans chaque signal interférométrique individuel pour chaque point de mesure, il est possible de regrouper les signaux individuels relatifs à cette surface et de construire cette surface de manière indépendante.
Pour ce faire, chaque point de mesure est positionné à la profondeur détectée pour ledit point de mesure dans le signal interférométrique individuel relatif audit point de mesure.
Par ailleurs, le procédé selon l'invention peut en outre comprendre une étape de construction d'une représentation de la face inspectée, et en particulier une représentation tridimensionnelle de ladite face, comprenant les motifs se trouvant sur ladite face inspectée.
Une telle construction, en particulier tridimensionnelle, peut être réalisée par concaténation des valeurs de profondeur mesurées dans chaque signal individuel au niveau de chaque point de mesure, et ce pour l'ensemble des surfaces.
Autrement dit, une telle construction peut être réalisée par concaténation des points de mesure, aux profondeurs détectées dans les signaux interférométriques individuels pour l'ensemble des surfaces
Dans une version particulièrement avantageuse, l'étape de construction d'une représentation de la face inspectée peut être réalisée à partir des représentations individuelles des surfaces.
Dans ce cas, l'étape de construction peut comprendre, pour au moins un point de mesure, une itération des étapes suivantes : - détermination d'une valeur de qualité de signal, audit point de mesure, dans au moins deux représentations individuelles, et - attribution dudit point de mesure à l'une des surfaces, en fonction des valeurs de qualité de signal obtenues pour chacune desdites deux représentations individuelles.
En particulier ces étapes peuvent être réalisées pour au moins un, en particulier chaque, point de mesure attribué à deux surfaces adjacentes de profondeurs différentes. Dans ce cas, les représentations individuelles considérées sont celles desdites surfaces adjacentes.
Ainsi, le procédé selon l'invention permet de déterminer avec une plus grande précision, une représentation tridimensionnelle de la face inspectée.
En effet, il peut arriver qu'un point de mesure qui se trouve au niveau de l'interface entre deux surfaces adjacentes, de profondeurs différentes, soit attribué à chacune de ces deux surfaces. Dans ce cas, une représentation tridimensionnelle standard fera apparaître ledit point de mesure dans chacune de ces surfaces adjacentes. Ce qui serait erroné. Le procédé selon l'invention permet d'éviter une telle double attribution, en réalisant une discrimination basée sur la qualité du signal obtenue pour chacune des surfaces adjacentes, et attribuer le point de mesure à l'une uniquement des surfaces adjacentes.
Dans un mode de réalisation non limitatif, l'étape d'attribution peut être réalisée par une relation de comparaison prédéterminée prenant en compte : - les valeurs de qualité de signal de chaque représentation individuelle, et - un coefficient muitipiicateur appiiqué à une vaieur de quaiité de signai d'une représentation individueiie.
Ainsi, ie procédé seion i'invention permet d'attribuer un point de mesure à une surface iorsque, pour iedit point de mesure, ia quaiité du signai dans ia représentation individueiie d'une des surfaces est supérieure, éventueiiement d'un coefficient muitipiicateur, à ia vaieur de ia quaiité de signai dans ia représentation individueiie de i'autre des surfaces.
Suivant un exempie de réaiisation non iimitatif, ie coefficient muitipiicateur peut être déterminé empiriquement ou expérimentaiement.
Suivant un autre exempie de réaiisation non iimitatif, ie coefficient muitipiicateur peut être déterminé par apprentissage, par exempie à partir de mesures de référence sur des objets de caractéristiques connues.
Aiternativement ou en pius, ie coefficient muitipiicateur peut être fonction d'au moins un paramètre d'un capteur de mesure utilisé lors de l'étape de mesure. Un tel paramètre du capteur de mesure peut par exemple être une sensibilité du capteur ou une valeur d'incertitude de mesure dudit capteur, par exempie donnée par le fabriquant ou mesurée lors de tests préalables.
Alternativement ou en plus, le coefficient multiplicateur peut être déterminé en fonction d'au moins un paramètre de la face inspectée. Un tel paramètre de la face inspectée peut par exemple être une valeur de réflexion/réfraction du matériau utilisée, une valeur de différence de profondeur théorique entre deux surfaces adjacentes, une dimension caractéristique du motif, etc.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, pour au moins une surface, l'étape d'analyse profilométrique peut comprendre pour chaque signal individuel : - une transformée de Fourier dudit signal individuel ; et - une analyse de la phase de la transformée de Fourier obtenue.
En effet, la phase de la transformée de Fourier du signal interférométrique individuel d'une surface simple est linéaire, et l'analyse de cette phase permet de déduire précisément une information topographique. Par contre, il est à noter que cette méthode simple ne fonctionne pas avec un signal interférométrique qui comporte un mélange d'informations relatives à deux ou plusieurs surfaces adjacentes, car dans ce cas la phase de la transformée de Fourier du signal interférométrique mesuré ne présente pas une telle linéarité.
Dans une version du procédé selon l'invention, pour au moins une surface, l'étape d'extraction d'un signal mesuré relativement à ladite surface peut comprendre une sélection d'une portion dudit signal interférométrique mesuré comprenant une enveloppe correspondant à ladite surface dans ledit signal interférométrique mesuré. Cette enveloppe peut correspondre à une amplitude locale des franges ou des signaux d'interférences significative.
Une telle étape d'extraction est peu complexe à mettre en œuvre, nécessite peu de ressources et un temps de traitement très court.
En particulier, pour deux surfaces adjacentes de profondeurs différentes, l'étape de sélection peut avantageusement réaliser un découpage du signal interférométrique mesuré en deux portions comprenant chacune une enveloppe correspondant à une desdites surfaces dans ledit signal mesuré, le signal individuel pour chaque surface correspondant à une desdites portions.
Bien entendu, lorsque pour un point de mesure, il existe plus de deux surfaces adjacentes de profondeurs différentes, le découpage peut être réalisé en considérant les enveloppes adjacentes dans le signal mesuré deux à deux.
Un tel découpage est peu complexe à mettre en œuvre, nécessite très peu de ressources et un temps de traitement très court du signal interférométrique mesuré.
Suivant un mode de réalisation particulièrement préféré, le découpage du signal mesuré, pour deux enveloppes adjacentes, peut être réalisé en une position dudit signal mesuré : - se trouvant entre lesdites deux enveloppes adjacentes, et - sensiblement équidistante des positions desdites enveloppes adjacentes.
Les positions des enveloppes peuvent par exemple correspondre à leurs sommets respectifs.
Par exemple, si les enveloppes correspondantes à deux surfaces adjacentes sont séparées, dans le signal interférométrique mesuré, d'une distance de profondeur Δ, alors le signal interférométrique mesuré est découpé en deux en une position se trouvant, entre les deux enveloppes, à une distance Δ/2 de la position de chaque enveloppe.
Dans une version, la profondeur de chaque surface, et donc la position de chaque enveloppe dans le signal interférométrique mesuré, peut être préalablement renseignée, en particulier de manière approximative ou théorique, préalablement à l'inspection, par exemple par un concepteur ou un fabriquant de l'objet dont la face est inspectée.
La profondeur d'au moins une surface de la face inspectée peut être renseignée relativement à une autre surface de ladite face.
Alternativement ou en plus, le procédé selon l'invention peut comprendre, une étape d'estimation de la position, dans le signal interférométrique mesuré, d'au moins une enveloppe correspondant à une surface, préalablement à l'étape d'extraction.
Une telle étape d'estimation de la position d'une enveloppe peut être réalisée de différentes manières, par analyse du signal interférométrique mesuré.
En particulier, l'étape d'estimation de la position d'une enveloppe dans le signal interférométrique mesuré peut comprendre une étape de : - démodulation du signal interférométrique mesuré, et/ou - analyse de l'énergie du signal interférométrique mesuré, et/ou - analyse de contraste des franges du signal interférométrique mesuré.
Par exemple, dans le cadre d'une analyse d'énergie, la position d'une enveloppe dans le signal mesuré peut être détectée en détectant la position d'un maximum local de l'énergie du signal interférométrique mesuré.
Dans le cadre d'une analyse par démodulation, la position d'une enveloppe dans le signal mesuré peut être détectée en appliquant un filtre passe-bas au signal redressé. Ce filtre passe bas permet d'éliminer la composante haute fréquence du signal redressé, c'est-à-dire les franges, en ne gardant la composante basse fréquence, c'est-à-dire l'enveloppe du signal. Le signal redressé peut être obtenu par exemple avec un opérateur de valeur absolue, un seuillage à la valeur moyenne, une élévation au carré, ou une multiplication par une porteuse de même fréquence (démodulation synchrone).
Dans le cadre d'une analyse de contraste de frange, la position d'une enveloppe dans le signal mesuré peut être détectée en recherchant l'amplitude et/ou les sommets des franges d'interférences, par exemple avec des opérateurs de comparaison ou par dérivation.
Suivant un autre aspect de la même invention, il est proposé un système d'inspection et de mesure d'une face d'un objet comprenant au moins deux surfaces décalées en profondeur l'une par rapport à l'autre, lesdites surfaces formant en particulier une marche ou une tranchée sur ou dans ladite face, ledit système comprenant : - un dispositif de mesure d'un signal interférométrique, dit signal mesuré, en plusieurs points, dits de mesure, de ladite face inspectée ; et - un module de traitement des signaux interférométriques mesurés, configuré pour mettre en œuvre toutes les étapes du procédé selon l'invention.
La configuration du module de traitement peut être réalisée de manière électronique et/ou informatique, en particulier avec des instructions exécutables par un processeur ou une puce électronique, de type EEPROM par exemple.
Le module de traitement peut être intégré au dispositif de mesure, ou être externe au dispositif de mesure et relié audit dispositif de mesure de manière filaire ou sans fil.
Dans une version avantageuse, le dispositif de mesure peut comprendre un capteur interférométrique plein champ.
Dans ce cas, un point de mesure peut correspond à un pixel dudit capteur.
Le procédé et le système selon l'Invention peuvent chacun être utilisé pour l'inspection d'une face d'un élément semi-conducteur ou d'un wafer, en particulier pour la mesure de profondeur(s) de tranché(s) et/ou de hauteur(s) de marche(s) présente(s) sur ladite face, ou encore pour imager ladite face.
Plus généralement, le procédé et le système selon l'invention peuvent chacun être utilisé pour l'inspection d'une face d'un objet, en particulier pour la détection et/ou la caractérisation et/ou l'imagerie d'au moins un motif de ladite face.
Description des figures et modes de réalisation D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'exemples nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : - la FIGURE 1 est une représentation schématique d'un exemple de de réalisation non limitatif d'un procédé selon l'invention ; - les FIGURES 2a-2h sont des représentations schématiques d'un exemple d'inspection et de mesure non limitatif d'une face d'un objet tel qu'un wafer avec la présente invention, et en particulier avec le procédé de la FIGURE 1 ; et - la FIGURE 3 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un système selon l'invention.
Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détail structurel, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
La FIGURE 1 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un procédé selon l'invention.
Le procédé 100, représenté sur la FIGURE 1, comprend une étape 102 de mesure d'un signal interférométrique en plusieurs points de mesure sur une face d'un objet, par exemple à l'aide d'un capteur interférométrique plein champ. Dans ce cas, chaque pixel du capteur correspond à un point de mesure, et un signal interférométrique est mesuré par chaque pixel dudit capteur.
Le procédé 100 comprend en outre une phase 104 de traitement, réalisée pour chaque point mesure, c'est-à-dire pour chaque signal interférométrique mesuré.
La phase de traitement 104 comprend une étape 106 réalisant une estimation de la position de chaque enveloppe dans le signal interférométrique mesuré. Cette étape d'estimation 106 est réalisée par démodulation du signal interférométrique mesuré en appliquant un filtre passe bas sur le signal redressé après soustraction du fond (ou en effectuant une démodulation synchrone). Le fond est calculé en lissant le signal avec par une fenêtre de moyennage glissante suffisamment large. Le filtre passe bas permet de supprimer les composantes hautes fréquences du signal redressé tout en conservant la composante basse fréquence, c'est-à-dire l'enveloppe. Les maxima locaux du signal démodulé qui dépassent un seuil d'amplitude prédéterminé sont détectés et leur position mémorisée. Le seuil d'amplitude peut être choisi, par exemple, pour trouver un bon compromis entre un nombre de fausses détections et un nombre de non détection d'enveloppes, l'enjeu étant de détecter des signaux faibles sans que le bruit dans les signaux interférométriques n'entraine trop de fausses détections. Ce seuil de détection peut être fixe ou adaptatif en fonction, par exemple : - d'un critère lié à l'amplitude du signal démodulé (valeur crête, valeur efficace) sur tout le signal ou dans un voisinage ; et/ou - d'un critère lié à une mesure du bruit du signal interférométrique mesuré.
Le signal interférométrique est ensuite traité, lors d'une étape 108, en considérant que chaque enveloppe détectée lors de l'étape 106 correspond à une surface de profondeur différente. En particulier, le traitement consiste en un découpage du signal interférométrique en autant de portions qu'il y a d'enveloppes dans ledit signal interférométrique mesuré. Le découpage du signal interférométrique est réalisé entre les enveloppes adjacentes, prises deux à deux, en une position se trouvant sensiblement à égale distance de la position de chacun desdites deux enveloppes adjacentes. Par exemple, lorsque le signal interférométrique comprend N enveloppes Ek, avec l<k<N et Dk la position de l'enveloppe k dans ledit signal interférométrique mesuré, une première portion Pi comprenant l'enveloppe Ei est d'abord découpée en une position de découpe DDi se trouvant entre les positions Di et D2, et à égale distance des positions Di et D2. Puis, une deuxième portion P2 comprenant l'enveloppe E2 est découpée : cette deuxième portion correspond à la portion du signal interférométrique mesuré se trouvant entre la première position de découpe DDi et une deuxième position de découpe DD2 se trouvant entre les positions D2 et D3, à égale distance des positions D2 et D3, et ainsi de suite. La dernière portion Pn correspond à la portion du signal interférométrique mesuré se trouvant entre l'avant dernière position de découpe DDn-i et la fin du signal interférométrique mesuré.
Lorsque le signal interférométrique mesuré comprend uniquement deux enveloppes Ei et E2, alors il est découpé en deux portions en une position de découpe DDi se trouvant, entre les positions Di et D2, et à égale distance des positions Di et D2. La première portion Pi comprend le début du signal mesuré jusqu'à la position de découpe DDi et la deuxième portion P2 comprend la fin du signal mesuré à partir de la position de découpe DDi.
Chaque portion obtenue lors de l'étape de découpage forme un signal individuel pour chaque surface de la face inspectée.
Lors d'une étape 110, une analyse profilométrique de chaque signal individuel est réalisée pour détecter la position de la surface à laquelle correspond l'unique enveloppe contenue dans le signal individuel. Lors de cette étape 110 chaque signal individuel subit : - une transformée de Fourier dudit signal individuel ; et - une analyse de la phase de la transformée de Fourier obtenue.
Le domaine de fréquence où la phase de la transformée de Fourier est linéaire correspond au domaine de fréquence de la source lumineuse du profilomètre.
De plus, la profondeur de la surface au point de mesure correspondant peut être déduit de la pente de la phase dans ce domaine de fréquence ou à la valeur de la phase à la fréquence centrale de la source lumineuse du profilomètre.
La phase de traitement 104 se termine à l'étape 110.
Lors d'une étape 112, en fonction de l'analyse profilométrique des signaux individuels, une construction individuelle de chaque surface d'une profondeur donnée est réalisée par concaténation des points de mesure détectés à ladite profondeur.
Lors de la construction des surfaces de manière individuelle, il est possible et fréquent, en particulier dans le cas où on utilise un objectif à fort grandissement, tel qu'un 50x, qu'en un même point de mesure, deux différentes profondeurs soient détectées, et que par conséquent ce point de mesure soit attribué à deux surfaces de profondeurs différentes. Une telle situation a lieu notamment lorsque le point de mesure se trouve à la limite entre deux surfaces adjacentes de profondeurs différentes.
Lors d'une phase 114, une représentation tridimensionnelle de la face inspectée est réalisée.
Lors de cette phase 114, une étape 116 réalise une concaténation/fusion des représentations individuelles obtenues pendant l'étape 112, pour tous les points de mesure.
Lorsqu'un point de mesure litigieux, noté (i,j), est détecté comme appartenant à deux surfaces différentes, une étape 118 détermine la qualité Qi(i,j) et Q2(i,j) du signal de mesure individuel correspondant à la surface 1, respectivement à la surface 2. Cette mesure de qualité est obtenue à partir des maxima relevés sur le signal démodulé lors de l'étape de détection des interfaces/enveloppes (étape 106). Elle correspond par exemple à l'amplitude maximale de l'enveloppe de la surface considérée.
Une étape 120, réalise une attribution dudit point de mesure litigieux à l'une des deux surfaces par comparaison des qualités Qi(i,j) et QzCiJ)· Par exemple : - si Qi(i,j) < 3-Q2(i,j), alors le point de mesure (i,j) est attribué à la surface 2 ; et - si Qi(i,j) > 3-Q2(i,j), alors le point de mesure (i,j) est attribué à la surface 1.
Un coefficient de pondération, ou coefficient multiplicateur β est appliqué aux mesures de qualités pour effectuer la comparaison. Dans le mode de réalisation mis en œuvre, ce coefficient multiplicateur β est déterminé expérimentalement de sorte à compenser sensiblement la différence d'énergie lumineuse réfléchie par les différentes surfaces des motifs. En effet, le fond des motifs (surface 2 dans les exemples présentés) réfléchit en général naturellement moins la lumière que les surfaces supérieures (surface 1). On choisit ainsi un coefficient multiplicateur β >1, tel que par exemple β = 5.
Lors d'une étape 122, une représentation graphique de la face inspectée est réalisée.
Le procédé 100 peut en outre comprendre des étapes d'étude et de statistiques concernant des largeurs, des hauteurs, des profondeurs de motifs, tels que des marches ou des tranchées.
Les FIGURES 2a-2g donnent des représentations schématiques d'un exemple d'une face inspectée conformément au procédé selon l'invention, tel que par exemple le procédé 100 de la FIGURE 1.
En particulier, la face 200, représentée sur la FIGURE 2a, est une face d'un semi-conducteur comportant des marches 202 et des tranchées 204.
La FIGURE 2b est un exemple d'un signal d'interférence mesuré, par exemple à l'étape 102 du procédé 100 de la FIGURE 1, en un point 206 se trouvant à l'interface entre une marche 202 et une tranchée 204. L'axe des abscisses correspond à la profondeur et l'axe des ordonnées correspond l'échelle de valeur d'intensité de la caméra (les niveaux de gris de la caméra). Le signal d'interférence mesuré 208, représenté à la FIGURE 2b, comporte deux enveloppes : l'enveloppe 210i correspond à une marche 202 et l'enveloppe 21O2 correspond à une tranchée 204.
La FIGURE 2c est un exemple de deux signaux Individuels obtenus, par exemple à l'étape 108 du procédé 100 de la FIGURE 1, après découpage du signal 208 en une position de découpage 212, se trouvant entre les enveloppes 210i et 21O2, et équidistante des positions desdites enveloppes 21O1 et 21O2. Les signaux individuels 214i et 2142 comprennent chacune respectivement l'enveloppe 210i et l'enveloppe 21O2.
La FIGURE 2d est un exemple de deux signaux 216i et 2I62 représentant la phase de la transformée de Fourier, respectivement des signaux individuels 214i et 2142 de la FIGURE 2c, obtenus par exemple à l'étape 110 du procédé 100 de la FIGURE 1. On remarque que chaque signal 2I61 et 2162 comporte une zone, respectivement 218i et 2I82, où la phase est sensiblement linéaire. Chaque zone linéaire 218i et 2I82 permet de calculer la profondeur de la surface correspondante, à savoir, respectivement de la marche 202 ou de la tranchée 204, pour le point de mesure 206.
La figure 2d donne également un exemple d'un signal 2I63 représentant la phase de la transformée de Fourier du signal d'interférence mesuré 208. On constate que dans ce cas la phase ne comporte pas de zone linéaire permettant d'en déduire facilement une information de profondeur.
La FIGURE 2e est un exemple de représentation individuelle de chacune des surfaces, à savoir une représentation 218i de la surface formée par les marches 202 et une représentation 2I82 de la surface formée par les tranchées 204 et par la surface à l'extérieur du motif, obtenues par exemple à l'étape 112 du procédé 100 de la FIGURE 1. Tel que visible sur la FIGURE 2e, dans les représentations 2I81-2I82, certains points de mesure ont été attribués à la fois à la surface formée par les marches 202 et celle formée par les tranchées 204. En particulier, les points de mesure pour les tranchées 204 se trouvant entre les marches 202, ont été attribués à chaque surface, puisque la représentation 218i fait apparaître une surface continue entre les marches. 202.
La FIGURE 2f est un exemple de représentation à plat, et la FIGURE 2g est une représentation tridimensionnelle de la face inspectée 200, obtenue par exemple à l'étape 122 du procédé 100 de la FIGURE 1, après gestion des points litigieux à l'étape 120.
On peut constater notamment qu'on obtient une représentation du motif dans le plan avec une localisation des transitions meilleure que dans l'image d'origine de la Fig. 2a, et donc améliorée par rapport à la limite de résolution due au système d'imagerie. La représentation tridimensionnelle de la FIGURE 2g illustre la précision des mesures de profondeur obtenues en chaque point de mesure.
La FIGURE 2h donne une étude statistique sous forme d'histogramme portant sur l'ensemble des points de mesure, et la profondeur de ces points de mesure. Il permet notamment de voir la distribution de profondeur : - de la surface inférieure à l'extérieur du motif correspondant au pic 220i ;, - de la surface inférieure à l'intérieur des tranchées correspondant au pic 22O2 ; - de la surface supérieure correspondant au pic 22O3.
La FIGURE 3 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un système selon l'invention.
Le système 300, représenté sur la FIGURE 3, comprend une source de lumière 302, par exemple à base de diodes électroluminescentes ou de source halogène génère un faisceau d'illumination 304 dans des longueurs d'ondes visibles et/ou proche infrarouge. Ce faisceau d'illumination 304 est dirigé vers un interféromètre à plein champ 306 par un cube ou une lame séparatrice 308.
Dans l'interféromètre à plein champ 306, le faisceau d'illumination 304 est séparé en un faisceau de référence qui illumine un miroir de référence et un faisceau de mesure qui illumine une surface à inspecter, par exemple la surface 200 de la FIGURE 2a. La lumière réfléchie respectivement par la surface 200 et par le miroir de référence est redirigée vers un détecteur matriciel 310, par exemple de type CCD ou CMOS.
Le système 300 comprend des optiques et des lentilles, dont un objectif d'imagerie, agencés de sorte à imager la surface 200 sur le détecteur matriciel 310. Lorsque la différence de trajets optiques entre le faisceau de mesure et le faisceau de référence est inférieure à la longueur de cohérence de la source de lumière 302, des franges d'interférences dues aux interférences entre le faisceau de mesure et le faisceau de référence sont également visibles.
Il existe différentes sortes d'interféromètres à plein champ 306 utilisables dans le cadre de l'invention, qui sont bien connus de l'homme du métier et ne seront pas détaillés ici.
Le système 300 comprend en outre un module 312 électronique/informatique, tel qu'un processeur ou une puce électronique ou encore un ordinateur personnel par exemple, relié au détecteur matriciel 310, et configuré pour mettre en œuvre toutes les étapes du procédé selon l'invention, telles que par exemple les étapes 104-122 du procédé 100 de la FIGURE 1.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé (100) d'inspection et de mesure d'une face (200) d'un objet comprenant au moins deux surfaces (202,204) décalées en profondeur l'une par rapport à l'autre, lesdites surfaces formant en particulier une marche (202) ou une tranchée (204) sur ou dans ladite face (200), ledit procédé (100) comprenant les étapes suivantes : - mesure (102) d'un signal interférométrique (208), dit signal mesuré, en plusieurs points (206), dits de mesure, de ladite face (200) inspectée ; - pour au moins un point de mesure (206), extraction (108) du signal mesuré relativement à au moins une, en particulier à chaque, surface, ladite extraction (108) fournissant pour ledit point de mesure un signal interférométrique (214), dit individuel, pour ladite surface ; - analyse (110) profilométrique des signaux individuels (214), de manière indépendante pour chaque surface.
  2. 2. Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape (102) de mesure réalise une mesure d'un signal interférométrique pour chaque pixel d'un capteur (310) réalisant une mesure plein champ, chaque pixel correspondant à un point de mesure (206).
  3. 3. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape (112) de construction, de manière indépendante, de chaque surface en fonction de l'analyse profilométrique des signaux individuels (214) de ladite surface.
  4. 4. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape (114) de construction d'une représentation de la face inspectée (200).
  5. 5. Procédé (100) selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'étape (114) de construction d'une représentation de la face inspectée (200) est réalisée à partir des représentations individuelles des surfaces, ladite étape (114) comprenant, pour au moins un point de mesure (206), une itération des étapes suivantes : - détermination (118) d'une valeur de qualité de signal, audit point de mesure (206), dans au moins deux représentations individuelles, et - attribution (120) dudit point de mesure (206) à l'une desdites surfaces, en fonction des valeurs de qualité de signal obtenue pour chacune des dites deux représentations individuelles.
  6. 6. Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape (120) d'attribution est réalisée par une relation de comparaison prédéterminée prenant en compte : - les valeurs de qualité de signal de chaque représentation individuelle, et - un coefficient multiplicateur appliqué à une valeur de qualité de signal d'une représentation individuelle.
  7. 7. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour au moins une surface, l'étape (110) d'analyse profilométrique comprend, pour chaque signal individuel (214) : - une transformée de Fourier dudit signal individuel ; - une analyse de la phase (216) de la transformée de Fourier obtenue.
  8. 8. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour au moins une surface, l'étape d'extraction (108) d'un signal mesuré (208) relativement à ladite surface comprend une sélection d'une portion dudit signal mesuré (108) comprenant une enveloppe (210) correspondant à ladite surface dans ledit signal mesuré (208).
  9. 9. Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, pour deux surfaces adjacentes de profondeurs différentes, l'étape de sélection réalise un découpage (108) du signal mesuré (208) en deux portions comprenant chacune une enveloppe (210) correspondant à une desdites surfaces dans ledit signal mesuré (208), le signal individuel (214) pour chaque surface correspondant à une desdites portions.
  10. 10. Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le découpage (108) du signal mesuré (208), pour deux enveloppes adjacentes (210), est réalisé en une position (212) dans ledit signal mesuré (208) : - se trouvant entre lesdites deux enveloppes adjacentes (210), et - sensiblement équidistante des positions desdites enveloppes adjacentes (210).
  11. 11. Procédé (100) selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (106) d'estimation de la position, dans le signal mesuré (208), d'au moins une enveloppe (210) correspondant à une surface, préalablement à l'étape d'extraction (108).
  12. 12. Procédé (100) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape (106) d'estimation de la position d'une enveloppe (210) dans le signal mesuré (208) comprend une étape de : - démodulation du signal mesuré (208), - analyse de l'énergie du signal mesuré (208), et/ou - analyse de contraste des franges du signal mesuré (208).
  13. 13. Système (300) d'inspection et de mesure d'une face (200) d'un objet comprenant au moins deux surfaces décalées en profondeur l'une par rapport à l'autre, lesdites surfaces formant en particulier une marche (202) ou une tranchée (204) sur ou dans ladite face (206), ledit système (300) comprenant : - un dispositif (310) de mesure d'un signal interférométrique (208), dit signal mesuré, en plusieurs points (206), dits de mesure, de ladite face inspectée (200) ; et - un module (312) de traitement des signaux interférométriques mesurés (208), configuré pour mettre en œuvre toutes les étapes du procédé (100) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  14. 14. Système (300) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de mesure comprend un capteur interférométrique plein champ (310).
  15. 15. Utilisation : - du procédé (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, ou - du système (300) selon l'une quelconque des revendications 13 ou 14 ; pour l'inspection d'une face (200) d'un semi-conducteur ou d'un wafer, en particulier pour la mesure de profondeur(s) de tranché(s) (204) et/ou de hauteur(s) de marche(s) (202) présente(s) dans/sur ladite face (200).
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