DOSSIER Métrologie optique
TECHNOLOGIE
RÉSOLUTION LATÉRALE
RÉSOLUTION AXIALE
PRÉPARATION DE SURFACE / TYPE ÉCHANTILLON
VITESSE DE BALAYAGE
MEB |
0,5-5 nm |
< 0,1 nm |
Lourde( vide, métallisation) |
Quelques |
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minutes |
Scatterométrie |
< 1 nm |
< 0,1 nm |
Aucune mais limité à des |
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structures périodiques |
NATURE DE LA MESURE
Directe( Électronique)
Élevée(> 1 kHz) Indirecte( Diffusion et diffraction + analyse base de données)
OCT 1-2 µ m 1-10 µ m Aucune Élevée(> 1 kHz) Directe( Interférométrie)
ix01: CRM à réallocation de photons
~ 100 nm ~ 10 nm Aucune Élevée(> 1 kHz) Directe( Optique, sans préparation)
Ainsi, le développement de méthodes de caractérisation adaptées aux grandes surfaces devient un enjeu clé pour l’ industrialisation de ces technologies. Ces méthodes doivent permettre une analyse rapide, non destructive et précise, afin de répondre aux exigences des applications industrielles.
LA MÉTROLOGIE OPTIQUE, UNE NÉCESSITE POUR QUALIFIER LA FONCTIONNALISATION RÉALISÉE Pour répondre aux défis de la caractérisation des surfaces texturées à grande échelle, différentes techniques de métrologie optique ont été explorées, chacune présentant des compromis spécifiques en termes de résolution, champ de visualisation, vitesse et intégration dans les lignes de production( Figure 3).
La Microscopie Électronique à Balayage( MEB) demeure la référence absolue en termes de résolution latérale, capable d ' atteindre l ' échelle sub-nanométrique. Toutefois, ses contraintes intrinsèques— nécessité d ' un vide poussé, préparation destructive des échantillons non-conducteurs et temps d ' acquisition élevés pour de grands champs de vision— limitent son intégration dans les flux de production à haute cadence.
Figure 4. Schéma de principe de la technologie développée par Iotametrix sur microscopie confocale par réflectance( CRM) et à réallocation de photons [ 6 ].( a) Dispositif expérimental et concept pour obtenir une super-résolution confocale sans marquage.( b) PSF( Point Spread Function) du dispositif de métrologie en version microscopie confocal en réflexion.( c) PSF du dispositif de métrologie en version microscopie confocal en réflexion avec réallocation des photons.( d) Distribution normalisée de la PSF dans les configurations b) et c).( e) Fonction de transfert de modulation du dispositif optique.
La Tomographie par Cohérence Optique( OCT) et l’ imagerie confocale offrent des capacités remarquables d ' analyse tridimensionnelle. Bien qu ' elle soit extrêmement performante pour la métrologie axiale( profondeur), sa résolution latérale reste gouvernée par la limite de diffraction optique ~ 400 nm, ce qui la rend inadaptée à la caractérisation de motifs LIPSS précédemment décrits dont la taille et la périodicité des structures sont de quelques centaines de nm.
Pour aller au-delà de la limite de diffraction optique, la scatterométrie( ou Optical Critical Dimension- OCD) [ 4 ] s ' est imposée comme un standard pour l’ industrie de la micro-électronique et des semi-conducteurs. Contrairement à l ' imagerie directe, la scatterométrie repose sur l ' analyse( intensité et angle) de la lumière diffusée réfléchie par une surface structurée( réseau périodique). Si elle offre une précision sub-nanométrique et une vitesse exceptionnelle, elle reste une méthode indirecte: elle nécessite une modélisation mathématique complexe( bibliothèques de modèles) et est strictement limitée à des structures répétitives connues a priori. Si cette technique d’ imagerie est couramment utilisée dans le contrôle qualité des wafers du semi-conducteur, il n’ existe que très peu d’ équipements facilement intégrable pour les applications de procédés laser. De plus, l’ usage de cet équipement ne serait facilement intégrable que pour des surfaces planes et non pour des texturations de surfaces sur des objets 3D.
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