Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article présente les applications concrètes de l'ellipsométrie, technique optique d'analyse de surface. Il détaille un ellipsomètre à polariseur tournant, et présente quelques développements et extensions récents de cette technique. Les domaines d’application de l’ellipsométrie sont ensuite présentés, puis un comparatif avec d’autres techniques d’analyse de surface est dressé.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Frank BERNOUX : Docteur en Optoélectronique
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Jean-Philippe PIEL : Docteur en Physique du solide
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Bernard CASTELLON : Ingénieur INPG
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Christophe DEFRANOUX : Responsable du Laboratoire de caractérisation optique de SOPRA
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Jean-Hervé LECAT : Ingénieur ESO
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Pierre BOHER : Ingénieur ECP, Docteur en Physique du Solide,
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Jean-Louis STEHLÉ : Directeur technique SOPRA
INTRODUCTION
Lprès avoir étudié dans l’article les principes de l’ellipsométrie et les techniques d’acquisition et de traitement du signal, nous allons dans cette partie décrire plus en détail l’instrumentation, dans le cas d’un ellipsomètre à polariseur tournant, et présenter quelques développements et extensions récents de cette technique telle que décrite dans le premier article. Nous dressons un panorama rapide des domaines d’application de l’ellipsométrie et terminons par un comparatif avec d’autres techniques d’analyse de surface.
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Comparaison avec d’autres techniques
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3. Domaines d’applications
3.1 Microélectronique
Outre les applications déjà exposées au paragraphe 2, l’ellipsométrie spectroscopique trouve ses applications dans tous les domaines faisant intervenir des couches minces ou des études de surface [12] [18]. Néanmoins, la microélectronique est encore aujourd’hui le domaine de prédilection pour lequel cette technique est la plus répandue, tant dans les laboratoires que dans les usines de production de composants.
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Lithographie
Les longueurs d’onde d’insolation des résines sont de plus en plus courtes (436 nm, 365 nm, 248 nm, 193 nm et bientôt en production 157 nm) pour aller vers une intégration toujours plus importante [36]. Les instruments de caractérisation se doivent de suivre cette tendance. Les mesures ellipsométriques à 157 nm sont apparues récemment [37]. L’utilité principale de l’ellipsométrie dans ce domaine est la détermination des indices optiques des matériaux à ces longueurs d’ondes d’insolation. La connaissance des indices optiques permettent de prévoir par simulation le comportement de ces résines photosensibles sous exposition. Outre les résines photosensibles, l’ellipsométrie spectroscopique caractérise les couches antiréfléchissantes organiques ou inorganiques ainsi que les empilements multicouches de ces mêmes matériaux.
Des précautions doivent être prises, par filtrage notamment, afin que l’insolation par le faisceau de mesure de ces matériaux photosensibles soit négligeable et ne modifie pas les propriétés optiques de ceux-ci.
Par la caractérisation des matériaux, des masques et des optiques des photorépéteurs (steppers), l’ellipsométrie UV a contribué ces dernières années à faire faire des progrès notables à la lithographie.
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Interconnexions métalliques
Les indices optiques des métaux comme le cuivre ou les barrières protégeant ces métaux comme le TaN utilisés pour les interconnexions entre les différentes...
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Domaines d’applications
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - AZZAM (R.M.A.), BASHARA (N.M.) - Ellipsometry and polarized light. - North Holland (1977).
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(2) - ASPNES (D.E.), STUDNA (A.A.) - High precision scanning ellipsometer. - Applied Optics vol. 14, no 1, janv. 1975.
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(3) - ERMAN (M.) - Ellipsométrie spectroscopique du proche IR au proche UV. - Thèse de 3e cycle. Université d’Orsay, mars 1982.
-
(4) - DREVILLON (B.), PERRIN (J.), MARBOT (R.), VIOLET (A.), DARBY (J.L.) - A fast polarization modulated ellipsometer. - Rev. Scientific Instr. 53 (7), juill. 1982.
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(5) - ASPNES (D.E.) - The analysis of optical spectra by Fourier methods. - Surface Science 135, p. 284-306 (1983).
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(6) - COURDILE (H.), STEERS (M.), THEETEN (J.B.) - * - Brevet d’invention no 8020838, sept. 1980.
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