Brevet FR2125623A1 — publié le 19720929

La présente invention concerne.un dispositif optique de visualitation destiné à éliminer les défauts non répétitifs dans des dessins à motif unitaire répétitif, un tel dispositif comprenant une source de rayonnement pour éclairer 5 le dessin et un appareil de visualisation optique placé derrière ce dessin sur la trajectoire des rayons lumineux. Dans de nombreuses applications techniques, on utilise des dessins ou masques composés d'une grande quantité de motifs unitaires répétitifs. A titre d'exemple, les masques 10 peuvent être utilisés pour la fabrication de circuits intégrés. Dans le cas d'applications particulières, par exemple la fabrication de vidlcons-Si, les masques doivent comporter environ 1000 x 1000 perforations et présenter une grande régularité, pratiquement sans défauts. Le diamètre des perforations est de 15 l'ordre de 1 ^m, tandis que le champ total du masque ne recouvre que quelques centimètres carrési Lorsqu'on utilise de tels masques, la microstructure des différents motifs subit, en pratique, des dommages qu'il n'est pas facile de découvrir mais à cause desquels le masque entier devient assez rapidement 20 inutilisable. Il est très difficile, très long et coûteux et même impossible dans les cas extrêmes, de fabriquer de telles structures sans défauts. On connaît des procédés pour détecter de tels défauts ou dommages. Un procédé de détection de défauts non 25 répétitifs dans des dessins à motifs répétitifs est décrit par L.S. Watkins (Proceedings I.E.E.E., 1969* 2L* N°9» page 1.634). Suivant ce procédé, un filtre d'amplitude est disposé dans le plan de diffraction à l'intérieur d'un appareil de visualisation optique composé de deux lentilles. Ce procédé a cependant pour' 30 effet d'atténuer fortement l'information relative aux motifs répétitifs, de sorte que l'on ne voit les défauts que sous la forme de taches de lumière sur un fond sombre. Ce procédé ne permet pas de visualiser de façon parfaite de tels dessins présentant des défauts. 35 La présente invention a pour objet un dispositif du type précité ne présentant pas les inconvénients ci-dessus. Le dispositif selon la présente invention est caractérisé en ce que, dans le plan de l'image de diffraction du dessin, se trouve un filtre optique qui ne laisse passer que les rayons 40 relatifs aucordres d'interférence du dessin à motifs unitaires 72 05737 2 2125623 répétitifs vers le plan de visualisation. Grâce à ce dispositif selon l'invention, il est possible d'obtenir des images sans défauts à partir de dessins présentant des défauts. A cet effet, il est inutile de connaître le type, la grandeur et 5 la position des défauts. Le principe du procédé consiste en ce que le dessin est filtré optiquement de sorte que, ce qui est d'une extrême importance, l'image de diffraction de Fraunhofer d'un agencement répétitif de motifs unitaires, en d'autres mots 10 d'un réseau unidimensionnel ou bidimensionnel, se compose principalement de répartitions lumineuses à agencement répétitif conformément aux ordres d'interférence du réseau. L'information principale concernant les images à agencement répétitif se trouve dans ces ordres d'interférence, tandis que l'information «15 relative aux défauts à agencement non répétitif, présente dans ces ordres d'interférence, est négligeable. Ces défauts sont donc éliminés si l'appareil de visualisation ne laisse passer que ces ordres d'interférence. La présente invention est décrite ci-après, à 20 titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 est un dispositif optique suivant la présente invention comportant un filtre d'amplitude dans le plan de diffraction. 25 La figure 2 représente une structure du filtre - utilisé. La figure 3a représente une image de diffraction unidimensionnelle d'un agencement répétitif, tandis que la figure 4a représente une Image de diffraction unidimensionnelle 30 d1 un défaut d'image. La figure 3b représente l'influence du filtre sur l'image de diffraction selon la figure 3a, tandis que la figure 4b représente l'influence du filtre sur l'image de diffraction selon la figure 4a. 35 Les figures 5a et 5b représentent un dessin pourvu de défauts respectivement avant et après le filtrage. Les figures 6 et 7 représentent deux dispositifs optiques selon la présente Invention comportant des filtres combinés dans le plan de diffraction. 72 05737 3 2125623 Les figures 8 et 9 représentent la structure des filtres utilisés dans les dispositifs optiques des "figures 6 et 7. La figure 10a représente une image de diffraction 5 unidimensionnelle d'un agencement répétitif à défauts non répétitifs, tandis que la figure 10b représente une image de cet agencement répétitif. Les figures 11 et 13 représentent les images de diffraction séparées de l'agencement répétitif de la figure 10. 10 La figure 12 représente l'image sans défauts. La figure 14 représente l'image des défauts. Un dessin V se composant de motifs unitaires à agencement répétitif est éclairé par une surface d'onde plane W et est rendu visible par un objectif 0 dans le plan a sous 15 la référence B. On peut aussi choisir une visualisation de rapport 1 : 1. L'image de diffraction de Fraunhofer du gabarit V est créée dans le plan focal arrière b_ de l'objectif 0, dont la distance focale est f. La figure 3a représente cette image .de diffraction 20 suivant une dimension. L'image de diffraction se compose de répartitions lumineuses à agencement répétitif P avec des hauteurs variables à l'endroit des ordres d'interférence du dessin. Ces diffractions contiennent l'information essentielle relative au dessin répétitif V. 25 Dans le plan de diffraction b, la* lumière L est atténuée entre les ordres d'interférence par l'utilisation d'un filtre répétitif simple P qui se compose, comme la figure 2 le montre,, d'une matière opaque P perforée de petits trous. On obtient ainsi l'image de diffractionde la figure 3b. A l'opposé 30 de l'image représentée à la figure 3a, l'image de diffraction de défauts non répétitifs représentée à la figure 4a présente une répartition beaucoup plus large, ces défauts étant éliminés par filtrage dans le filtre P, de sorte qu'on obtient un agencement répétitif de récurrence P' comme la figure 4b le 35 montre. La superficie totale de tous les petits seuils P' correspond en moyenne au rapport entre la surface totale des perforations H et la surface totale du filtre P. On peut donc négliger cela. La figure 5a représente uh dessin pourvu de 40 défauts avant filtrage tandis que la figure 5b représente 72 05737 4 2125623 le même dessin après filtrage. Le filtre élimine tous les défauts non répétitifs et, par conséquent, des parties manquantes, et même aussi des motifs manquants, sont remplacés alors que des structures inutiles disparaissent. Il est ainsi 5 possible d'obtenir une représentation sans défauts du dessin. Afin d'atténuer des variations perturbatrices de l'épaisseur, le dessin V peut être placé dans une cuvette K avec un liquide d'immersion voulu ("liquid gâte") (voir figure 1). Pour l'éclairage du dessin, on peut utiliser 10 au lieu de surfaces d'onde planes, des surfaces d'onde sphériques. L'image de diffraction de Fraunhofer se présente alors dans un autre plan. On peut aussi utiliser des surfaces d'onde approximativement planes ou sphériques et/ou plusieurs de ces 15 ondes lumineuses. On peut aussi utiliser de la lumière provenant de sources lumineuses non cohérentes, par exemple une lampe à vapeur de mercure à haute pression. Au lieu d'utiliser des diaphragmes ou perforations H (voir figure 2) binaires de forme rectangulaire, on 20 peut aussi utiliser des filtres d'une nature plus générale qui atténuent suffisamment la lumière entre les maxima de diffraction dans le plan de diffraction par rapport à ces maxima. Dans le cas de dessins spéciaux, au lieu d'utiliser une visualisation par lentilles ou miroirs, on peut 25 aussi utiliser l'auto-visualisation par lumière cohérente. • Dans ce cas, le filtre peut même être supprimé. On peut non seulement obtenir une visualisation sans défauts mais on peut simultanément, grâce à l'utilisation de filtres spéciaux, détecter les défauts avec le même appareil. 30 Les défauts apparaissent alors sous forme d'images en un autre endroit. Ceci présente l'avantage que l'élimination et la détection des défauts peuvent se faire simultanément avec la même installation. A cet effet, dans l'installation selon les 35 figures 6 et J, le dessin V se composant de motifs à agencement répétitif est visualisé par l'objectif 0 dans le plan a sous la référence B. On peut aussi utiliser les visualisations à rapport 1 : 1. L'image de diffraction de Fraunhofer est filtrée à l'aide d'un filtre SF (figure 6) ou GF (figure 7) dans le 40 plan focal arrière b de l'objectif 0, de sorte que l'information 72 05737 5 2125623 optique concernant le dessin V ,soit pratiquement entièrement séparée de l'information relative aux défauts non répétitifs. Les figures 8 et 9 sont des vues en plan de dessus et représentent les filtres SF et GF placés dans le 5 plan focal ]d, ces filtres étant respectivement ceux de la figure 6 et de la figure 7. Le filtre de la figure 8 est un filtre miroir (SF, figure 6) se composant d'une surface réfléchissante percée de perforations H à agencement répétitif, tandis que le filtre de la figure 9 est un filtre de réseau 10 (GF, figure 7) se composant d'un réseau de phase G avec des perforations H à agencement répétitif. La figure 10 est une vue unidimensionnelle d'une image de diffraction d'un dessin répétitif présentant des défauts. Sur cette figure, l'image de diffraction de défauts 15 est exagérée. L'information relative aux images à agencement répétitif est concentrée dans les répartitions lumineuses P se trouvant à des endroits correspondant aux ordres d'interférence du dessin répétitif, tandis que l'image de diffraction B' des défauts non répétitifs se trouvant dans le plan de diffraction 20 est répartie sur une plus grande largeur. Le filtre miroir SF du dispositif de la figure 6 laisse passer les répartitions lumineuses du dessin répétitif tout en réfléchissant pratiquement entièrement l'image de diffraction B' des défauts. 25 In miroir diviseur S visualise l'image de diffraction B' et l'image des défauts est projetée sur un plan ç. Le réseau ou grille GF du dispositif de la figure 7 présente l'avantage qu'il n'y a pas à recourir à des moyens supplémentaires pour diaphragmer de manière à sortir 30 l'image des défauts. Les images des défauts se présentent aux endroits des ordres d'interférence du filtre réseau et il suffit de veiller à ce que, ce qui se fait sans difficultés, l'ordre d'interférence zéro du réseau présente une Intensité suffisamment faible. La figure 7 représente uniquement les imagesae 35 défauts F1, F2 des deux premiers ordres de diffraction du réseau. Les figures 11 à 14 montrent le résultat du processus de filtrage, à savoir la séparation des images de diffraction (figures 11,13) et l'influence sur une image représentant les défauts d'un dessin. L'image sans défauts (figure 12) 72 05737 6 2125623 et l'image des défauts (figure 14) se présentent dans des plans différents (figure 6) ou à des endroits différents d'un même plan (figure 7). Dans l'image sans défauts (figure 12), des parties manquantes sont remplacées et des structures inutiles 5 sont éliminées. Au lieu d'utiliser des réseaux de transmission il est aussi possible d'utiliser des réseaux de réflexion alors qu'au lieu d'utiliser des réseaux "minces" on peut aussi utiliser des réseaux "épais", ce qui permet d'utiliser l'effet de Bragg. On peut dans ce cas, afin d'atténuer les variations 10 perturbatrices de l'épaisseur, placer le dessin dans une cuvette avec un liquide d'immersion approprié ("liquid gâte"). Il en est de même des filtres. Pour l'éclairage du dessin, on peut utiliser des surfaces d'onde planes, sphériques, approximativement planes 15 ou sphériques provenant de sources lumineuses cohérentes (par exemple des lasers) ou de sources lumineuses non cohérentes (par exemple des lampes à vapeur de mercure à haute pression) et/ou on peut aussi utiliser plusieurs de ces surfaces d'onde. Au lieu d'utiliser des diaphragmes binaires de 20 forme rectangulaire dans les filtres (figures 8 et 9), on peut aussi utiliser des structures de forme plus générale. Les filtres peuvent aussi être exécutés de façon que la lumière des structures répétitives soit réfléchie ou déviée de manière à laisser passer l'image de diffraction des défauts. 72 05737 7 2125623 REVENDICATIONS 1.- Dispositif de visualisation d'un dessin composé de motifs unitaires à agencement répétitif, les défauts non répétitifs du dessin étant éliminés, le dispositif utilisant 5 une source de rayonnement pour éclairer le dessin ainsi qu'un appareil de visualisation optique placé derrière le dessin sur la trajectoire des rayons, caractérisé en ce qu'un filtre optique, placé dans le plan de l'image de diffraction du dessin, ne laisse passer vers le plan de visualisation que les rayonne- 10 ments des ordres d'interférence du dessin. 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre est un élément absorbant les rayonnements et dans lequel de petites perforations constituant diaphragme sont agencées de façon répétitive. 15 3.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre est un élément réfléchissant les rayons et dans lequel des perforations jouant le rôle de diaphragme sont agencées de façon répétitive. 4.- Dispositif suivant la revendication 1,' 20 caractérisé en ce que le filtre est un réseau dans lequel des perforations formant diaphragmes sont agencées de façon répétitive. 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le réseau est un réseau de phase. 6.- Dispositif suivant la revendication 4, 25 caractérisé en ce que le réseau est un réseau épais dont l'intensité de l'ordre d'interférence zéro est suffisamment faible. 7.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le réseau est un réseau de réflexion. 8.- Dispositif suivant l'une quelconque des 30 revendications précédentes, caractérisé en ce que le dessin et/ou le filtre sont placés dans une cuvette avec un liquide d'Immersion approprié. 9.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source de rayonnement émet des surfaces 35 d'onde sphériques. 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de rayonnement émet des surfaces d'onde approximativement planes ou sphériques ou plusieurs de ces surfaces d'onde simultanément.