Brevet FR2339167A1 — publié le 19770819

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour évaluer la quantité de défauts présentés par de petites plaques ou analogues, utilisées comme substrat, en particulier de petites plaques en matériau monocristallin polies, ceci au moyen d'un microscope. Des plaques ou pastilles en matériau monocrietallin, par exemple des plaques-supports constituées par un grenat de gadolinium et de gallium (substrat GGG), sont utilisées pour le dépit épitaxique de grenats magnétiques, La qualité de surface requise, dans ce cas, ne peui Entre atteinte que par un procédé de polissage extramement coûteux, dont la reproductibilité dépend en partie non négligeable de la concentration des poussières, des impuretés contenues dans le produit de polissage ou autres facteurs analogues. Il s'agit, le plus souvent, de rayures submicroscopiques qui ne peuvent être mises en évidence sans un gravage chimique de la surface, meme sous les grossissements les plus poussés du microscope. Un élément important de la fabrication est celui du contrôle final. A cet effet, les plaques polies sur les deux faces sont soumises a l'action d'un gravage car c'est ainsi seulement que les défauts superficiels peuvent être mie'en évidence. Habituellement, les plaquettes ou pastilles du substrat, qui ont été soumises a un gavage, sont examinées a l'aide d'un microscope en lumière incidente, selon le procédé a interférences contrastées suivant NORMARSKI, sous un grossissement de 100 a 200 ; les petits cratères de gravage sont ainsi mis en évidence visuellement. Ce contrôle manuel demande beaucoup de temps car, sous un grossissement de 200, par exemple, on ne peut examiner qu'un très faible champ visuel la fois. En outre, l'examen visuel est extremement pénible car, comme cela est bien connu, une longue observation au microscope d'un objet mobile requiert une concentration très soutenue de la part de l'examinateur. D'autre part, le simple décompte des défectuosités n'a guère de sens car, cté du nombre de défauts, il est intéressant de connaître leur distribution. C'est ainsi qu'en ce qui concerne le revetement épitaxial magnétique subséquent un ensemble très groupé de défauts locaux ne joue pratiquement que le rtle d'un défaut unique. En vue d'obtenir une "carte" des défauts, les coordonnées X - Y du déplacement de la table du microscope sont transmises électroniquement, sur une surface référence, au moyen de deux transducteurs linéaires. Le déplacement de la table du microscope a été mécanisé de telle façon que la plaquette soit balayée suivant un trajet en forme de méandre. Si l'examinateur constate sur le trajet considéré un défaut, il peut en relever les coordonnées, par exemple au moyen d'un enregistreur X - Y et il obtient ainsi une image agrandie. Etant donné que le procédé ci-dessus demande beaucoup de temps et est plutôt laborieux, on cherche avec cette invention réaliser un procédé et un dispositif de type susmentionné mais qui n'en présentent toutefois pas les inconvénients. Ce nouveau procédé consiste a relever optiquement sur la plaquette de substrat les différences de luminosité entre les zones exemptes de défauts et les zones présentant des défauts, de transformer ces différences automatiquement en signaux électriques et de les enregistrer dans un système d'au moins deux coordonnées a l'aide d'un appareil enregistreur. Suivant l'invention on intercale sur le chemin optique du microscope a lumière incidente, transmittente ou combinée, un élément photosensible, par exemple un photomultiplicateur, dont le circuit électrique est relié a l'appareil enregistreur. On a constaté qu'il était particulièrement avantageux de. placer entre le microscope et le photomultiplicateur au moins un diaphragme, en correspondance d'une zone centrale de l'image du substrat, et au moins un verre dépoli. La partie centrale illuminée de l'image est diffusée par ces verres dépolis, de préférence disposés de part et d'autre du diaphragme et amenée ainsi au photomultiplicateur ; les défauts, qui apparaissent dans le microscope en clair par rapport au fond foncé, provoquent une augmentation du courant du photomultiplicateur lors du balayage de la zone centrale de l'image. Si l'on utilise, toujours suivant l'invention, au lieu d'un diaphragme conventionnel de forme circulaire,un diaphragme fente, de type en soi connu, la largeur des lignes du réseau peut Entre agrandie. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le photomultiplicateur est couplé au moins avec un amplificateur, de préférence, toutefois, d'abord avec un qui sélectionne les contrastes et ensuite avec un autre qui sélectionne les fréquences ;; gracie b une connexion électrostatique avec le premier, les problèmes de dérive sont évités car l'amplificateur sélection de fréquence élimine tout bruit de fond. L'invention prévoit aussi, le cas échéant, l'insertion, après l'amplificateur, au moins d'un interrupteur b bascule électronique. On préfère l'insertion de deux interrupteurs dont les niveaux respectifs sont réglables ; dans-ce cas, étant donné que seuls les signaux entre les deux niveaux sont transmis, on peut éliminer, d'une part, les plus faibles et > d'autre part, les plus forts. En-choisissant judicieusement les niveaux respectifs, on peut arriver 9 différencier entre eux des types de défauts différents. I1 est avantageux qu'un comparateur ou un système logique équivalent soit branché sur le circuit, après les interrupteurs å bascule, de façon que l'impulsion ne soit enregistrée par le scripteur que lorsque l'interrupteur réglé au plus faible niveau donne un signal. Dans le cas où tous les deux, ou aucun des deux interrupteurs, ne donnent de signal, l'inscripteur est au repos. L'appareil d'enregistrement est relié d un instrument de commande suivant un système de coordonnées. La table du microscope est elle aussi reliée cet instrument de commande. 11 s'est avéré particulièrement avantageux dans ce dispositif le fait qu'il travaille sans besoin d'intervention humaine ; il peut donc etre en service méme pendant res heures de nuit. Pour cela, l'invention prévoit de l'équiper d'un changeur automatique d'échantillons, ce qui en augmente la capacité. On obtient ainsi une carte des défauts complète qui comprend la totalité de la surface de la petite plaque-support. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris 9 la lecture de la description qui va suivre d'un exemple préféré de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure I représente le schema du dispositif suivant l'invention ; et - la figure 2 la vue en plan d'une carte ou relevé des defauts, en grandeur conventionnelle (grossissement 5 x) ; les défauts, toutefois, sont détectés avec un grossissement de plusieurs centaines de fois. Sur un microscope 1 est monté un photomultiplicateur 2 tres sensible, de telle façon que seule une petite-partie ou la zone centrale de l'image de la petite plaque-support S placée sur la table 4 du microscope soit illuminée, ceci grâce a un diaphragme 3. L'image de cette zone illuminée est rendue diffuse par deux verres dépolis 5, 6 disposés sur le chemin optique G de l'appareillage R et reproduite dans l'ouverture 7 du photomultiplicateur 2. Si la petite plaque de substrat S est alors mise en mouvement, ses défauts D provoquent une augmentation de courant dans le photomultiplicateur 2, relié a un générateur haute tension Q, lorsqu'ils traversent cette zone centrale illuminée ; ces défauts D apparaissent au microscope 1 en clair sur un fond foncé et donnent naissance i un signal électrique. Un accouplement électrostatique relie le photomultiplicateur 2 et l'amplificateur å sélection de contraste 8a qui est suivi de celui sélection de fréquence 8b. A la sortie de celui-ci, on trouve deux interrupteurs bascule 9a et 9b qui ont un niveau de réponse différent l'un de l'autre. Un comparateur 10, réglé 9 chacun des interrupteurs, est connecté i un appareil d'enregistrement 11, dont l'inscripteur (non représenté) est mû par le comparateur 10, dès que celui-ci capte un signal de l'interrupteur réglé au niveau le plus bas. La référence 12 désigne un dispositif de commande du mouvement de l'objet selon un système de coordonnées X - Y. Ce dispositif met aussi en marche un changeur 13 automatique d'échantillons, prévu pour la table 4 du microscope. La carte DA donnant le relevé des défauts, représentée sur la figure 1 et établie par l'appareil enregistreur 11, est reproduite agrandie sur la figure 2, de façon la rendre plus clairs. On trouvera ci-dessous les caractéristiques instrumentales du dispositif utilisé dans le cas particulier (figur2- - lumière incidente, contraste d'interférence - grossissement 5x - illumination 8A - diaphragme circulaire 0,7 tin - focalisation - plaquette de substrat nO 79 024 443/17 - gravage : 4', 1800C, H3P04/H2S04 = 1:1 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour évaluer la quantité de défauts presentes par de petites plaques ou semblables, utilisées comme substrat, en particulier de petites plaques polies, en matériau monocristallin, ceci au moyen d'un microscope, caractérisé en ce que les différences de luminosité entre les zones exemptes de défauts et les zones présentant des défauts sur ladite petite plaque sont relevées optiquement et transformées automatiquement en signaux électriques qui sont enregistrés par un appareil enregistreur dans un système comprenant au moins deux coordonnées. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une zone centrale de limage de la plaquette est illuminée et amenée sous forme diffuse å un élément photosensible, par exemple A un photomultiplicateur. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intensité du courant du photomultiplicateur, ou analogue, est augmentée lorsque la surface testée présente des images plus claires. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal est amplifié par selection des contrastes. 5. Procédé selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que le signal est amplifié par sélection des fréquences. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les signaux sont discriminés suivant leur caractéristique et enregistrés par un appareil enregistreur. 7. Dispositif pour évaluer la quantité de défauts sur des petites plaquettes de substrat, par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 & 6, caractérisé en ce que l'on intercale sur le parcours optique du microscope un élément photosensible, par exemple un photomultiplicateur dont le circuit électrique est relié i un appareil enregistreur. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que, entre le microscope et le photomultiplicateur, ou analogue, est intercalé au moins un diaphragme qui correspond une zone de l'image de la petite plaquette. 9. Dispositif selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que, de part et d'autre du (des) diaphragme(s) (2) sur le parcours optique, se trouve au moins un verre dépoli. 10. Dispositif selon les revendications 7 et 8, caracterisé en ce que, entre les verres dépolis, est prévu un diaphragme å fente. 11. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que, au photomultiplicateur, ou analogue, est connecté la suite au moins un amplificateur. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'un amplificateur à sélection de contraste est connecté électrostatiquement. 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un amplificateur å sélection de fréquence. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 A 13, caractérisé en ce que le (ou les) amplificateur(s) est (ou sont) suivi(s) d'au moins un interrupteur 9 bascule. 15. Dispositif selon la revendication 7 ou 14, caractérisé en ce qu'il est pourvu de deux interrupteurs i bascule réglés å différents niveaux de réponse. 16. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'un comparateur ou d'un système logique équivalent, intercalé entre le photomultiplicateur, ou analogue, et l'appareil enregistreur. 17. Dispositif selon la revendication 7 ou 16, caractérisé en ce que l'appareil enregistreur et/ou la table du microscope est relié(e) avec un dispositif de commande suivant un mouvement selon des coordonnées. 18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 å 17, caracterisé en ce qu'a la table du microscope est assujetti un changeur automatique d'échantillons.