Brevet FR2736725A1 — publié le 19970117

1i 2736725 Procédé et dispositif pour tester le fonctionnement d'éléments d'une microstructure. L'invention se rapporte à un procédé ainsi qu'à un dispositif pour tester le fonctionnement d'éléments d'une microstruture. Il faut entendre par éléments d'une microstruture par exemple des détecteurs et éléments fonctionnels micromécaniques ainsi que des éléments (par exemple des diodes laser ou des pointes d'émission d'un champ) qui émettent un rayonnement corpusculaire (par exemple de la lumière ou des électrons). Les éléments d'une microstructure de ce type se réalisent en de miltiples exemplaires sur un substrat, par exemple des pastilles. Des composants mécaniques, optiques, électriques et d'autres se réalisent dans la technique des microstructures par des méthodes qui sont voisines des procédés utilisés en micro-électronique. Des défauts correspondants qui apparaissent aussi de manière analogue à la fabrication sont provoqués par exemple par des souillures ou des erreurs d'ajustage. Il est donc nécessaire, pour pouvoir garantir un fonctionnement correct des éléments d'une microstructure, de tester le fonctionnement de chaque élément individuel. Le test d'éléments d'une microstructure impose des critères spéciaux au procédé utilisé et au dispositif correspondant en raison des faibles dimensions. La mesure rapide du fonctionnement électrique de transistors, de conducteurs ainsi que de condensateurs et de résistances est décrite par exemple par US-A-3 531 716 et dans EP-A-0 048 862. Ces procédés connus reposent essentiellement sur la mesure, à l'aide d'un faisceau électronique, de la charge électrique en un emplacement déterminé du composant au moyen des électrons secondaires libérés. 2 2736725 L'invention a par contre pour objet un procédé ainsi qu'un dispositif permettant de tester les éléments d'une microstruture et à l'aide desquels il est possible de tester le fonctionnement d'éléments d'une microstructure qui n'a pas été contrôlé jusqu'à présent. Selon une particularité essentielle du procédé de l'invention, l'élément d'une microstructure est soumis à un rayonnement permettant d'en tester les caractéristiques émissives et/ou mécaniques et les corpuscules qu'il émet ou qu'il réfléchit sont détectés et analysés. Selon une particularité essentielle du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, il comprend un dispositif de support d'un spécimen comprenant au moins un élément d'une microstructure, un dispositif d'attaque de l'élément de la microstructure, un détecteur sensible aux corpuscules émis ou réfléchis par l'élément de la microstructure, ainsi qu'un dispositif d'analyse des signaux de sortie du détecteur qui concernent les caractéristiques émissives et/ou mécaniques de l'élément de la microstructure. Le procédé selon l'invention permet de tester les caractéristiques émissives et/ou mécaniques d'éléments d'une microstructure par attaque de ces derniers et par la détection et l'analyse des corpuscules qu'il émet ou réfléchit. Il faut entendre par corpuscules émis ceux qui le sont en service normal de l'élément de la microstructure. Ce procédé permet de contrôler les caractéristiques émissives par exemple d'ensembles de pointes d'émission d'un champ telles que celles qui sont utilisées par exemple pour des écrans plats. Les émetteurs défectueux peuvent ensuite être éventuellement réparés ou l'ensemble est mis au rebut en totalité pour faire ensuite l'économie d'autres passes de travail 3 2736725 inutiles. Les émetteurs de champ à diamant peuvent être contrôlés de la même manière. Un autre domaine d'utilisation réside dans le contrôle d'ensembles de miroirs micromécaniques tels que ceux qui sont utilisés par exemple pour les affichages en projection. L'attaque des éléments individuels de miroir les dévie mécaniquement dans une mesure déterminée. L'insuffisance de la déviation d'éléments individuels provoque alors des défauts dans la génération de l'image. Il faut donc aussi dans ce cas un contrôle du fonctionnement de l'élément individuel pour en garantir le fonctionnement correct. D'autres particularités et avantages de l'invention seront bien compris d'après la description de quelques exemples de réalisation qui va suivre et qui est faite en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif pour tester le fonctionnement d'éléments d'une microstructure; les figures 2 à 6 sont des représentations schématiques de différents procédés pour tester le fonctionnement d'émetteurs et la figure 7 est une représentation schématique d'un procédé pour tester le fonctionnement d'éléments d'une microstructure qui opèrent mécaniquement, les figures 8 à 10 sont des représentations schématiques de différentes possibilités de détection de corpuscules émis ou réfléchis. Le dispositif selon l'invention que représente la figure 1 et qui est destiné à tester le fonctionnement d'éléments d'une microstructure se compose essentiellement d'un dispositif 1 de support d'un spécimen comprenant au moins un élément d'une microstructure, d'un dispositif 2 d'attaque de l'élément de la microstructure, d'un détecteur 3 sensible aux corpuscules émis ou réfléchis par l'élément de la 4 2736725 microstructure ainsi que d'un dispositif 4 d'analyse des signaux de sortie du détecteur 3 qui concernent les caractéristiques émissives et/ou mécaniques de l'élément de la microstructure. Le dispositif 1 de support du spécimen comprend en particulier une table la conçue en conséquence et éventuellement déplaçable dans plusieurs directions ainsi qu'une chambre à vide non représentée. Le dispositif 2 d'attaque de l'élément 5 de la microstructure comprend essentiellement une source 2a de génération d'un rayonnement corpusculaire, qui est formée par exemple d'une source d'électrons. Un système 2b de lentilles destiné à diriger le faisceau de corpuscules sur l'élément 5 de la microstructure ainsi qu'un dispositif de déviation 2c destiné à diriger le faisceau corpusculaire 6 sur un autre élément de la microstructure. La source 2a peut aussi être formée par exemple d'une source d'ions. Le système de lentilles 2b se compose essentiellement de lentilles magnétiques et/ou électrostatiques. Le dispositif d'attaque de l'élément de la microstructure peut aussi être formé par exemple d'un module de commande 2' qui est connecté par des contacts électriques à l'élément de la microstructure. Le détecteur est sensible aux électrons, ions ou photons selon le type des éléments de la microstructure à examiner. Il est possible d'utiliser par exemple un système de déviation 7 consistant en des électrodes électriques pour dévier sur le détecteur les corpuscules émis ou réfléchis par l'élément de la microstructure. Le détecteur 3 est actionné par exemple conjointement avec un spectromètre à champ antagoniste monté en amont pour permettre de déterminer l'énergie de ces corpuscules. Quelques exemples de réalisation vont être décrits plus en détail en regard des figures 2 à 10, les figures 2 à 6 représentant la manière de tester les caractéristiques émissives d'émetteurs. Il faut entendre dans ce cas par émetteurs devant être examinés des éléments d'une microstructure qui émettent des corpuscules lorsqu'ils sont attaqués. De tels émetteurs peuvent être formés par exemple de pointes d'émission d'un champ ou de diodes laser. La figure 2 représente plusieurs pointes 8 d'émission d'un champ et les conducteurs correspondants d'arrivée 9 qui sont disposés sur un substrat. Les pointes 8 sont attaquées par un dispositif 2' auquel elles sont connectées de manière qu'elles libèrent des corpuscules 10, dans ce cas des électrons. Le système de déviation 7 que représente la figure 1 à titre d'exemple dévie ces corpuscules 10 sur le détecteur 3. Le signal généré dans le détecteur 3 est analysé dans le dispositif 4 monté en aval. Dans l'exemple de réalisation que représente la figure 3, la pointe 8 d'émission d'un champ n'est pas attaquée par un dispositif extérieur connecté électriquement, mais elle est excitée par le faisceau corpusculaire 6 dirigé sur le conducteur d'arrivée 9 de manière qu'elle émette des corpuscules 10. Les corpuscules 10 sont également déviés vers le détecteur 3 pour être ensuite analysés. L'analyse du signal détecté, c'est-à-dire du signal de sortie du détecteur qui est émis en réaction à l'attaque, donne l'information concernant le fonctionnement défectueux ou correct de l'élément de la microstructure. L'émetteur 8, c'est-à-dire les pointes 8 d'émission d'un champ, peut être attaqué cependant par le faisceau 6 de corpuscules non seulement par l'intermédiaire de ses conducteurs d'arrivée 9, mais aussi par ce faisceau qui est dirigé directement sur lui, en particulier sur sa pointe. Les corpuscules 10 qui sont 6 2736725 alors libérés sont aussi déviés sur le détecteur 3, puis analysés. La figure 5 représente un autre procédé pour tester des émetteurs, suivant lequel l'émetteur 8 est attaqué par un dispositif 2' qui lui est connecté électriquement de manière qu'il se trouve à une tension telle qu'elle ne suffise pas encore à libérer des corpuscules. Lorsque, dans ces conditions d'essais, un faisceau corpusculaire 6 est dirigé directement sur l'émetteur, par exemple la pointe 8 d'émission d'un champ, les corpuscules incidents sont réfléchis en fonction de la tension à laquelle l'émetteur se trouve. Les corpuscules 11 incidents sur le détecteur 3 et réfléchis sur celui- ci retournent sur lui. L'analyse qui fait suite permetde tirer des conclusions directes sur la tension à laquelle l'émetteur se trouve. La figure 6 représente un autre exemple de réalisation de l'invention dans lequel les éléments de la microstructure sont formés par des diodes laser 12 qui sont attaquées par des conducteurs d'arrivée 13. L'attaque peut également s'effectuer dans ce cas soit par un faisceau de corpuscules 6 dirigé sur le conducteur 13, soit par un dispositif d'attaque non représenté qui est connecté électriquement au conducteur d'arrivée 13. Il résulte de l'attaque que des corpuscules 10, qui sont également émis par la diode laser 12, sont formés dans cet exemple de photons. Les photons émis parviennent également sur le détecteur 3 dont le signal de sortie est analysé dans le dispositif de dépouillement 4 monté en aval. Le procédé de l'invention permet non seulement de contrôler des émetteurs tels que décrits jusqu'ici, mais aussi des éléments d'une microstructure qui opérent mécaniquement. Ainsi, par exemple, des ensembles de miroirs micromécaniques qui sont mis en oeuvre sont utilisés pour des affichages en projection. Un tel ensemble peut être formé de multiples miroirs individuels orientables et dans ce cas également, il faut contrôler le fonctionnement de chaque élément individuel de la microstructure. La figure 7 représente schématiquement un montage correspondant. Les miroirs micromécaniques individuels 14 peuvent être attaqués par un dispositif 2'auquel ils sont connectés électriquement. L'attaque provoque une déviation de la surface 14a d'un miroir. Le faisceau corpusculaire 6 est dirigé sur la surface orientable 14a du miroir pendant le processus de contrôle. Lorsque la déviation est correcte, les corpuscules réfléchis parviennent sur le détecteur 3. Le faisceau corpusculaire 6 permet donc de contrôler de manière particulièrement simple la déviation correcte d'un élément mobile d'une microstructure. Il peut être judicieux dans certaines circonstances, selon le type de l'élément de la microstructure, de disposer plusieurs détecteurs de manière convenable pour contrôler différentes positions de déviation de cet élément. Il est cependant possible aussi de tester les différentes positions de déviation à l'aide d'une surface détectrice lorsque le faisceau corpusculaire 6 parvient sous un autre angle d'incidence sur la surface du miroir alors que celui-ci occupe des positions différentes de déviation. Le procédé de l'invention permet de tester tous les éléments d'une microstructure qui en comprend au moins un qui est mobile et qui est orientable par une attaque correspondante. L'attaque peut être effectuée dans ce cas également soit par un dispositif correspondant 2' connecté électriquement, soit par un faisceau corpusculaire. Dans tous les cas, un faisceau corpusculaire est dirigé sur l'élément mobile, dans le cas particulier, sur la surface 14a du miroir pour observer l'aptitude à fonctionner de l'élément de la microstructure à l'aide des corpuscules réfléchis. 8 2736725 Il est nécessaire de pouvoir exécuter le procédé aussi rapidement que possible lorsque de multiples éléments d'une microstructure qui sont disposés sur un substrat doivent être testés. Il existe de plus la possibilité d'attaquer chaque élément individuel de la microstructure, par exemple les pointes 8 d'émission d'un champ, individuellement au moyen d'un dispositif 2' ou d'un faisceau corpusculaire et de diriger les corpuscules émis ou réfléchis sur un détecteur 3 (figure 8). Il existe cependant aussi la possibilité d'attaquer plusieurs éléments d'une microstructure pour provoquer l'émission ou la réflexion de corpuscules, un système de déviation 7 monté en amont du détecteur 3 permettant de ne faire parvenir sur ce dernier que les corpuscules émis ou réfléchis par un seul élément de la microstructure. Le système de déviation 7 que représente la figure 9 est en forme d'un diaphragme qui est par exemple déplaçable de manière convenable. Le système de déviation 7 pourrait cependant aussi être réalisé sous forme d'électrodes électriques, par exemple en plaques, voir pour ce cas la figure 1. Dans l'exemple de réalisation que représente la figure 10, les corpuscules émis ou réfléchis par plusieurs éléments attaqués d'une microstructure sont dirigés sur plusieurs détecteurs 3'. Les détecteurs 3' peuvent être par exemple disposés en un alignement. Il est par exemple aussi possible de diriger les corpuscules de plusieurs éléments d'une microstructure simultanément sur le détecteur 3 afin d'observer ensuite à l'aide de l'intensité des corpuscules reçus si l'un des éléments attaqués est éventuellement défectueux. Les éléments d'une microstructure représentés dans les exemples de réalisation ci-dessus et leur disposition par rapport au détecteur ainsi que leur attaque ne sont donnés qu'à titre d'exemple. Le détecteur 3, 3' peut être conçu par exemple pour la détermination de l'intensité des corpuscules détectés. Il est cependant possible aussi de déterminer l'énergie des corpuscules émis ou réfléchis pour tirer des conclusions sur le fonctionnement de l'élément examiné de la microstructure. La détermination de l'énergie des corpuscules peut être effectuée par exemple par un spectromètre à champ antagoniste généralement connu, monté en amont, pour la mesure quantitative d'un potentiel. Les faisceaux corpusculaires utilisés pour l'attaque des éléments d'une microstructure ou les corpuscules émis ou réfléchis par les éléments de la microstructure peuvent être formés d'électrons, d'ions ou de photons. L'analyse du signal de sortie du détecteur 3, qui est effectuée dans le dispositif 4 monté en aval,peut s'effectuer par exemple par comparaison du signal réel mesuré avec un signal de consigne. 2736725 REVENDICATIONS 1. Procédé pour tester le fonctionnement d'éléments (8, 12, 14) d'une microstructure, caractérisé en ce que l'élément de la microstructure est soumis à un rayonnement permettant d'en tester les caractéristiques émissives et/ou mécaniques et les corpuscules (10, 11) qu'il émet ou qu'il réfléchit sont détectés et analysés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (8, 12, 14) de la microstructure est attaqué par un faisceau corpusculaire (6). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (8, 12, 14) de la microstructure est attaqué par un dispositif correspondant (2') auquel il est connecté électriquement. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les corpuscules du faisceau d'attaque (6) sont réfléchis par l'élément (8, 12, 14) de la microstructure. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs des éléments (8, 12, 14) de la microstructure qui sont disposés sur corps formant substrat sont testés simultanément. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les corpuscules (10, 11) émis ou réfléchis par un seul des éléments (8, 12, 14) de la microstructure sont détectés à la fois successivement. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un seul élément (8, 12, 14) de la microstructure à la fois est attaqué à la suite l'un de l'autre. 8. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'attaque est effectuée par envoi d'une charge. 11 2736725 9. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'attaque est effectuée par envoi d'énergie. 10. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les corpuscules (10, 11) émis ou réfléchis par plusieurs éléments (8, 12, 14) de la microstructure sont détectés simultanément. 11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer l'intensité des corpuscules émis ou réfléchis (10, 11) et détectés. 12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce quil consiste à déterminer l'énergie des corpuscules émis ou réfléchis et détectés. 13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'analyse est effectuée par comparaison d'une grandeur réelle et d'une grandeur de consigne. 14. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de la microstructure sont formés d'émetteurs (8, 12). 15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments (14) de la microstructure consistent en au moins un composant mobile (surface 14a d'un miroir) dont la mobilité est testé. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'orientabilité du composant mobile est déterminée à l'aide des corpuscules réfléchis (11). 17. Dispositif pour tester le fonctionnement d'un élément (8, 12, 14) d'une microstructure suivant le procédé selon la revendication 1, comprenant: a) un dispositif (1) de support d'un spécimen comprenant au moins un élément (8, 12, 14) d'une microstructure b) un dispositif (2, 2') d'attaque de l'élément de la microstructure, 12 2736725 4^ c) un détecteur (3, 3') sensible aux corpuscules (10, 11) émis ou réfléchis par l'élément de la microstructure, d) ainsi qu'un dispositif (4) d'analyse des signaux de sortie du détecteur (3, 3') qui concernent les caractéristiques émissives et/ou mécaniques de l'élément de la microstructure. 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le dispositif (1) de support du spécimen comprend une chambre à vide. 19. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le dispositif (2) d'attaque de l'élément de la microstructure comprend a) une source (2a) de génération d'un faisceau corpusculaire (6), b) un système de lentilles (2b) destiné à diriger le faisceau corpusculaire sur l'élément de la microstructure, c) ainsi qu'un système de déviation (2c) destiné à diriger le faisceau corpusculaire sur un autre élément de la microstructure. 20. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que le dispositif d'attaque de l'élément de la microstructure consiste en un module de commande (2') qui est connecté par des contacts électriques à cet élément. 21. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'un système de déviation (7) est monté en amont du détecteur (3, 3') pour diriger sur celui-ci les corpuscules (10, 11) émis ou réfléchis par l'élément de la microstructure. 22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que le système de déviation (7) consiste en électrodes électriques.