FR2672387A1 - Device for regulating the etching of a component - Google Patents
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Abstract
Description
SYSTEME DE REGLAGE DE GRAVURE
D'UN COMPOSANT
L'invention concerne un système de réglage de gravure d'un composant. Elle est applicable notamment à la gravure de composants électroniques tels que des circuits intégrés.ENGRAVING ADJUSTMENT SYSTEM
OF A COMPONENT
The invention relates to a system for adjusting the etching of a component. It is particularly applicable to the engraving of electronic components such as integrated circuits.
On connaît des systèmes à gravure plasma comportant principalement une chambre où est réalisé le plasma ainsi que les dispositifs associés permettant de créer le plasma. Ce type d'appareil est essentiellement destiné à réaliser la gravure des différentes couches de diélectrique d'un circuit intégré, dans le cadre de l'analyse technologique ou de l'analyse de défaillance de ceux-ci. Plasma etching systems are known mainly comprising a chamber in which the plasma is produced and the associated devices making it possible to create the plasma. This type of device is essentially intended for etching the different dielectric layers of an integrated circuit, within the framework of technological analysis or failure analysis thereof.
Lors de la gravure des couches de diélectriques d'un circuit intégré, l'interférométrie laser est une technique permettant de mesurer les variations d'épaisseur de ces couches. When etching the dielectric layers of an integrated circuit, laser interferometry is a technique for measuring the variations in thickness of these layers.
Dans le cas d'un circuit intégré le processus de fonctionnement est le suivant
Le circuit intégré à graver comporte sur un substrat
Si, une couche métallique (conducteurs métalliques) recouverte d'au moins une couche de diélectrique ou de semiconducteur transparent. Un faisceau laser incident FI est d'une part réfléchi par la surface de la couche à graver, et d'autre part est réfléchi par la couche métallique après avoir traversé la couche à graver. La somme algébrique de ces deux signaux donne un signal dont l'intensité varie de façon périodique. Si e est l'épaisseur de la couche à graver, le faisceau incident donne lieu à deux faisceaux réfléchis, dont l'un parcourt une distance supplémentaire de 2e (différence de marche).Il se produit donc une interférence entre ces deux ondes réfléchies, et l'intensité lumineuse totale résultante sera donnée par la formule suivante
I = (a-b) + 4.a.b.cos 2 n.e/k avec a et b intensités respectives des faisceaux n : indice optique de la couche à graver X : longueur d'onde du laser
On aura donc une interférence constructive chaque fois que I sera maximal, donc chaque fois que l'épaisseur restant à graver est un multiple entier de X /2n.In the case of an integrated circuit the operating process is as follows
The integrated circuit to be etched comprises on a substrate
If, a metallic layer (metallic conductors) covered with at least one layer of dielectric or transparent semiconductor. An incident laser beam FI is on the one hand reflected by the surface of the layer to be etched, and on the other hand is reflected by the metal layer after passing through the layer to be etched. The algebraic sum of these two signals gives a signal whose intensity varies periodically. If e is the thickness of the layer to be etched, the incident beam gives rise to two reflected beams, one of which travels an additional distance of 2e (path difference). There is therefore an interference between these two reflected waves, and the resulting total light intensity will be given by the following formula
I = (ab) + 4.abcos 2 ne / k with a and b respective intensities of the beams n: optical index of the layer to be etched X: wavelength of the laser
We will therefore have constructive interference each time I is maximal, therefore each time the thickness remaining to be etched is an integer multiple of X / 2n.
Ainsi au cours de la gravure, on aura une alternance d'interférences constructives et destructrices qui, représentées en fonction du temps, se traduisent par une sinuoïde de période spatiale X /2n. Thus during the etching, there will be an alternation of constructive and destructive interferences which, represented as a function of time, result in a sinuoid of spatial period X / 2n.
Ce signal périodique est mesuré par le détecteur (photodiode), les variations de tension sont alors enregistrées par une table traçante. La fin de gravure est détectée soit par un signal plat (métal), soit par une variation de la période du signal correspondant à la gravure d'une couche d 'indice n différent (voir figure 2). This periodic signal is measured by the detector (photodiode), the voltage variations are then recorded by a plotter. The end of etching is detected either by a flat signal (metal), or by a variation of the signal period corresponding to the etching of a layer of different index n (see Figure 2).
Un système d'interférométrie laser utilisé dans un tel système est représenté en figure 3. On y trouve la chambre à plasma 1, contenant le composant 2 dont on doit mesurer la gravure. Un laser 3 (laser HeNe par exemple), émet un faisceau
FI vers un cube séparateur ou prisme séparateur 4 lequel transmet une partie FI1 du faisceau vers un détecteur 5 et une autre partie FI2 du faisceau vers le composant 2.A laser interferometry system used in such a system is shown in FIG. 3. There is the plasma chamber 1, containing the component 2, the etching of which must be measured. A laser 3 (HeNe laser for example), emits a beam
FI to a separating cube or separating prism 4 which transmits a part FI1 of the beam to a detector 5 and another part FI2 of the beam to the component 2.
Le faisceau FI2 pénètre dans la chambre à plasma par une fenêtre 6. Il est réfléchi sous la forme du faisceau FR. The beam FI2 enters the plasma chamber through a window 6. It is reflected in the form of the beam FR.
Le détecteur 5 est connecté à un voltmètre 7 qui affiche le résultat de la détection réalisée par le détecteur 5. The detector 5 is connected to a voltmeter 7 which displays the result of the detection carried out by the detector 5.
Le laser 3, le prisme séparateur 4, le détecteur 5 constituent un ensemble interférométrique 10 qui est solidaire d'une embase ou table il (représentée par les axes X, Y) par l'intermédiaire de pivots de réglage 12, 13, 14. The laser 3, the separating prism 4, the detector 5 constitute an interferometric assembly 10 which is integral with a base or table 11 (represented by the axes X, Y) by means of adjustment pivots 12, 13, 14.
Afin de réaliser le suivi de la gravure plasma à l'aide de l'interféromètre laser, le faisceau réfléchi PR doit être positionné dans le même axe que le faisceau incident (la planéité de l'échantillon doit être corrigée). Ce réglage s'effectue à l'aide du système à 3 pivots fixés sur la table. Ce réglage est réalisé en obtenant à l'aide du voltmètre 7, le maximum de différence de tension aux bornes de la photodiode. In order to monitor plasma etching using the laser interferometer, the reflected beam PR must be positioned in the same axis as the incident beam (the flatness of the sample must be corrected). This adjustment is made using the 3-pivot system fixed on the table. This adjustment is carried out by obtaining, using the voltmeter 7, the maximum voltage difference across the photodiode.
Ce système présente les inconvénients suivants
a) Le réglage, à l'aide du voltmètre, du positionnement du faisceau est long et délicat.This system has the following disadvantages
a) The adjustment, using the voltmeter, of the positioning of the beam is long and delicate.
b) Un circuit intégré est constitué de pistes d'aluminium disposées de façon géométrique les unes à côtés des autres (parallèlement et perpendiculairement), dont la largeur varie de 1 à 20 microns. On peut également observer sur certains circuits des zones métallisées de plus grandes dimensions (100x100 microns). La taille du faisceau laser est de l'ordre du millimètre, l'intensité du faisceau réfléchi dépend de la superficie des zones métallisées incluses dans le faisceau incident. Si le faisceau laser incident frappe une zone comportant de grandes surfaces de métallisation le faisceau réfléchi sera unique (circuit à faible intégration).Par contre si ce faisceau frappe une zone comportant des métallisations de petites dimensions (1 à 10 microns) disposées les unes à côté des autres (cas des circuits intégrés VLSI), celui-ci va être diffracté, l'image de l'ensemble des faisceaux diffractés est similaire à l'image obtenue par un réseau de diffraction. Dans ce cas le faisceau réfléchi n'est pas unique mais comporte une multitude de faisceaux réfléchis. La figure 4 illustre à titre d'exemple la position des différents faisceaux reçus par le détecteur. b) An integrated circuit is made up of aluminum tracks arranged geometrically one next to the other (parallel and perpendicular), the width of which varies from 1 to 20 microns. We can also observe on some circuits larger metallized areas (100x100 microns). The size of the laser beam is of the order of a millimeter, the intensity of the reflected beam depends on the area of the metallized areas included in the incident beam. If the incident laser beam hits an area with large metallization surfaces, the reflected beam will be unique (weak integration circuit). On the other hand, if this beam hits an area with small metallizations (1 to 10 microns) placed one to the other side of the others (case of VLSI integrated circuits), this will be diffracted, the image of all the diffracted beams is similar to the image obtained by a diffraction grating. In this case the reflected beam is not unique but comprises a multitude of reflected beams. FIG. 4 illustrates by way of example the position of the different beams received by the detector.
c) Lors de son trajet optique, le faisceau incident traverse le double prisme ainsi que la fenêtre de séparation de la chambre plasma. Il se produit sur ces différents éléments une réflexion partielle du faisceau. Le détecteur reçoit alors non seulement le faisceau réfléchi par ltéchantillon (contenant le signal) mais également les différents faisceaux réfléchis par le prisme et la fenêtre de séparation. Dans bien des cas, et notamment lors de l'obtention d'une diffraction, l'intensité des signaux parasites est supérieure à celle du faisceau réfléchi par l'échantillon. c) During its optical path, the incident beam passes through the double prism as well as the separation window of the plasma chamber. Partial reflection of the beam occurs on these various elements. The detector then receives not only the beam reflected by the sample (containing the signal) but also the various beams reflected by the prism and the separation window. In many cases, and in particular when obtaining a diffraction, the intensity of the spurious signals is greater than that of the beam reflected by the sample.
Par conséquent, les problèmes énoncés dans les paragraphes b et c précédents font que le réglage du maximum de tension à l'aide du voltmètre est généralement réalisé sur un faisceau parasite ne comportant aucune information ; le réglage est inefficace. Consequently, the problems stated in the preceding paragraphs b and c mean that the adjustment of the maximum voltage using the voltmeter is generally carried out on a parasitic beam containing no information; adjustment is ineffective.
L'invention concerne un système permettant de résoudre ces difficultés. The invention relates to a system for overcoming these difficulties.
L'invention concerne donc un système de réglage de gravure d'un composant comportant des couches de matériaux d'indices différents à une gamme de longueurs d'ondes déterminée, ledit système comportant
- une source émettant, vers une face à graver du composant, un premier faisceau incident lumineux présentant ou ou plusieurs longueurs d'ondes comprises dans ladite gamme, le composant réfléchissant ce faisceau sous la forme d'un faisceau réfléchi
- un détecteur recevant le faisceau réfléchi et détectant des interférences de faisceaux caractérisé en ce qu'il comporte également
- un dispositif de réflexion mobile intercalé sur le trajet du faisceau réfléchi et réfléchissant . le faisceau réfléchi sur un écran
- des moyens de commande de déplacement du dispositif de réflexion 8
- des moyens de déplacement de composant par rapport au faisceau incident
Les différents objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui va suivre et dans les figures annexées qui représentent
- les figures 1 à 4, des systèmes connus déjà décrits précédemment
- la figure 5, un exemple de réalisation d'un système de réglage selon l'invention.The invention therefore relates to a system for adjusting the etching of a component comprising layers of materials of different indices at a determined range of wavelengths, said system comprising
a source emitting, towards a face to be etched of the component, a first incident light beam having or one or more wavelengths included in said range, the component reflecting this beam in the form of a reflected beam
- a detector receiving the reflected beam and detecting beam interference, characterized in that it also comprises
- a mobile reflection device inserted in the path of the reflected and reflecting beam. the beam reflected on a screen
- displacement control means of the reflection device 8
- means for moving the component relative to the incident beam
The various objects and characteristics of the invention will appear more clearly in the description which follows and in the appended figures which represent
- Figures 1 to 4, known systems already described above
- Figure 5, an embodiment of an adjustment system according to the invention.
En se reportant à la figure 5, on va donc décrire un exemple de réalisation du système de réglage selon l'invention. Referring to Figure 5, we will therefore describe an embodiment of the adjustment system according to the invention.
Sur cette figure on retrouve la chambre à plasma 1 contenant le composant 2 et comportant une fenêtre 6 par laquelle peuvent passer les faisceaux incidents FIZ et le faisceau réfléchi PR. On retrouve également le système interférométrique 10 comportant le laser 3, le prisme 4 et le détecteur 4. In this figure we find the plasma chamber 1 containing the component 2 and comprising a window 6 through which the incident beams FIZ and the reflected beam PR can pass. There is also the interferometric system 10 comprising the laser 3, the prism 4 and the detector 4.
Selon l'invention, on prévoit, entre le prisme séparateur 4 et le détecteur 5, un miroir amovible 8 permettant sur commande de réfléchir le faisceau incident Pli, le faisceau réfléchi FR et tout autre faisceau parasite vers un écran 15. Au lieu de prévoir un écran on peut également prévoir un verre dépoli 16 fixé dans une ouverture d'une paroi latérale du système 10. According to the invention, there is provided, between the separating prism 4 and the detector 5, a removable mirror 8 allowing, on command, to reflect the incident beam Pli, the reflected beam FR and any other stray beam towards a screen 15. Instead of providing a screen can also be provided with a frosted glass 16 fixed in an opening in a side wall of the system 10.
Le système de l'invention consiste donc à placer entre le prisme 4 et le détecteur 5 un miroir rétractable 8. Le faisceau laser incident est réfléchi vers l'extérieur du boîtier, on visualise par ce procédé l'ensemble des faisceaux (incident, réfléchi par le composant et parasite) soit sur écran placé à l'extérieur du boîtier, soit sur le dépoli placé sur le capot du système. Il est préférable d'utiliser la projection sur un écran, afin d'éviter à l'utilisateur d'observer directement les faisceaux laser. The system of the invention therefore consists in placing between the prism 4 and the detector 5 a retractable mirror 8. The incident laser beam is reflected towards the outside of the housing, all the beams are visualized by this process (incident, reflected by the component and parasite) either on a screen placed outside the case, or on the frosted screen placed on the system cover. It is preferable to use the projection on a screen, in order to avoid the user to directly observe the laser beams.
En observant ainsi les différents faisceaux, l'utilisateur peut régler parfaitement le laser et positionner le faisceau réfléchi directement au centre de la cellule du détecteur en alignant le faisceau réfléchi avec le faisceau incident. Le faisceau réfléchi se distingue des faisceaux parasites par sa forme (voir figure 4). De plus lorsque le laser est décalé de la surface de l'échantillon, on observe uniquement les faisceaux parasites. Cette autre méthode permet également de déterminer le faisceau à sélectionner. Une fois les réglages réalisés le miroir est rétracté à l'aide d'un système coulissant 9. L'opération de gravure peut alors s'effectuer en enregistrant le signal de la photodiode sur un enregistreur. By thus observing the different beams, the user can perfectly adjust the laser and position the reflected beam directly in the center of the detector cell by aligning the reflected beam with the incident beam. The reflected beam differs from the parasitic beams by its shape (see Figure 4). Furthermore, when the laser is offset from the surface of the sample, only the parasitic beams are observed. This other method also makes it possible to determine the beam to be selected. Once the adjustments have been made, the mirror is retracted using a sliding system 9. The etching operation can then be carried out by recording the signal from the photodiode on a recorder.
Ce système permet de positionner le laser à la perpendiculaire de l'échantillon avec une grande précision et cela très rapidement, même avec des circuits intégrés à hauts degrés d'intégration. De nombreux essais sur différents types de circuits intégrés ont permis de valider cette invention. This system makes it possible to position the laser perpendicular to the sample with great precision and this very quickly, even with integrated circuits with high degrees of integration. Numerous tests on different types of integrated circuits have validated this invention.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9101170A FR2672387A1 (en) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | Device for regulating the etching of a component |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9101170A FR2672387A1 (en) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | Device for regulating the etching of a component |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2672387A1 true FR2672387A1 (en) | 1992-08-07 |
Family
ID=9409289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9101170A Withdrawn FR2672387A1 (en) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | Device for regulating the etching of a component |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2672387A1 (en) |
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| DE2449889A1 (en) * | 1974-10-21 | 1976-05-26 | Siemens Ag | Thickness measurement method - is for thickness of transparent layer on plane and transparent substrate for semiconductors |
| US4673294A (en) * | 1984-09-20 | 1987-06-16 | Orc Manufacturing Co., Ltd. | Film thickness measuring apparatus employing microprojector of spectral reflection measurement |
-
1991
- 1991-02-01 FR FR9101170A patent/FR2672387A1/en not_active Withdrawn
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| FR2650898A1 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |