Pour aider les concepteurs d’équipements et d’instruments, nous proposons toute une gamme d’objectifs et d’autres composants optiques aux fabricants de systèmes d’imagerie microscopique. Ces composants permettent aux ingénieurs de mettre au point de manière efficace et rapide des équipements d’inspection de haute qualité.
L’un des éléments essentiels de ces projets de conception est la technologie de mise au point automatique active. Associée à un mécanisme de déplacement motorisé selon l’axe Z, un système d’éclairage, des objectifs et/ou une caméra numérique, celle-ci permet une mise au point automatique. Ces unités apportent de nombreux avantages aux systèmes d’inspection optique, car elles utilisent une méthode active pour faire la mise au point sur l’échantillon.
Cet article vous permettra d’en apprendre plus sur la méthode de mise au point automatique active ; découvrez de quoi il s’agit, les différences par rapport aux autres méthodes ainsi que ses avantages clés pour la conception d’équipements optiques d’inspection, comme l’inspection de semi-conducteurs.
Comparaison des méthodes de mise au point active et passive
Il existe deux types de systèmes de mise au point automatique :
- Les systèmes actifs émettent un faisceau lumineux à partir d’une source lumineuse dédiée à la mise au point automatique sur l’échantillon et font la mise au point en fonction de la lumière renvoyée. Cette technique est utilisée sur les systèmes d’inspection perfectionnés pour les échantillons manquant de contraste, comme les plaquettes nues et les panneaux plats. Il existe plusieurs types de technologies de mise au point automatique active. Un système de séparation du faisceau lumineux par une pupille permet la détection du sens de mise au point sans déplacer l’échantillon au-dessus ou en dessous du plan initial de mise au point, ce qui permet de réaliser rapidement la mise au point et de faciliter son suivi. Avec les systèmes de mise au point automatique à un seul point, le point de mise au point est au centre du champ de vision sur la surface de l’échantillon.
- Mise au point des systèmes passifs utilisant l’image observée. Cette technique (fugure 1) est souvent désignée méthode par détection de contraste. Avec la méthode passive, il est difficile de déterminer le sens de la mise au point, la platine Z doit donc être déplacée vers le haut et vers le bas afin de détecter l’augmentation ou la baisse du contraste de l’échantillon. Cela réduit la vitesse de mise au point et rend son maintien plus difficile. Cette méthode a néanmoins l’avantage d’être relativement peu coûteuse.
Figure 1. Représentation schématique de la méthode de mise au point automatique passive
Développement d’un mécanisme de mise au point automatique active avec un système multipoint
Les semi-conducteurs de dernière génération, plus complexes et plus miniaturisés, posent de nouveaux défis en matière de mise au point automatique lors de l’inspection au microscope. Les motifs de câblage sont plus fins et les structures à rainures sont plus complexes.
Ces défis de mise au point automatique (figure 2) comprennent :
- Le déplacement instable de la position de mise au point entre le haut et le fond de la rainure lorsque l’échantillon se décale légèrement latéralement
- La détérioration du rapport signal/bruit (RSB) du signal d’erreur de mise au point provoquée par la diffusion de la lumière de mise au point automatique au niveau du bord de la rainure
Figure 2. Causes de l’instabilité de la mise au point sur les échantillons de semi-conducteur : (à gauche) changements de la position de mise au point et (à droite) diffusion de la lumière au niveau des bords des rainures.
Pour résoudre ces problèmes, nous avons développé un système de mise au point automatique active qui utilise plusieurs points de détection de la mise au point (figure 3, à droite). Nous avons également ajouté une fonction permettant de déplacer la position de mise au point à l’endroit souhaité en décalant l’axe optique de la lentille de relais du système optique de mise au point automatique. Cela a permis d’éliminer le problème d’instabilité de la mise au point (figures 4 et 5).
Figure 3. Comparaison des points de détection de la mise au point au niveau de la surface de l’échantillon : (à gauche) système de mise au point automatique à un seul point, (à droite) système de mise au point automatique multipoint.
Cette technologie de mise au point automatique peut être fournie comme une composante à intégrer à un équipement d’inspection optique plus important. Celle-ci est principalement utilisée sur des équipements d’inspection de semi-conducteurs.
Figure 4. Fonction de décalage de la position de mise au point.
(a) Dans le système à un seul point, tout déplacement latéral de l’échantillon entraînera le décalage de la position de mise au point. |
(b) Dans le système multipoint, tout déplacement latéral du même échantillon n’entraînera pas de décalage de la position de mise au point. |
Figure 5. Comparaison de la stabilité de la mise au point par rapport au mauvais alignement latéral d’un échantillon rainuré (les taches lumineuses indiquent les points de détection de la mise au point). | |
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