Papiers : Premier auteur

Cette section référence les papiers sur lesquels je suis premier auteur. Ceci montre les thématiques que j’ai pu approfondir au cours de mes recherches. Ecrire un papier est pour moi glorifiant en deux sens. Premièrement car cela permet de valoriser son travail en le montrant à des pairs ; cette exposition peut amener aussi des discussions, voire même des opportunités de collaboration. Deuxièmement, écrire un article oblige à une synthétisation et une explication de son travail plus ou moins détaillé. En effet, il est nécessaire d’après moi, dans un papier, d’avoir un aspect pédagogique avec un fil rouge permettant au lecteur de comprendre la problématique étudiée et les avancées faites. Par ailleurs, la mise en forme pour la synthèse mène aussi à prendre du recul sur son travail ce qui permet souvent de mieux avancer par la suite.

En raison d’un point de vue technique, parfois déjà bien avancé sur les sujets traités, chaque papier sera « décrypté ». Ce décryptage, ou vulgarisation, permettra à tout un chacun de comprendre la raison de chaque article quels que soient leurs domaines d’expertise.

Jérôme Reche; Maxime Besacier; Patrice Gergaud; Yoann Blancquaert; Guillaume Freychet; Thibault Labbaye

Nowadays, roughness control presents a huge challenge for the lithography step. For advanced nodes, this morphological aspect reaches the same order of magnitude than the Critical Dimension. Hence, the control of roughness needs an adapted metrology. In this study, specific samples with designed roughness have been manufactured using e-beam lithography. These samples have been characterized with three different methodologies: CD-SEM, OCD and SAXS. The main goal of the project is to compare the capability of each of these techniques in terms of reliability, type of information obtained, time to obtain the measurements and level of maturity for the industry.

Jérôme Reche, Maxime Besacier, Patrice Gergaud, Yoann Blancquaert, Guillaume Freychet, Thibault Labbaye, "Programmed line width roughness metrology by multitechniques approach," J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS 17(4), 041005 (2018), doi: 10.1117/1.JMM.17.4.041005

SPIE Advanced Lithography (Proceedings version)

Ce papier passe en revu 4 types de techniques permettant de mesurer ce que l’on appelle la rugosité de ligne. Est plus exactement les variations de la largeur d’une ligne (LWR). On parle ici de lignes nanométriques (10-9 m). Ce contrôle comme reporté dans mon sujet de thèse peux permettre par suite d’amélioré cette rugosité de ligne et donc la consommation et fiabilité de l’électronique.

Les 4 techniques utilisées sont :

• La microscopie électronique à balayage, consistant à faire passer un faisceau d’électron sur notre échantillon et récolté les électrons secondaire réémis, ce qui dépend des matériaux utilisés et de la topologie
• La microscopie à force atomique, ou une pointe toute petite vient physiquement balayer notre échantillon. Une force atomique est perçut quand notre pointe est proche d’une surface, en détectant cette force on sait où la matière est positionnée.
• La scatterométrie réflective, correspondant à une analyse de la lumière réfléchis par nos échantillons. Cette lumière composée de différentes longueurs d’ondes et d’axe préférentiel (polarisation) ne sera pas réfléchis de la même manière suivant les motifs éclairés.
• La diffraction des rayons X au petit angle, tout comme la scatterométrie c’est une lumière ici de rayon X qui est envoyée mais cette fois elle traverse notre échantillon. On analyse ainsi la diffraction de la lumière pour revenir à nos motifs.

Ces technique ne sont pas toute clairement établie pour la mesure de rugosité ainsi des échantillons spécifiques « simplifié » ont été réalisés avec une rugosité périodique le long des lignes avec différentes amplitude. Ainsi se papier permet de comparer les capacités des différents équipements en terme de mesures et résolution. De plus, un point sur les méthodes les plus aboutis avec les différentes techniques est fait avec une estimation du temps de mesure ainsi que d’analyse et donc la possibilité ou non de faire ce type de contrôle dans l’industrie sur un nombre important de composants électroniques suivant la technique employée. Enfin, le comparatif obtenu nous montre que chacune des techniques ayant ses qualités et ses défauts l’utilisation d’une méthode hybride serait pour la suite un développement à envisager.

Jérôme Reche; Maxime Besacier; Patrice Gergaud; Yoann Blancquaert

For the most advanced nodes, line roughness reaches the same order of magnitude as the CD. It results in a huge impact on power consumptions and leads to some device failures. Hence, the control of this morphological aspect needs an adapted metrology. CD-SEM is considered as an adapted technique for roughness extraction. It is based on the PSD extraction that allows to obtain roughness information in frequency domain. CD-SAXS has been mentioned as one of the highest potential techniques for microelectronics by ITRS with an expected resolution better than one angstrom. The study presented in this article is based on programmed roughness simulations and first experimental measurements. It demonstrates that a complete PSD can also be extracted from a CD-SAXS analysis and that extended information of roughness can be so deduced. Comparison of SEM and SAXS proves the capability of SAXS technique for the PSD extraction of line roughness. Next challenges to improve this extraction are mentioned.

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Dans le cadre de la mesure de rugosité de ligne de multiple avancées ont été réalisées ces 20 dernière années. Un des plus significatives est l'utilisation de la Densité Spectrale de Puissance (PSD en anglais) pour obtenir une représentation fréquenciel de la rugosité. Néanmoins de multiple limites comme la résolution obtenue, la plage de fréquence ou encore le temps d'acquisition necessaire sont encore loin d'être optimum. Ce type d'extraction est aujourd'hui effectué à l'aide d'un CD-SEM ou d'un AFM (Voir papier précédent).
Dans ce papier, il est proposé l'utilisation de la technique SAXS pour effectuer cette extraction type PSD. Ceci n'ayant encore jamais été fait pour de la rugosité de ligne. Une première étude montrant la fesabilité grace à des simulations est explicité. Ces simulations ayant étaient possibles grace à l'utilisation d'échantillons dit "virtuels". Ces derniers sont générés de manière certaine, afin d'être sûr d'obtenir la rugosité volue. Ceci permet une verification entrée/sortie après extraction.
La preuve de mesure d'une PSD-LWR complète étant faite sur simulation une première étude sur des échantillons réels est montré. On peut voir un apport non négligeable de cette technique car à la comparaison avec la technique historique, le résultat est moins bruité et la plage de fréquence obtenue est plus large. Cependant tout les paramètres de rugosité ne sont pas encore déterminé. Sur une veritable acquisition 2/3 des paramètres sont retrouvés, le dernier necessitant plus de calibration sur le setup utilisé.
En conclusion, il est possible d'extraire une PSD-LWR par la technique SAXS et ce fut démontré pour la première fois. Afin de pouvoir aller plus loins avec cette technique dans le cadre de mesure de rugosité par la méthode PSD des améliorations sont a prévoire sur l'équipement. Pour limiter les artéfacts et récupérer toutes les informations necessaires. Par ailleurs, l'extraction sur les images obtenues pourrait être amélioré en prenant en compte un maximum de point de mesures.

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