Angle resolved Mueller polarimetry, applications to periodic structures

par Clément Fallet

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Antonello De Martino.

Soutenue en 2011

à Palaiseau, Ecole polytechnique .

  • Titre traduit

    Polarimétrie de Mueller résolue angulairement et applications aux structures périodiques


  • Résumé

    Avec la diminution constante de la taille des transistors dans la microélectronique, les outils de caractérisation doivent être de plus en plus précis et doivent fournir un débit de plus en plus élevé. La fabrication de semi-conducteurs étant un processus couche par couche, le positionnement précis de la pile est crucial. Le mauvais alignement de la pile est appelé overlay, et nous proposons ici un nouvel instrument et une nouvelle méthode pour caractériser avec précision l'overlay en mesurant une cible unique construite dans les lignes de découpe. La méthode utilise les propriétés fondamentales de symétrie de la matrice de Mueller mesurée dans le plan focal arrière d'un objectif de microscope à grande ouverture numérique et permet une caractérisation de l'overlay avec une incertitude de mesure totale de 2nm. Après une brève introduction à la polarisation et la matrice de Mueller, nous décrivons la nouvelle conception de l'instrument et son étalonnage complet. Le corps principal de ce manuscrit est dédié à la caractérisation de l'overlay, mais les applications de cet instrument sont très diverses aussi détaillerons nous comment notre instrument peut apporter des pistes pour la caractérisation et la compréhension de l'auto-organisation de l'exosquelette des scarabées. Ces coléoptères présentent un très fort dichroïsme circulaire et de nombreux groupes de recherche dans le monde entier essaient d'imiter leur exosquelette. Nous concluons ce manuscrit par un bref aperçu des principales perspectives pour notre instrument


  • Résumé

    With the constant decrease of the size of the transistors in microelectronics, the characterization tools have to be more and more accurate and have to provide higher and higher throughput. Semiconductor manufacturing being a layer-by-layer process, the fine positioning of the stack is crucial. The misalignment of the stack is called overlay and we here propose a new tool and method to accurately characterize overlay by measuring a single target built in the scribe lines. The method uses the fundamental symmetry properties of the Mueller matrix acquired in the back focal plane of a high-aperture microscope objective and enables a characterization of the overlay with a total measurement uncertainty of 2nm. After a brief introduction to polarization and the Mueller matrix, we describe the new design of the instrument and its complete calibration. The main body of this manuscript is dedicated to the overlay characterization but the applications of this instrument are very diverse so we also detail how our instrument can shed some light on the characterization and the understanding of the auto-organization of some scarab beetles' exoskeleton. These beetles exhibit a very strong circular dichroism and many research groups around theworld try to mimic their exoskeleton. We conclude this manuscript with a brief overview of the main perspectives from our instrument.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (159 p.)
  • Annexes : Bibliographie : 113 réf.

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