Diffraction et diffusion de la lumière : modélisation tridimensionnelle et application à la métrologie de la microélectronique et aux techniques d'imagerie sélective en milieu diffusant

• Auteur / Autrice : Laurent Arnaud
• Direction : Claude Amra
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique, électromagnétisme et image
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ellipsométrie

Modélisation tridimensionnelle

Problèmes inverses

Lumière -- Diffusion

Diffraction

Résumé

La diffraction et la diffusion de la lumière sont étudiées de façon théorique et expérimentale puis utilisées pour les applications à la métrologie des composants sub-microniques dans l'industrie de la microélectronique, ainsi qu'aux applications dans le domaine de l'imagerie sélective en milieu diffusant basée sur les propriétés ellipsométriques de la lumière. La modélisation est réalisée à l'aide de la méthode différentielle que nous avons implémentée pour plusieurs situations : diffraction 2D classique et conique et diffraction 3D. Outre les améliorations déjà connues, algorithme des matrices S et règles de factorisation, nous proposons une nouvelle méthode d'intégration matricielle des équations du champ, plus rapide que les formulation existantes, qui nous permet d'aborder le cas des structures 3D de forme arbitraire, aléatoires ou périodiques. Cet outil est ensuite appliqué à l'extension de l'imagerie sélective au cas des surfaces très rugueuses et au problème inverse en microélectronique.

We study diffraction and light scattering, both theoreticaly and experimentaly. We use the differential method that we have implemented for 2D structures in classical and conical incidence and for biperiodic 3D structures. Beyond the classical improvement of the S-matrix algorithm and the Fourier series factorisation rules, we propose a new matricial integration algorithm for the equations of the field. This new and faster method allows us to adress the case of diffraction by 3D objects of arbitrary shape, while respecting the factorisation rules. We then use this tool to study the inverse problem applied to the metrology of microelectronics components with submicrometric dimensions, we show that the differential method is superior to the traditionally used RCWA in the case of components with non-lamellar shapes. We also apply this tool to the study of the extension of the selective imaging method in random media to the case of surfaces with strong roughness and moderated slopes.