Устройство для контроля полупроводниковых пластин

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН, содержащее подвижный базовый стол с приводом , связанный с базовым столом преобразователь линейных перемещений, подключенный к его выходу первым входом блок обработки и индикации, отличающееся тем, что, с целью расширенияфункциональных зоз можностей, оно снабжено опорным столом, установленным в плоскости, эквидистантной gnoBepxHocTH базового стола,-на сферическом шарнире и трех подпружиненных аксиальных упорах, . четырьмя измерителями смещения исходного положения опорного стола, измерителем прижимного усилия базо- . вого стола, узлом управления приводом, блок обработки и индикации выполнен в виде совокупности двух электронных преобразователей, узла коммутации, анализатора, ячейки памяти, двух сумматоров, ячейки запуска, узла коррекции , индикаторов отклонения от плоскостности, толщины, отклонения от параллельности, и остаточного . напряжения, выход первого электронного преобразователя связан с входами узла коммутации и анализатора, первый выход узла коммутации соеди|нен с ячейкой памяти, второй - с индикатором толщины и вторыми входами первого сумматора и узла коррекции, выход ячейки памяти соединен с первым входом, первого сумматора, связанного с индикатором отклонения от плоскостности, каждЕЛй из четырех выходов второго электронного преобразователя связан с соответствующим входом второго сумматора, первый выход второго сумматора подключен к индикатору отклонения от параллельности , второй - к третьему входу узла коррекции, выход которого связан с индикатором остаточного напряжения, ячейка запуска связана с вторым вхо дом узла коммутации, блок обработки и индикации имеет шесть входов и два выхода, причем второй, третий, четвертый, пятый входы соединены с (Л соответствующими входами второго. Электронного преобразователя и соответствующими измерителями смещения ИСХОДНОГО положения опорного стола,10 «Ьстой вход связан с первым входом узла коррекции и выходом измерителя прижимного усилия базового .стола, ;первый выход соединен с выходом ана-. лизатора и первым входом узла управления приводом, второй - с выходом ячейки, запуска и вторым входом уз00 ла управления приводом, а пёр1ВЫЙ вход блока обработки и виндикации связан с входом 4 4 первого электронного преобразователя . 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что привод связан с базовым столом через рычаг . . и толкатель, толкатель выполнен в виде двух плунжеров, связанных между ::обой с помощью стержневого ограничителя с расположенной на нем пружиной , а измеритель прижимного усилия базового стола кинематически связан с плунжерами толкателя .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5Н G 01 7 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3366118/18-28 (22 ) 16.12.81 (46 ) 23. 04. 83. Бюл. Р 15 (72 ) A.Ï. Оксанич, A.Ë. Анистратенко, В. П. Воронин, A.Ì. Тузовский и A. В. Елютин (71 ) Ордена Трудового Красного Знамени завод чистых .металлов им. 50-летия СССР (53) 621 ° 317.531.717(088.8) (56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 328330, G 01 В 7/28, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР (по заявке Р 2614824/18-28), кл. G 01 В 7/28, 1978 (прототип). (54 ) (57 ) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН, содержащее подвижный базовый стол с приводом, связанный с базовым столом преобразователь линейных перемещений, подключенный к его выходу первым входом блок обработки и индикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воз« можностей, оно снабжено опорным столом, установленным в плоскости, эквидистантной вповерхности базового стола, на сферическом шарнире и трех подпружиненных аксиальных упорах, . четырьмя. измерителями смещения исходного положения опорного стола, измерителем прижимного усилия баэо" . вого стола, узлом управления приводом, блок обработки и индикации выполнен в виде совокупности двух электронных преобразователей, узла коммутации, анализатора, ячейки памяти, двух сумматоров, ячейки запуска, узла коррекции, индикаторов отклонения от плоскостности, толщины, отклонения от параллельности, и остаточного напряжения, выход первого электронного преобразователя связан с входами узла коммутации и анализатора, первый выход узла коммутации соедиl нен с ячейкой памяти, второй †. с индикатором толщины и вторыми входами

„„SU„„1013744 А первого сумматора и узла коррекции, выход ячейки памяти соединен с первым входом первого сумматора, связанного с индикатором отклонения от плоскостности, каждый из четырех выходов второго электронного преобразователя связан с соответствующим входом второго сумматора, первый выход второго сумматора подключен к индикатору отклонения от параллельности, второй - к третьему входу узла коррекции, выход которого связан с индикатором остаточного напряжения, ячейка запуска связана с вторым вхо-. дом узла коммутации, блок обработки и индикации имеет шесть входов и два выхода, причем второй, третий, четвертый, пятый входы соединены с соответствующими входами второго Электронного преобразователя и соответствующими измерителями смещения .исходного положения опорного стола,шестой вход связан с первым входом узла коррекции и выходом измерителя прижимного усилия базового .стола, ;первый выход соединен с выходом ана-. лизатора и первым входом узла управления приводом, второй — с выходом ячейки, запуска и вторым входом уз;ла управления приводом, а пер;вый вход блока обработки и .индикации связан с входом первого электронного преобразо1 вателя.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е сятем,,что привод связан с базовым столом через рычаг. ь и толкатель, толкатель выполнен в виде двух плунжеров, связанных между

="îáîé с помощью стержневого ограничителя с расположенной на нем пружиной, а измеритель прижимного усилия базового стола кинематически связан с плунжерами толкателя.

1013744

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для контроля геометрических параметров и остаточных напряжений пластин, в частности полупроноднико)вых.

Известно устройство для контроля геометрии иэделий сложной формы, содержащее базовый стол, программный привод, датчик перемещений стола, каретку, модульную головку, блок 10 регистрации сигналов g1).

Недостатком устройства являются ограниченные возможности. Устройство1 не позволяет измерять остаточные напряжения в изделиях, а также такие 15 параметры как непараллельность или неплоскостность.

Наиболее близким техничеоким решением к предлагаемому иэобретени» является устройство для контроля () полупроводниковых пластин, содержащее подвижный базовый стол с приводом, связанный с базовым столом преобразователь линейных перемещений, подключенный к его выходу первым Я5 входом блок обработки и инднкации (2) .

Недостатком устройства является также его ограниченные возможности измерения геометрических параметров .(возможно только одностороннее иэ- Зр мерение координат реального профиля), а также невозможность определения остаточных напряжений н полупроводниковых образцах.

Целью -изобретения является расширение функциональных воэможностей устройства.

Поставлеиная цель достигается тем, что устройство для контроля полупРоводниковых пластин, содержа- 4р щее подвижный базовый стол с приводом, связанный с базовым столом преобразователь линейных перемещений, подключенный к его выходу первым входом блок обработки и индикации, снаб-„ жено опорным столом, установленным в . плоскости, эквидистантной поверхности базового стола, на сферическом шарнире и Фрех подпружиненных аксиальных упорах, четырьмя измерителями смещения исходного положения опорного стола, измерителем прижимного усилия базового стола, узлом управления приводом, блок обработки и ий дикации выполнен в виде совокупности двух электронных преобразователей, 55 узла коммутации, анализатора, ячейки памяти, двух сумматоров, ячейки запуска, узла коррекции, индикаторов отклонения от плоскостности,толщин»1» отклонения от параллельности, оста- 60 точного напряжения, выход первого электронного преобразователя связан с входами узла коммутации и анализатора, первый выход узла коммутации соединен с ячейками памяти, второй— с индикатором толщины и вторыми входами первого сумматора и узла коррекции, выход ячейки памяти соединен с первым входом первого сумматора, связанного с индикатором отклонения от плоскостности,.каждый из четырех ныходов второго электронного преобра". эователя связан с соответствующим входом второго сумматора, первый выход второго сумматора подключен к индикатору отклонения от параллельности, второй — к третьему входу узла коррекции, выход которого связан с индикатором остаточного напряжения, ячейка запуска связана с вторым входом узла коммутации, блок обработки и индикации имеет шесть вхо-; дов и два выхода, причем .второй, тре тий, четвертый, пятый входы соединен ны с соответствующими входами второго электронного преобразователя и соответствующими измерителями смещения исходного положения опорного стола,шестой вход связан с первым входом узла коррекции и выходом измерителя прижимного усилия баэоного стола, первый выход соединей с выходом анализатора и первым входом узла управления приводом, второй — с выходом ячейки запуска и вторым входом узла управления приводом, а первый вход блока обработки и индикации связан с входом первого электронного преобразователя.

Кроме того, привод связан с базовым столом через рычаг к толкатель,,толкатель выполнен н виде двух плун,жеров, связанных между собой с помощью стержневого ограничителя с расположенной на нем пружиной, а из- ° меритель прижимного усилия баэового стола кинематически связан с плунжерами толкателя.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 - механический узел, разрез, на фиг. 3 — разрез

А-A на фиг. 2.

Основными узлами устройства являются механический узел 1 и блок 2 обработки и индикации (фиг. 1) °

Механический узел 1{фиг. 2) состоит из корпуса 3, опорного стола 4 и позиционера 5, кинематическое замыкание которого с приводом 6 выполнено посредством рычага 7 и толкателя 8.

Опорный стол 4 зафиксиронан в исходном положении сферическим шарниром 9 и тремя подпружинейными упорами 10 и нзаимодействует с аксиально установленными измерителями ii смещения исходного положения опорного стола.

Позиционер 5 .со стороны рычага 7 взаимодействует с установленным вдоль его оси преобразователем 12 линейных перемещений и несет базовый стол 13.

Рабочая поверхность опорного стола 4, в исходном положении совпадает 1013744 с плоскостью, эквидистантной плоскости базового стола .13. Толкатель .8 выполнен в виде плунжеров 14 и 15, между которыми размещена пружина 1б.

Взаимное исходное положение плунжеров зафиксировано стержневым ограничителем 17. Плунжеры -14 и 15 связаны между собой, например, реэистивным измерителем 18 прижимного усилия ба". зового стола. Исходное положение рычага 7 зафиксировано подпружиненным упором 19. Узлы взаимодействия рычага с позиционером 5 и толкателем 8 вы- . полнены с зазорами свободного хода (фиг.. 2).

Электройный блок 2 содержит первый15 злектроннйй преобразователь 20, вход которого соединен с выходом преобра-. зователя 12 линейных перемещений, а выход - с входами узла 21 коммутацйи и анализатора 22, выход анализатора — 2О с первым входом узла 23 управления приводом 4. Первый выход узла 21 коммутации соединен с входом ячейки 24 памяти, а выход ячейки памяти - с первым входом первого сумматора 25, Я выход которого соединен с входом индикатора 26 отклонения от плоскостности.

Управляющий вход .узла 21 коммута-. ции соединен с выходом ячейки. 27 за пуска, а второй выход — с вторым .входом первого сумматора 25, входом индикатора 28 толщины и вторым входом узла 29 коррекции. Выход резистивного измерителя 18 соединен с первым входом.узла 29 кЬррекции, выход которого соединен с входом индикатора 30 остаточного напряженйя контролируемой пластины. Выходы измерителей 11 положения опорного 4Ö стола 4 через второй электронный пре образователь 31 соединены с соответствующими входами второго сумматора

32, первый выход которого соединен с входом индикатора 33 отклонения от параллельноети, а второй выход— с третьим входом узла 29 коррекции (фиг.. 1P ь

Устройство работает следующим образом.

В Исходном положении поэиционер 5 находится в крайнем положении, поверхности базового 13 и опорного 4 стопов соприкасаются, а сигналы на выходе электронных преобразователей 20,31 55 и резистивного измерителя 18 имеют нулевое значение.

Погоротом рычага 7, в пределах хода подпружиненного упора 19, базовый стол 13 отводят от опорного 4 . Щ и в образующуюся между столами щель устанавливают полупроводниковую пластину 34. Рычаг 7 возвращают в исходное положение и позиционер 5 под действием усилия пружины преобразователя 12 базовым столом 13 прижимает пластину 34 к опорному столу 4. Для снижения погрешности изме-, рения отклонения от плоскостности . жесткость пружины преобразователя 12, устанавливается таким образом, чтобЫ . значение измерительного усилия пози. ционера 5 не превыаало.5 сН. Зазор свободного хода узла взаимодействия рычага 7 с позиционером необходим для исключения влияния рычага 7 на формирование измерительного усилия поэиционера 5.

Аналоговый сигнал с выхода первого электронного преобразователя 20, пропорциональный значению хода ц позиционера 5 через узел 21 коммутации и ячейку 24 памяти поступает на первый вход сумматора 25. Затем производят включение ячейки запуска.и сигнал с ее выхода поступает на первый вход узла 23 управления приводом, запуская привод б силового перемещения .цозиционера 5, и на управ; ляющий вход узла 21 коммутации, ne- реключающий выход с ячейки 24 памяти на суьвитор 25, индикатор .28 и узел коррекции 29. при®од б, вэаивкщействуя, например при помощи кулачка, с плунжером

15, перемещает его в направлении плунжера 14, сжимая пружину 16, и соответственно, нагружая полупровод никовую пластику 34 до полного ее выравнивания (фиг. 2j. .В момент остановки поэиционера 5 после выравнивания пластины 34 прекращается возрастание сигнала на выходе электрон-. ного преобразователя 20, что обеспечивает формирование анализатором 22 сигнала отключения питания ,привода б, поступающего на второй вход узла 23 управления. Аналоговый сигнал с выхода электронного преобра- зователя 20, пропорциональный значению $<, расстояния между столами

4 и-13, через узел 21- коммутации поступает на вторые входы суммато ра 25 и узла 29 коррекции. С выхода сумматора 25 сигнал, аналоговое значение которого соответствует разнос;ти величин bq — 5, поступает на вход индикатора 26 отклонения от плоскостности. Одновременно аналого-. вый сигнал величины Q поступает на вход индикатора 28 толщины пластины в центральной части. Если полупроводниковая пластина имеет отклонение от параллельности, опорный стол 4 откло няется от исходного положения, воз-:. действуя на измерители 11. Сигналы:,. с выхода измерителей 11 через второй

;электронный преобразователь 31 посту; лают на входы сумматора 32. С первого выхода сумматора 32 результат измерения поступает на вход индикатора 33 отклонения от,параллельности.

S 1013744 6

Сигнал с выхода резистивного измерителя 18, пропорциональный величине относительного хода плунжеров 14 и

15, и соответственно, пропорциональный величине нагрузки, приложенной к пластине для ее выравнивания, поступает через узел 29 коррекции на вход индикатора 30 остаточного напряжения.

Ввод корректирующих сигналов с выхода электронного преобразователя 20 и сумматора 32 на вход узла 29 коррекции позволяет повысить точность измерения остаточных напряжений. Так сигнал с второго выхода сумматора 32, пропорциональный приращению усилия, приложенного к позиционеру 5 для сжатия пружин упоров 10 (в процессе измерения полупроводниковых пластин, имеющих отклонение от параллельности), позволяет выделить значение усилия, затрачиваемого только на выравнивание пластины, а сигнал с второго выхода узла коммутации 21, пропорциональный величине, позволяет учитывать изменение жесткости пластины в зависимости от толщины, поскольку толщина полупроводниковой пластины — величина переменная.

Устройство благодаря возможности измерений ряда параметров пластин позволяет повысить производительность контроля. Количественный контроль

f5 остаточных напряжений позволяет уменьшить процент брака на процессах фотолитографии и вскрытия структур, а также оптимизировать режимы технологических процессов.

1013744

Фиг.2

А-А

Составитель Ю. Петраковский

Редактор Т. Киселева Техред N.Ãåðãeëü Корректор Г Решетник

Закаэ 2998/47 Тираж 600 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по делам иэобретений и.открытий

113035, Иосква, Ж-35р Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4