Устройство для контроля геометрических параметров полупроводниковых пластин

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ,СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1048305 д

3q5q> G 01 В 7/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3447075/18-28 (22) 01.06,82 (46) 15.10.83. Бюл. N 38, (72) А.Il.Îêñàíè÷, А.Л.Анистратенко,;

В,К.Кирилюк и С.А.Спектор (71) Ордена Трудового Красного Знамени завод чистых металлов им. 56-летия СССР (53) 621 317.39:531 717(088.8) (56) 1. Бочкин О.И. и др. Механическая обработка полупроводниковых материалов. И., "Высшая школа", 1973, с. 143.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке и 3272624/18-28, кл. G 01 В 7/28, 1981 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕО".

МЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИ".

K0BblX ПЛАСТИН, содержащее предметный стол с базовыми опорами, измеритель и тарированный гравитационный толкатель с траверсой, сфери" ческие наконечники которых установлены оппозитно и сносно, базовые опоры выполнены в виде датчиков касания, подключенных к анализатору базирования, выход анализатора базирования соединен с управляющим входом .Узла коммутации, информационный вход последнего соединен с выходом электронного преобразователя, вход которого соединен с выхо-. дом измерителя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, тарированный гравитациоы ный толкатель выполнен с микрометряческим винтом, взаимодействующим с упором положения, рычаг перемеще" ния тарированного гравитационного толкателя выполнен в.виде ведущего и ведомого звеньев, взаимодействие которых в исходном положении ограничено подпружиненным упором, а узел взаимодействия наконечника ведомого звена с тарированным .гравитационным толкателем выполнен с зазором свободного хода, предметный стол выполнен с двумя дополнительными опорами выше, и двумя дополнительны..ми опорами ниже уровня базовых опор, опорная точка сферического накснечника тарированного гравитационного толкателя в его крайнем нижнем положении совпадает с плоскостью, про,ходящей через точки касания базовых опор, упор положения в сочетании с наконечником микрометрического винта тарированного гравитационного толкателя составляет электроконтактный датчик, устройство снабжено дополнительным узлом коммутации, узлом .управления, формирователями команд разбраковки текущих результатов измерений параметров, узлами памяти, сумматорои, выход электроконтактного датчика соединен с -управляющим входом дополнительного уэла коммутации и узла упрФвления, первый выход дополнительного узла коммутации соединен с входом ячейки памяти результата измерения откло" нения от плоскостности, второй выход - с информационным входом узла управления и входом формирователя команды разбраковки текущего результата измерения толщины, информационные выходы узла управления через ячей. ки узла памяти соединены с соответ- . ствующими входами сумматора, выход сумматора соединен с информационным входом узла коммутации, выход которо

ro соединен с входом формирователя команды разбраковки результата измерения отклонения от параллельнои

1048305 сти,, управляющий вход узла коммутации соединен с управляющим выходом узла управления.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроительной промышленности для контроля толщины отклонения от параллельности и от плоскостности полупроводниковых пластин.

Известно устройство для контроля толщины полупроводниковых пластин, содержащее измерительную стойку с предметным столом и держателем измерителя. В качестве измерителя обычно используют индикатор часового типа или оптический длиномер (1 3.

Недостаток этого устройства - невозможность измерения изгиба (отклонения О7 плоскостности) полупроводниковых пластин., Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля геометрических параметров полупровод. никовых пластин, содержащее предметный стол с базовыми опорами, измеритель и. тарированный гравитационный толкатель с траверсой, сферические наконечники которых установлены оппозитно и соосно, базовые опоры выполнены в виде датчиков касания, подключенных к анализатору базирова. ния., выход которого соединен с уп.равляющим входом узла коммутации, информационный вход последнего соединен с выходом -электронного преобразователя, входом соединенный с выходом измерителя (2 1.

Однако с помощью известного устройства возможен контроль только одного геометрического параметра полупроводниковых пластин.

Цель изобретения - расширение .функциональных возможностей устройства (комплексного контроля нескольких параметров пластин).

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля. геометрических параметров полупроводниковых пластин, содержащем предметный стол с базовыми опорами, изме ритель и тарированный гравитационный толкатель с траверсой, сферичес" кие наконечники которых установлены оппозитно и соосно, базовые опоры выполнены в виде датчиков касания, подключенных к анализатору базирования, выход анализатора базирования соединен с управляющим входом узла коммутации, информационный вход последнего соединен с выходом электронного преобразователя, вход которого. соединен. с выходом измерителя, тарированный гравитационный толкатель выполнен с микрометричес ким аинтом, взаимодействующим с упо15 ром положения, рычаг перемещения тарированного гравитационного толка20

45 теля выполнен в виде ведущего и ведо мого звеньев, взаимодействие которых в исходном положении ограничено подпружиненным упором, а узел взаимодействия наконечника ведомого звена с тарированным гравитационным толкателем выполнен с зазором свободного хода, предметный стол выполнен с двумя дополнительными опорами выше и двумя дополнительными опорами ниже уровня базовых опор, опорная точка сферического наконечника тарированного гравитационного толкателя в его крайнем нижнем положении совпадает с плоскостью, проходящей через точки касания базовых опор, упор положения в сочетании с наконечником микрометрического винта тарированного гравитационного толкателя составляет электроконтактный датчик, устройство снабжено дополнительным узлом коммутации, узлом управления, формирователями команд разбраковки текущих результатов измерений параметров, узлами памяти, сумматором, выход электроконтактного датчика соединен с:управляющим входом дополнительного. узла коммутации:. и узла управления, первый выход дополнительного узла. коммутации соединен с входом ячейки памяти результата измерения отклонения от плоскостно3 1 сти, второй выход - с информацион ным входом узла управления и входом формирователя команды разбраковки, текущего результата измерения толщины, информационные выходы узла управления через ячейки узла памяти соединены с соответствующими входами сумматора, выход сумматора соединен с информационным входом узла коммутации, выход котороЬ го соединен с входом формирователя команды раэбраковки результата измерения отклонения от параллель- ности, управляющий вход узла коммутации соединен с управляющим выходом узла управления.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - кинематическая схема манипулятора.

Устройство для контроля геометрических параметров полупроводниковых пластин состоит иэ манипулятора

1 и электронного блока 2. Манипулятор 1 состоит из корпуса 3, предметного стола.4, измерителя 5, тарированного гравитационного толкателя 6, укрепленных в корпусе 3, ведущего

7 и ведомого 8 звеньев, рычага 9 и подпружиненного упора 10, также соединенных с корпусом 3. Узел взаимодействия наконечника ведомого звена 8 с гравитационным толкателем

6 выполнен с зазором свободного хода, ведущее звено прижимается к подпру-

-жиненному упору 10. Предметный стол

4 снабжен тремя базовыми опорами 11, выполненными в виде датчиков каса.ния, двумя дополнительными опорами

12, расположенными выше уровня базовых опор, и двумя дополнительными опорами 13 ниже уровня базовых опор

11. Вблизи предметного стола 4 установлены фиксаторы 14 ориентации.

Тарированный гравитационный толкатель 6 снабжен микрометрическим винтом 15 и сферическим наконечником

16. В продольный паз гравитационного толкателя 6 входит траверса 17, выполненная из диэлектрического материала и снабженная плоским упором .18 положения, составляющим со сферическим наконечником 16 микрометрического винта 15 электроконтактный датчик 19. На предметный стол 4 помещается измеряемая полупроводниковая пластина 20.

Электронный блок 2 состоит из электронного преобразователя 21, вход которого соединен с выходом из-.

048305 4 мерителя 5, а выход - с информацион. ным входом узла 22"коммутации, анализатор 23 базирования, вход которого соединен с выходами датчиков касания базовых опор 11, а выход - с управляющим входом узла 22 коммутации. Управляющий вход дополнительного узла 24 коммутации соединен с выходом электроконтактного датчика

19 и управляющим входом узла 25 управления. Первый выход узла 24 коммутации посредством узла 26 памяти и формирователя 27 команды соединен с сигналиэатором 28 раэбраковки отклонения от плоскостности, а второй выход узла 24 коммутации соединен через формирователь 29 команды с сигнализатором .30 разбраковки текущего значения толщины и с информационным входом узла 25 управления. Информационные выходы узла 25 управления через узлы 31 памяти соединены с соответствующими входами сумматора 32. Выход сумматора 32 через информационный вход узла 33 коммутации и формирователь 34 команды соединен с сигнализатором 35 разбраковки отклонения от параллельности. Управляннций вход узла 33 коммутации соединен с управляющим выходом узла

25 управления.

Устройство работает следующим образом.

Нажатием на горизонтальное пле35 чо ведущего звена 7 рычага 9 посред- ством ведомого звена 8 производят подьем гравитационного толкателя 6, на предметный стол 4 укладывают по"

40 лупроводниковую пластину 20, возвра щением ведущего звена 7 в исходное положение опускают гравитационный толкатель 6 на полупроводниковую пластину 20. Зазор свободного хода

45 между сферическим наконечником ведомого звена 8 и ответным отверстием гравитационного толкателя 6 ис- ключает влияние массы ведомого звена 8 на работу микросилового компаратора ° После касания пластиной

20 третьей базовой опоры 11 сигнал с выхода анализатора 23 базирования поступает на управляющий вход узла

22 коммутации, который отключает выход электронного преобразователя

21. Аналоговый сигнал, поступивший с .выхода электронного преобразова" теля 21, через узлы 22 и 24 коммутации поступает в узел 26 памяти, 5 1048305 6 а с его выхода - на вход формирова-. теля 27: команды разбраков ки . С выхода формирователя 27 сигнал команды разбраковки поступает на вход сигнализатора 28 результатов контро ля отклонения от плоскостности.

Затем посредством рычага 9 приподнимают гравитационный толкатель

6, и контролируемую пластину 20 перемещают в другую позицию. В этой позиции полупроводниковая пластина опирается только на одну базовую опору 11. Дополнительные опоры 13 ограничивают полупроводниковые пластины 20 от недопустимого перекоса.

Гравитационный толкатель 6 опускается в крайнее нижнее положение, фиксируемое упором 18 положения, чри этом опорная точка сферического наконечника 16 гравитационного толкателя 6 совмещается с плоскостью, проходящей через .точки касания базовых опор 11, и сферический наконеч" ник 16 выполняет функцию базовой опоры для измерения толщины полупроводниковой пластины 20.

Микросилово4 компаратор в результате взаимодействия гравитационного толкателя 6 с подпружиненным измерительным стержнем измерителя 5 обеспечивает формирование результирующего усилия базирования только в пределах поля измерения отклонения от плоскостности (около 300 мкм), триботехнические условия взаимодействия элементов микросилового компаратора не позволяют обеспечить необходимое усилие взаимодействия наконечника микрометрического винта

15 с упором 18 положения. Для обеспечения гарантированной фиксации гра витационного толкателя 6 в крайнем нижнем положении производят поворот ведущего звена 7 рычага 9 в направлении сжатия подпружиненного упора

10 освобождая от фиксации в исходном положении ведомое звено 8. В результате ведомое звено 8 поворачивается и при помощи наконечника создает дополнительный нагружающий фактор гравитационного толкателя 6, обеспечивая необходимое усилие кон..такта. В момент касания наконечником упора 18 положения сигнал с выхода электроконтактного датчика )9 поступает на управляющий вход дополнительного узла 24 коммутации:и уз" ла 25 управления. Узел 2 коммутаций

Е переключает выход, и сигнал с элек5

10 .э5

55 тронного преобразователя 21 через узлы 22 и 24 коммутации поступает на вход формирователя 29 команды разбраковки и информационный вход узла 25 управления. Сигнал команды разбраковки с выхода формирователя

29 поступает на вход сигнализатора

30 разбраковки результата контроля толщины полупроводниковой пластины

20 в центральной зоне. Одновременно аналоговый сигнал первого измерения толщины с первого информационного выхода через одну ячейку узла 31 памяти поступает на соответствующий вход сумматора 32. Далее гравитацион ный толкатель 6 приподнимают и полупроводниковую пластину 20 перемещают в следующую позицию. В этой позиции полупроводниковая пластине 20 опира. ется также на одну базовую опору

11 и ограничивается:от недопустимого перекоса дополнительными опора ми 12, расположенными выше уровня базовых опор. ,Измерение производится аналогично предыдущей операции, т.е. сигнал с выхода электронного преобразователя 21 через узлы 22 и 24 коммутации поступает на вход формирователя

29 команды раэбраковки, а с выхода формирователя 29 сигнал команды раэбраковки поступает на вход сигнализатора 30 результате контроля толщины в данной периферийной точке. Одновременно сигнал с электроконтактного датчика 19 поступает на управляющий вход узла 25 управления, обеспечивая переключение инфор" мационных выходов на соответствующую ячейку узла 31 памяти-.

Поворачивая пластину 20, производят измерение ее толщины в остальных периферийных точках. После заполнения всех ячеек узла 31 .памяти с управляющего выхода узла 25 управления на управляющий вход, узла 33 коммутации. подается сигнал команды включения. Сигнал с выхода сумматора 32 через информационный канал узла 33 коммутации и формирователь 34 команды поступает на вход сигналиэатора 35 разбраковки результата контроля отклонения от параллельности.

Отклонением от параллельности является разность между максимальным и минимальным значениями результатов.измерения толщины в заданных точках.

Погрешность измерения толщины в результате перекоса пластины 20 при

1048305

7 базировании составляет не бойее

0,3 мкм.

Устройство позволяет в 1,5-2 раза повысить производительность контро" ля пластин и снизить.в 1,5-1,8 раза стоимость технических средств контроля геометрических параметров полупроводниковых пластин.

Составитель Ю.Кузьмин

Редактор В.Ковтун Техред Т.фанта Корректор В.Гирняк

Заказ 7916/46 Тираж 602 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4