Фотоэлектрический измеритель прогибов полупроводниковых пластин

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е (11) 603842

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву

Ф

2 (22) Заявлено04.10.76 (21) 2409831/18-28 (51) M Кл с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.04.78. Бюллетень №15 (45) Дата опубликования описания 29.03.78

Q 01 В 11/24

Государственный иоыитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531 715 27 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. П. Захаров, С. Н. Никифорова-Денисэва и О. И. Бочкин (71) Заявитель (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПРОГИБОВ

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерении прогибов полупроводниковых пластин, служащих подложками при изготовлении полупроводниковых приборов 5 и интегральных схем.

Известно устройство для измерения прогибов полупроводниковых пластин бесконтактным методом, содержащее осветитель, ле- . кальную линейку и микроскоп 11 . !

О

C помошью даннэго устройства величина прогиба оценивается по наблюдаемой в окуляр микроскопа высоте шели между ребром лекальной линейки и изогнутой поверхностью контролируемой пластины, 15

Недостатком данной установки являются значительные погрешности нри измерении прогиба, связанные с субъективными ошибками эператора при оценке величины прогиба О

Наиболее близким устройством по своей технической сушности и решаемэй задачи является фотоэлектрический измеритель прогибов полупроводниковых пластин, содержащий последэвательнси расположенные осве- _#_ титель, м эдулятор, оптическую систему для передачи светового потока, диафрагму, лекальную линейку и электронный блок для измерения величины прогиба по высоте шели между линейкой и поверхностью контролируемой пластины g2).

В данном устройстве в состав оптической системы для передачи светового потока входят оптические элементы — линзы и плэско-параллельные пластины, Одним из недостатков указанного устройства является значительная погрешность ьзмерения (выброс пера самэпишушего. прибора) в начале и конце процесса измерения, когда зондируюший пучок излучения заходит на шель и сходит со шели, образуемой между лекальной линейкой и изогнутой п верхностью контролируемой пластины.

Этот недостаток обусловлен тем, чтэ при имеюшейся оптической системе устройстваа не удается сформировать узкий зондируюший пучок в непосредственной близости or ребра лекальной линейки, а при широком нучке происходит его частичное отражение or цилиндрической торцовой по603842 верхнэсти контролируемэй пластины в начале и конце измерения, Величина выброса в начале и конце измерения (его амплитудное значение при максимальной чувствительности устройства — в диапазоне измерений прогиба эт О до 40 мкм составляет около 1,5 мкм.

Другим недостатком известного устройства является достаточно большой уровень мгн ове нных выбросов пера сам эпишущегo прибора относительно среднего уровня при регистрации профиля контролируемой пластины, амплитуда которых составляет около

1-1,5 мкм, Это объясняется сравнительно малой величиной отношения сигнал-шум как в измерительном тракте, так и в тракте опорного сигнала устройства. Кроме того, из-за отражения на поверхности линз и за счет поглощения при прохождении через оптические элементы, часть потока излучения р источника теряется. Все указанные недостатки снижают точность измерения, Для повышения точности измерения., диафрагма выполнена в виде элемента с вогнутой этражакипей поверхностью, например, в виде полуцилиндра, а оптическая система -, в виде световэда.

На чертеже дана принципиыа ная схема предлагаем ого измерителя.

Он содержит осветитель, имеющий источ- ЗО ник 1 света и линзу 2, модулятор 3, оптическую систему для передачи светового потока в виде световода 4, диафрагму 5 в ви де элемента с вогнутой отражающей поверхностью, например., в виде полуцилиндра, ле- 35 кальную линейку 6, приемный световод 7, и электронный блок для измерения величины прогиба по высоте щели между линейкой и поверхностью контролируемой пластины, включающий фэтоприемник 8 опорного пучка 40 излучения и измерительный этоприемник

9. Индексом 10 обозначена контролируемая пластина, Работае т предлагаемый измеритель следующим образом, 45

Излучение источнике 1 света фиксируеь ся линзой 2 и плоскости модулятора 3 (представляющего собой модулир ющий диск, установленный на валу электродвигателя).

Промодулированный ноток излучения с пэ- 50 мощью гибкэго передающего световэда 4 направляется в зону образования щели (зазо.ра) между поверхностью контролируемой пластины 10 и ребром лекальной линейки 6.

Диафрагма 5 ограничивает поперечное сече- 55 ние зондирующего (измерительногo) пучка излучения и одновременно этражает значительную часть излучения, используемого в качестве опорного пучка потока излучения, и фокусирует его на два фотоприемника 60 опорного пучка излучения, расположенных в непосредственной близости or выходного торца передающего световэда. Зондирующий пучок излучения, прошедший через щель, образуемую при прогибе пластины между контролируемой пэлупроводниковой пластиной и лекальной линейкой, направляется с помощью приемного светэвода 7 на измерительный. фотэприемник 9. Величина потока излучения, падающего ma измерительный фотэприемник, пропорциональна величине прэгиба контролируемой пластины в месте прохождения зондирующего лучка, При измерении контролируемую пластину

10 укладывают на ребро лекальной линейки

6 и дополнительную точечную опору в виде щтыря, удерживающего пластину от опро.кидывания. С помощью отдельного привода перемешают пластину совместно с .лекальной линейкой и точечной опорой относительно зондирующего пучка излучения, который эт источника 1 излучения проходит вначале че рез линзу 2,модулятор 3, световод 4 и диаф рагму 5, затем через щель между прилегающей поверхностью контролируемой пластины и ребром лекальной линейки и с помощью приемного световода 7 попадает на измерительный фотоприемник 9. Одновременно значительная часть потока излучения отражается от внутренней поверхности диафрагмы отражателя, выполненной в виде полуцилиндра и фокусируется на двух фотоприемниках 8 опорного пучка излучения, В электронном блоке измерителя переменное напряжение, поступающее с выхода измерительного приемника, преобразуется в постоянное напряжение, величина которого пропорциональна текущему значению прогиба полупроводниковой пластины.

Предлагаемый измеритель позволяет сформировать зондирующий пучок в непосредст- венной близости or ребра лекальной линейки и увеличить соотношения сигнал-шум s усилительных трактах как измерительного, так и опорного сигнала, кроме того повысить степень использования потока излучения источника, irо в конечном итоге позволяет повысить точность измерения.

Ф ормула изобретения

Ф отоэлектрический измеритель прогибсв полупроводниковых пластин, содержащий последовательно расцолэженныв осветитель, модулятор, оптическую систему, для передачи светового потока, диафрагму, лекальную линейку и электронный блок, о т л и603842

Составитель Л. Лобзова

Редактор Т. Иванова Техред К, Гаврон Корректор А, Власенко

Заказ 2056/33 Тираж 872 Подписное

UHHHFIH Государственного комитета С аета Nswcrpce СССР по делам изЖ тений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская на6., бд. 4/5

Филиал ППП Патент", г. укгород ул. Проектная, 4 ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, диафрагма выполнена в виде элемента с вогнутой отражающей поверхностью, например, в виде попуцилиндра, а оптическая система - в виде световода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Электронная техника, 1972, N 5, с. 86-89; сер. 6.

2. Электронная техника, 1976, N 2, с. 55-59..