Способ контроля дефектов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (>i> 763767 (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву с (22)Заявлено 26.12.78 (21) 2703221/18 — 25 (51)М. Кд.

G 01 N 27/24 с присоединением заявки М (23) П риоритет

Гасударственный квинтет

СССР яо делан нвебретеннй в вткрытнй

Опубликовано 15.09 80 Бюллетень .% 34

Дата опубликования описания 15.09.80 (53) УДК 543.253 (0888) (72) Авторы изобретения

А. Е. Кравцов, В. В. Пермяков и М. А. Резников

Опытное производство при институте физики АН Украинской CCP (7I) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ

Изобретение относится к способам контроля неоднородностей материалов, в частности тонких диэлектрических слоев, в производстве полулроводниковых приборов, а также защитных диэлектрических покрытий в машиностроении.

Дефекты и неоднородности диэлектрических слоев снижают их маскирующую либо изолирующую эффективность, что приводит к значительному разбросу параметров и выходу из

10 строя готовых изделий, Качество защитных покрытий (наличие сквозных пор, трещин) прямо определяет срок службы деталей, защищаемых покрытием.

Известен электротопографический способ контроля дефектов слоев материалов, состоящий в наложении образца исследуемой поверхностью на регистрирующий фотоматериал, который в свою очередь помещен на диэлектрическую подложку, и приложении к исследуемой сис- зе теме электрического поля напряженностью свыше 104 В/cM(1).

Недостатки этого способа состоят в использовании севебросодержащего регистрирующего

2 материала, необходимости работы при неакти; ничном (красном) освещении, высоком напряжении, прикладываемом к исследуемой системе (несколько киловольт) .

Известен также способ определения поверхностных мнкродефектов, заключающийся в нанесении на исследуемую поверхность смачивающего покрытия в, виде термопластического материала, нагрева термопластнка до размягчения, нанесения электрического заряда на поверхность покрытия до появления деформаций йа пластике и последующего охлаждения термопластнческого слоя до температуры затвердевания.

Полученный рельеф на пЪстине фиксируется на длительное время (2J .Однако этот способ позволяет зафиксировать картину только поверхностных дефектов, кро- . ме того, одновременно с регистрирующим слоем подвергается термообработке и сама исследуемая поверхность.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности и чувствительности контроля.

Эта цель достигается тем, что термопластический стнй наносят на проводящую подложку, ВНИИПИ Заказ 6596/14 Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 прикладывают электрическое поле между исследуемой поверхностью и подложкой, а после снятия поля и отделения исследуемого объекта, термопластический слой нагревают до температуры размягчения и охлаждают до затвердевания пластика.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец накладывают исследуемой поверхностью на тврмопластическую пленку, нанесенную на проводящую подложку, прижимают к ней металлическим электродом и нрикладывают к электроду и проводящему слою электрическое напряжение. Независимо от полярности напряжения происходит поляризация repMoImacтического слоя, причем поляризационный заряд пропорционален напряженности электрического поля в поверхностном слое термопластика, вследствие чего топология распределения полярнзационного заряда отражает неоднородность распределения поля, искаженного дефектами образца.

После экспозиции термопластик отделяется от изделия. Затем его нагревают до температуры размягчения, при этом происходит его деформация и топология неоднородного поля проявляется в виде рельефа поверхности термопластического слоя, который после охлаждения можно визуалировать. Глубина получаемого рельефа определяется, толщиной слоя термопластика.

Необходимая для дефектации плотность поляризационного заряда в термопластике достигается в течение нескольких миллисекунд при средней напряженности электрического поля порядка 104 В/см, что для термопластического слоя толщиной 10 мкм означает приложение напряжения величиной нескольких десятков вольт.

Например, исследуют кремниевую структуру с диэлектрической изоляцией элементов (КСДИ) представляющую собой плоскую кремниевую поиикристаллнческую подложку, на одну из поверхностей которой выходят многокрнсталлические кремниевые элементы, изолированные между собой и от п4дложки слоем оксида кремния толщиной 2 мкм. Эта поверхность полирована и представляет собой мозаику, монокристаллов кремния, разделенных через оксидную пленку полосками поликристаллической подложки. Задачей контроля является полученйе иэображения структуры и выявление

4 закороток изоляции. В качестве регистрирующего материала используют термопластический носитель ТПН вЂ” 10 толщиной 4 мкм на металлизированной лавсановой подложке. Между слоем висмута на лавсане и- КСДИ прикладывается напряжение порядка 1000 В в течение 1 с.

Проявление изображения ведут при 80 С в течение 0,5 — 2 с, (до появления максимального рельефа). Полученное рельефное изображение

1р отражает структуру исследуемой поверхности

КСДИ, причем подложка изображается в виде канавок глубиной 0,2 — 0,5 мкм, Монокристал щческие элементы, закороченные на подложку через дефект (закоротку) диэлектрической

15 изоляции, также изображаются в виде утлублений. Иэображение наблюдалось через бинокулярный микроскоп МБС вЂ” 1 при косом освеще.нии на просвет. Глубина рельефа измеряется на микроинтерферометре МИИ вЂ” 4.

20 Использование предлагаемого способа контроля позволяет обнаруживать как явные дефекты диэлектрических слоев, так и потенциальные — слабые места. Таким образом может быть решена задача оптимизации технологии

25 изготовления диэлектрического слоя, а также прогнозирование качества и надежности готового иэделия. Разбраковка диэлектрических покрытий в процессе изготовления позволяет избежать дальнейших операций в производстве

30 заведомо бракованных изделий.

Формула. изобретения

35 Способ контроля дефектов слоев материалов, заключающийся в наложении исследуемого слоя на слой термопластического материала, нагрева и охлаждения термопластика, о т л и ч а юшийся. тем, что, с целью увеличения 4p чувствительности и разрешающей способности контроля, систему помещают в электрическое поле, а нагрев и охлаждение термопластика производят после удаления его с исследуемого слоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 360599, кл, G 01 и 27/24, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР N 431440, кл. G 01 M 27/60, 1973 (прототип);