RU200329U1

RU200329U1 - Устройство контроля качества очистки поверхности кремниевых пластин

Info

Publication number: RU200329U1
Application number: RU2020105119U
Authority: RU
Inventors: Константин Юрьевич Фроленков; Сергей Иванович Матюхин; Дмитрий Петрович Санников; Борис Михайлович Иоэль; Михаил Дмитриевич Санников; Евгений Юрьевич Орлов
Original assignee: Акционерное общество "ПРОТОН-ЭЛЕКТРОТЕКС", АО "ПРОТОН-ЭЛЕКТРОТЕКС"
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2020-10-16

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники и предназначена для контроля качества очистки поверхности кремниевых пластин, используемых при изготовлении силовых полупроводниковых приборов, после операции механической обработки. Устройство контроля качества очистки поверхности кремниевых пластин включает светонепроницаемую камеру, обеспечивающую геометрию измерения 45°, источник излучения, апертурную диафрагму, обеспечивающую стандартные условия наблюдения, и корригирующий светофильтр, оно дополнительно содержит коллиматор излучения для получения пучка параллельных лучей, установленный между корригирующим светофильтром и светонепроницаемой камерой, и быстродействующий прибор с зарядовой связью для обеспечения спектральной визуализации фотолюминесценции. Технический результат - идентификация вида загрязнения и его распределение по поверхности кремниевой пластины. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники и предназначена для контроля качества очистки поверхности кремниевых пластин, используемых при изготовлении силовых полупроводниковых приборов, после операции механической обработки.

Известно устройство контроля, содержащее источник света, на который устанавливают спектральный фильтр и с помощью фиксатора фиксируют положение источника света по высоте и углу наклона таким образом, чтобы каждая контролируемая поверхность освещалась косонаправленным пучком света, имеющим цветовую окраску (см. патент РФ №2621469, МПК G01B 11/30, G01N 21/01, опубл. 2017 г.)

К недостаткам этого устройства следует отнести невозможность получения информации о природе имеющихся загрязнений и их распределении по поверхности исследуемой кремниевой пластины.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для определения спектральной зависимости коэффициента диффузного отражения, включающее спектрофотометр СФ-46, кюветное отделение которого оснащено светонепроницаемой камерой с фотоумножителем, обеспечивающей геометрию измерения 45/0, апертурную диафрагму, создающую стандартные условия наблюдения, и корригирующий светофильтр, отсекающий энергию в полосе люминесценции, (см. патент на полезную модель РФ №112426, МПК G01N 21/47, опубл. 2012 г.)

Недостатком этого устройства является невозможность с его помощью получить информацию о распределении каждого вида загрязнения по поверхности исследуемых кремниевых пластин, а следовательно, идентифицировать источник загрязнения в производственной линии.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в обеспечении быстродействующего неразрушающего контроля качества очистки поверхности кремниевых пластин после операций механической обработки с высоким пространственным разрешением, высокой надежностью и чувствительностью, позволяющего идентифицировать вид загрязнения и его распределение по поверхности кремниевой пластины.

Это достигается тем, что устройство контроля качества очистки поверхности кремниевых пластин, включающее светонепроницаемую камеру, обеспечивающую геометрию измерения 45/0, источник излучения, апертурную диафрагму, обеспечивающую стандартные условия наблюдения, и корригирующий светофильтр, согласно полезной модели, дополнительно содержит коллиматор излучения для получения пучка параллельных лучей, установленный между корригирующим светофильтром и светонепроницаемой камерой, и быстродействующий прибор с зарядовой связью для обеспечения спектральной визуализации фотолюминесценции.

Технический результат состоит в том, что предлагаемое устройство позволяет идентифицировать вид загрязнения и его распределение по поверхности кремниевой пластины.

Сущность полезной модели поясняется следующим образом.

На фиг. 1 представлена схема устройства контроля качества очистки поверхности кремниевых пластин; на фиг. 2 - вид поверхности кремниевых пластин с органическими загрязнениями.

Устройство (фиг. 1) представляет собой светонепроницаемую измерительную камеру, обеспечивающую геометрию измерения 45/0 и содержащую корпус 1 с зачерненными внутри стенками, источник 2 излучения, коллиматор 3 излучения и корригирующий светофильтр 4. На основании корпуса 1 светонепроницаемой камеры сориентированного под углом 45° к параллельному пучку лучей источника 2 с помощью адаптера 5, позволяющего закреплять образцы разного диаметра, крепится исследуемая кремниевая пластина 6. Крышка 7 служит для обеспечения светонепроницаемости измерительной камеры. В стенку корпуса 1, противолежащую исследуемой кремниевой пластине 6, вмонтирован тубус 8, содержащий апертурную диафрагму 9 и быстродействующий прибор с зарядовой связью (ПЗС) 10, соединенный с блоком обработки полученной информации (на фиг. 1 не показан) и предназначенный для обеспечения спектральной визуализации фотолюминесценции. В качестве источника излучения может быть использован, например, ультрафиолетовый светодиод марки 3838 rzxled 275 нм. В качестве корригирующего светофильтра может быть использован стеклянный абсорбционный светофильтр БС-3.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемую кремниевую пластину 6 помещают в корпус 1 измерительной камеры и адаптером 5 фиксируют пластину 6 под углом 45° к параллельному пучку лучей от источника 2. Пучок лучей, выходящий из коллиматора 3, диффузно отражается от поверхности исследуемой пластины 6 и после прохождения апертурной диафрагмы 9, создающей стандартные условия наблюдения, поступает на быстродействующую ПЗС-камеру 10, визуализирующую результаты исследования и передающую на блок обработки полученную информацию.

Использование быстродействующей ПЗС-камеры, помимо спектральной визуализации фотолюминесценции, дает информацию о распределении каждого вида загрязнений по поверхности исследуемых кремниевых пластин. Использование корригирующих светофильтров, осуществляющих селекцию энергии источника излучения в полосе возбуждения люминесценции конкретного вида загрязнений, позволяет идентифицировать вид загрязнения. Это в совокупности позволяет установить источники загрязнений в производственной линии.

Для контроля были подготовлены кремниевые пластины с предварительно нанесенными на их поверхность органическими загрязнениями: подсолнечное масло 11; оливковое масло 12 (фиг. 2).

Пример 1.

При отсутствии корригирующего светофильтра (фиг. 2а) оба пятна загрязнения 11 и 12 имеют яркую фотолюминесценцию в интервале длин волн λ 430-450 нм. Это позволяет установить распределение каждого вида загрязнений по поверхности исследуемых пластин, но не позволяет осуществить идентификацию вида загрязнения.

Пример 2.

При использовании в качестве корригирующего светофильтра стеклянного абсорбционного светофильтра БС-3 (фиг. 2б), полностью поглощающего излучение при длине волны λ <270 нм (коэффициент пропускания τ=0,5 при длине волны λ ≈ 300 нм), интенсивность флуоресценции оливкового масла при длине волны λ ≈ 430-450 нм существенно снижалась. Это позволяет отличить один вид загрязнения от другого.

Claims

Устройство контроля качества очистки поверхности кремниевых пластин, включающее светонепроницаемую камеру, обеспечивающую геометрию измерения 45°, источник излучения, апертурную диафрагму, обеспечивающую стандартные условия наблюдения, и корригирующий светофильтр, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит коллиматор излучения для получения пучка параллельных лучей, установленный между корригирующим светофильтром и светонепроницаемой камерой, и быстродействующий прибор с зарядовой связью для обеспечения спектральной визуализации фотолюминесценции.