Устройство для контроля геометрических параметров полупроводниковых пластин

,10483а 01 В 7/2 судАРстВенный комитет сссР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИД ЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТВУ(72) А.П.Оксанич, А,Л.Аиистратенко,; взаимодействия наконечника ведомогоВ,К.Кирилюк и С.А.Спектор звена с тарированным .гравитацион- (71) Ордена Трудового Красного Зна- :, ным толкателем выполнен с зазором мени завод чистых металлов им; 50-ле. свободного хода, предметный стол тия СССР выполнен с двумя дополнительными (53) 621317 39:531.717(088,8) , опорами выше, и двумя дополнительны- (56) 1. Бочкин О.И, и др. Иехани- ми опорами ниже уровня базовых опор, ческая обработка полупроводниковых 1 опорная точка сферического накснечматериалов. И., "Высшая школан)ника тарированного гравитационного 1973, с, 143, .; толкателя в его крайнем нижнем по 2. Авторское свидетельство СССРложении совпадает с плоскостью, пропо заявке М 3272624/18-28) ,ходящей через точки касания базовых кл. 6 01 В 7/28, 1981 (прототип), . опор, упор положения в сочетании(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕО". снаконечником микрометрического МЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛУПРОВОДНИ".: " винта тарированного гравитационного КОВЫХ ПЛАСТИН, содержащее предмет"толкателя составляет электроконтактный стол с базовыми опорами, изме- ,ный датчик, устройство снабжено ритель и тарированный гравитацион- дополнительным узлом коммутации, ный толкатель с траверсой, сфери" узлом .управления, Формирователями ческие наконечники которых установ- команд разбраковки текущих резульлены оппозитно и соосно) базовые татов измерений параметров, узлами С) опоры выполнены в виде датчиков ка- памяти, сумматорои, выход электро- . 4 ф сания, подключенных к анализатору : контактного датчика соединен с уп базирования, выход анализатора ба- .равляющим входом дополнительного уэ- С 4 зирования соединен с управляющим .ла коммутации и узла упрФвления) пер- ( входом .Узла коммутации, информацион" вый выход дополнительного узла ком- (;д ный вход последнего соединен с вы- : мутации соединен с входом ячейки ходом электронного преобраэова- . . памяти результата измерению откло" теля, вход которого соединен с выхо-: нения от плоскостности, второй выдом измерителя, о т л и ч а ю - . ход - с информационным входом узла щ е е с я тем, что, с целью рас- управления и входом формирователя ширения Функциональных возможностей команды разбраковки текущего резульустройства, тарированный гравитациоы. тата измерения толщины, информационный толкатель выполнен с микромет- ные выходы узла управления через ячей ряческим винтом, взаимодействующим ки узла памяти соединены с соответ- . с упо о положения) рычаг перемеще" , ствующими входами сумматора, выходованного гравитационного сумматора соединен с информационнымвыполнен в.виде ведйцего входом узла коммутации, выход которо р 4ния тариртолкателяго соединен с входом формирователя команды разбраковки результата из- мерения отклонения от параллельнои 1048305сти управляющий вход узла коммутации соединен с управляющим выходомузла управления20 30 35 40 45 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборостроительной промышленности для контроля толщины отклонения от параллельности и от плос.костности полупроводниковых пластин.Известно устройство для контролятолщины полупроводниковых пластин,содержащее измерительную стойку спредметным столом и держателем измерителя. В качестве измерителя обычно используют индикатор часового типа или оптический длиномер Г 1 3.Недостаток этого устройства - невозможность измерения. изгиба (отклонения ат, плоскостности) полупроводниковых пластин.,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для контролягеометрических параметров полупровод.никовых пластин, содержащее предметный стол с базовыми опорами, измеритель и. тарированный гравитационныйтолкатель с траверсой, сферическиенаконечники которых установлены оппозитно и соосно, базовые опоры выполнены в виде датчиков касания,подключенных к анализатору базирования., выход которого соединен с уп.равляющим входом узла коммутации,информационный вход последнего соединен с выходом электронного преобразователя, входом соединенный свыходом измерителя2 1.Однако с помощью известного устройства возможен контроль толькоодного геометрического параметраполупроводниковых пластин.Цель изобретения - расширение.функциональных возможностей устройства (комплексного контроля нескольких параметров пластин).Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для контроля.геометрических параметров полупроводниковых пластин, содержащем пред.метный стол с базовыми опорами, измеритель и тарированный гравитационный толкатель с траверсой, сферичес"кие наконечники которых установленыоппозитно и соосно, базовые опорывыполнены 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 микрометрическим аинтом, взаимодействующим с упором положения, рычаг перемещения тарированного гравитационного толкателя выполнен в виде ведущего и ведомого звеньев, взаимодействие которых в исходном положении ограниченоподпружиненным упором, а узел взаимодействия наконечника ведомогозвена с тарированнцм гравитационнымтолкателем выполнен с зазором свобод. ного хода, предметный стол выполненс двумя дополнительными опорами вышеи двумя дополнительными опорами ниже уровня базовых опор, опорная точка сферического наконечника тарированного гравитационного толкателяв его крайнем нижнем положении совпадает с плоскостью, проходящей через точки касания базовых опор, упорположения в сочетании с наконечником микрометрического винта тарированного гравитационного толкателясоставляет электроконтактный датчик,устройство снабжено дополнительнымузлом коммутации, узлом управления,формирователями команд разбраковки текущих результатов измерений параметров, узлами памяти, сумматором,выход электроконтактного датчика сое.динен с:управляющим входом дополнительного, узла коммутации: и узлауправления, первый выход дополнительного узла. коммутации соединенс входом ячейки памяти результатаизмерения отклонения от плоскостно3 1сти, второй выход - с информационным входом узла управления и входомформирователя команды разбраковки,текущего результата измерения толщины, информационные выходы узлауправления через ячейки узла памяти соединены с соответствующимивходами сумматора, выход сумматора соединен с информационным входом узла коммутации, выход котороЬго соединен с входом формирователя команды раэбраковки результатаизмерения отклонения от параллель-ности, управляющий вход узла коммутации соединен с управляющим выходом узла управления,На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - кинематическаясхема манипулятора.Устройство для контроля геометрических параметров полупроводниковых пластин состоит иэ манипулятора1 и электронного блока 2. Манипулятор 1 состоит из корпуса 3, предметного стола 4, измерителя 5, тарированного гравитационного толкателя 6,укрепленных в корпусе 3, ведущего7 и ведомого 8 звеньев, рычага 9и подпружиненного упора 10, такжесоединенных с корпусом 3, Узел взаимодействия наконечника ведомогозвена 8 с гравитационным толкателем6 выполнен с зазором свободного хода,ведущее звено прижимается к подпру-жиненному упору 10. Предметный стол4 снабжен тремя базовыми опорами 11,выполненными в виде датчиков каса.ния, двумя дополнительными опорами12, расположенными выше уровня базовых опор, и двумя дополнительнымиопорами 13 ниже уровня базовых опор11. Вблизи предметного стола 4 установлены фиксаторы 14 ориентации.Тарированный гравитационный толкатель 6 снабжен микрометрическим винтом 15 и сферическим наконечником16, 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 электроконтактныйдатчик 19. На предметный стол 4 поме.щается измеряемая полупроводниковаяпластина 20.Электронный блок 2 состоит изэлектронного преобразователя 21,вход которого соединен с выходом из-. 048305 4 мерителя 5, а выход - с информационным входом узла 22"коммутации, анализатор 23 базирования, вход которого соединен с выходами датчиков касания базовых опор 11, а выход - суправляющим входом узла 22 коммутации, Управляющий вход дополнительного узла 24 коммутации соединен свыходом электроконтактного датчика19 и управляющим входом узла 25управления, Первый выход узла 24коммутации посредством узла 26памяти и формирователя 27 командысоединен с сигналиэатором 28 раэбраковки отклонения от плоскостности, а второй выход узла 24 коммутации соединен через формирователь 29 команды с сигнализатором,30разбраковки текущего значения толщины и с информационным входом узла 25 управления. Информационныевыходы 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 ссигнализатором 35 разбраковки отклонения от параллельности. Управлярций вход узла 33 коммутации соединен с управляющим выходом узла25 управления.Устройство работает следующимобразом.Нажатием на горизонтальное плечо ведущего звена 7 рычага 9 посредством ведомого звена 8 производятподьем гравитационного толкателя 6на предметный стол 4 укладывают по" 40лупроводниковую пластину 20, возвращением ведущего звена 7 в исходноеположение опускают гравитационныйтолкатель 6 на полупроводниковуюпластину 20. Зазор свободного хода 45между сферическим наконечником ведомого звена 8 и ответным отверстием гравитационного толкателя 6 ис-ключает влияние массы ведомого звена 8 на работу микросилового компаратораПосле касания пластиной20 третьей базовой опоры 11 сигналс выхода анализатора 23 базированияпоступает на управляющий вход узла22 коммутации, который отключаетвыход электронного преобразователя 55 21, Аналоговый сигнал, поступившийс .выхода электронного преобразова"теля 21, через узлы 22 и 24 коммутации поступает в узел 26 памяти,а с его выхода - на вхоД формирователя 27 команды разбраковки. 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.Микросилово 4 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), триботехническйе условия взаимодействия элементов микросилового компаратора не позволяют обеспечить необходимое усилие взаимодействия на"конечника микрометрического винта15 с упором 18 положения.Для обеспечения гарантированной фиксации гра витационного толкателя 6 в крайнемнижнем 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 поворачи" вается 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 19 поступает на управляющий вход допол"нительного узла 24 коммутациии уз" ла 25 управления. Узел 2 М коммутацийспереключает выход, и сигнал с элек 5 0 .ф 5 20 25 30 35 40 45 50 55 тронного преобразователя 21 черезузлы 22 и 24 коммутации поступаетна вход формирователя 29 командыразбраковки и информационный входузла 25 управления. Сигнал командыразбраковки с выхода Формирователя29 поступает на вход сигнализатора30 разбраковки результата контролятолщины полупроводниковой пластины20 в центральной зоне. Одновременноаналоговый сигнал первого измерениятолщины с первого информационноговыхода через одну ячейку узла 31памяти 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 электро- контактного датчика 19 поступает на управляющий вход узла 25 управле. ния, обеспечивая переключение инфор" мационных выходов на соответствующую ячейку узла 31 памяти.Поворачивая пластину 20, производят измерение ее толщины в остальных периферийных точках. После эат полнения всех ячеек узла 31 .памяти с управляющего выхода узла 25 управ" ления 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 явля" ется разность между максимальным и минимальным значениями результатов,измерения толщины в заданных точках. Погрешность измерения толщины в результате перекоса пластины 20 прибазировании составляет не бойее0,3 мкм.Устройство позволяет в 1,5-2 разаповысить производительность контро" ля пластин и снизить в 1,5-1,8 раза стоимость технических средствконтроля геометрических параметровполупроводниковых пластин.1048305 ставитель Ю.Кухред Т.фанта ектор В.Гирняк Редактор В.Ковту аказ 7916/46 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 602 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР