Устройство для контроля плоскостности поверхности изделий,преимущественно полупроводниковых пластин Советский патент 1986 года по МПК G01B11/30 

1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для контроля плоскостности поверхности изделий, преимуществе нно полупроводниковых пластин.

Цель изобретения - контроль пластин большого диаметра за счет уменьшения монохроматических аберраций (астигматизма).

На чертеже изображена принципиаль нал схема устройства для контроля плоскостности поверхности изделий, преимущественно полупроводниковых пластин.

Устройство содержит последовательно расположенные лазер 1, расширитель 2 лазерного луча и светоделитель 3, делящий световой поток на две ветви: опорную и измерительную, предметньй столик 4, установленный с возможностью вращения вокруг оси, параллельной измерительной ветви, блок сканирования луча лазера, выполненный в виде четырехгранной призмы 5, установленной с возможностью вращения относительно оси, параллельной плоскости предметного столика 4, две призмы 6 и 7, каждая из которых установлена в одной из ветвей, два фокусирующих объектива 8 и 9, каждый из которых расположен за соответствующей призмой и оба ориентированы так, что их оптические оси перпендикулярны между собой, а точка их пересечения размещена на оси вращения четьфехгранной призмы 5, эталонное зеркало 10, установленное в фокусе объектива 8 опорной ветви, и регистрирующий блок 11.

Предметньй столик А размещен так, что его плоскость находится в фокусе объектива 9 измерительной ветви.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемую полупроводниковую пластину 12 размещают на предметном столике 4 и фиксируют ее с помощью вакуумного прижима (не показан). Включают лазер 1 и приводы (не показаны) вращения четырехгранной призмы 5 и предметного столика 4. Излучение лазера 1 посредством расширителя 2 формируется в малорасходящийся световой пучок, поступающий на светоделитель 3, который расщепляет его на два световых пучка: опорнь1й А и измерительный В.- С помощью призм 6 и 7 псшного внутреннего отражения

25

606782

световые пучки Л и Б направляются на соответствующие фокусирующие объективы 8 и 9, посредством которых эти пучки фокусируются: опорный А - в 5 плоскости эталонного зеркала 10, а измерительный Б - в плоскости предметного столика 4.

При вращении четырехгранной призмы 5 осуществляется сканирование по- О верхности контролируемой пластины 12 и зталонного зеркала 10 посредством измерительного и опорного пучков соответственно. При этом четырехгранная призма 5 отклоняет (смещает) эти

15 пучки от первоначального положения, .совпадающего с оптической осью соответствующего объектива, на величину i U , зависящую от угла поворота призмы 5. Максимальное значение этой ве личины превышает половину радиуса контролируемой пластины 12. Вращение предметного столика 4 с угловой скоростью, в тридцать раз меньшей скорости вращения призмы 5, смещающей измерительный пучок на величину не менее радиуса пластины, обеспечивает сканирование поверхности контролируемой пластины 12 по спирали Архимеда. Траектория сканирования контролиру- емой поверхности может меняться в зависимости от соотношения скоростей вращения призмы 5 и предметного столика 4.

Отразившись от контролируемой

35 пластины 12 и эталонного зеркала 10, опорный и измерительный пучки возвращаются тем же путем (в обратном направлении) к светоделителю 3 и взаимодействуют между собой, компен40 сируя при этом погрешности измерения , вызванные астигматизмом оптической системы. Результат взаимодействия - оптическая разность хода измерительного и опорного пучков 45 фиксируется фотоприемником, входящим в состав регистрирующего блока 11. Поскольку рабочая поверхность пластины не идеальна, отраженный от нее измерительный пучок -несет информацию

50 о параметрах плоскостности контролируемой поверхности.

При сканировании меняются параметры опорного и измерительного пучков (освещенность, положение луча). В ре55 гистрирующем блоке 11 осуществляется преобразование разностно-оптического сигнала в П-образные импульсы-, число которых пропорционально параметру

31

плоскостности. Считая (с учетом знака) число импульсов, вырабатываемых фотоприемником регистрирующего блока 11 при сканировании пластины 12 по спирали Архимеда, и привязывая каждый импульс к координатам пластины 12, определяют параметры плоскост ности поверхности контролируемой пластины 12,

Формула изобретения

Устройство для контроля плоскостности поверхности изделий, преимущественно полупроводниковых пластин, содержащее лазер, светоделитель, делящий световой поток на две ветви: опорную и измерительную, предметный столик, блок сканирования луча лазера, выполненный в виде четьфехгран- ной призмы, установленной с возможностью вращения относительно оси,параллельной плоскости предметного сто

606784

лика, и регистрирующий блок, отличающееся тем, что, с целью контроля пластин большого диаметра, оно снабжено расширителем лазер- 5 ного луча, установленным между лазером и светоделителем, двумя призмами полного внутреннего отражения, каждая из которых установлена в одной из ветвей, двумя фиксирующими

10 объективами, каждый из которых расположен за соответствующей призмой и оба ориентированы так, что их оптические оси перпендикулярны между собой, а точка их пересечения разме15 щена на оси вращения четьфехгранной призмы, эталонным зеркалом, установ- в фокусе объектива опорной ветви, предметный столик установлен с возможностью вращения вокруг оси,

20 параллельной измерительной ветви, и размещен так, что его плоскость находится в фокусе объектива этой ветви.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - возможность контроля пластин большого диаметра за счет уменьшения монохроматических аберраций (астигматизма) . Контролируемую полупроводниковую пластину 12 размещают на предметном столике 4 и фиксируют ее.Включают лазер 1 и приводы вращения че- тьфехгранной призмы 5 и предметного столика 4. Излучение лазера 1 посредством расширителя 2 формируется в малорасходящийся световой пучок,поступающий на светоделитель 3, которьш расщепляет его на два световых пучка: опорный А и измерительный Б. С помощью призм 6 и 7 полного внутреннего отражения световые пучки А и Б направляются на соответствующие фокусирующие объективы 8 и 9, посредством которых эти пучки фокусируются: опорный А - в плоскости эталонного зеркала 10, а измерительный Б - в плоскости предметного столика 4. При вращении четырехгранной призмы 5 осуществляется сканирование поверхности контролируемой пластины 12 и эталонного зеркала 10 посредством измерительного и опорного пучков соответ- ственно. Отразившись от контролируемой пластины 12 и эталонного зеркала 10, пучки возвращаются тем же путем к светоделителю 3 и взаимодействуют между собой. Результат взаимодействия - оптическая разность хода измерительного и опорного пучков - фиксируется фотоприемником, входящим в состав регистрирующего блока 11. 1 ил. а S сл 1C OS О О) 00