Способ контроля качества оптически прозрачных пластин и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01N21/958 G01J1/04 H01L21/66 

1 1320667

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам и устройствам для измерения оптико-спектральных характеристик полупроводниковых и диэлектрических с материалов, и может быть использовано в электронной промышленности при производстве полупроводниковых приборов, монокристаллов, стекла, керамики и изделий, изготовленных на fO их основе.

Цель -изобретения - увеличение точности контроля.

Сущность предлагаемого способа поясняется расчетом. Пусть на исследуемый образец падает поток излучения 1, после прохождения оптически прозрачного материала в телесном угле падающего потока регистрируется излучение

Устройство содержит генератор 1 когерентного излучения и фотоприемник 2 (например, ФЭУ-62), перед которым установлены две сменные диафрагмы 3 и 4. Механизм 5 смены диафрагм (электромеханическое реле) соединен с держателем 6 диафрагм. Когда реле 5 выключено, перед фотоприемником 2 устанавливается диафрагма 3, а если реле 5 включено, перед фотоприемником

15

20

пр (-|«-пр

где

-пр I

пр

d

ПрОП

проп где I

проп

устанавливается объемная диафрагма 4, которая состоит из двух плоских диафрагм 7, между которыми установлен поляроид 8. Реле 5 и держатель 9 образцов установлены на плите 10 с образцом 11. Измерительная схема устройства состоит из линейного усилителя 12, схемы 13 логарифмирования,блока 14 управления, блока 15 памяти,. схемы 16 вычитания и регистрирующего прибора 17. Блок 14 управления соединен со схемой 16 вычитания и реле 5. Усилитель 12 соединен с фотоприемником 2.

Устройство работает следующим образом.

В положении диафрагмы 3,. указанном на чертеже,осуществляется измерение оптического пропускания материала. 30 Зарегистрированная фотоприемником 2 - величина фототока усиливается усилителем 12, логарифмируется и через блок 14 управления поступает в блок 15 памяти вычислительного прибора. - интенсивность излучения, ,, Затем включается реле 5 и плоская дисквозь

величина прошедшего образец излучения; линейный коэффициент поглощения материала; толщина образца. Измерение пропускания материала проводят в телесном угле рас25

сеянного образцом излучения Ioexp(-(U.npend) ,

прошедшего сквозь образец;

линейный коэффициент поглощения материала. Отношение К пропускания материала к его прозрачности определяется соотношением

-М-Г7рОП

Е

к

афрагма 3 заменяется объемной 4. В этом положений фотоприемником 2 ре- гистрир уется излучение, прошедшее сквозь образец 11 без изменения нап40 равления и вектора поляризации. Зарегистрированный сигнал логарифмируется и через блок 14 управления поступает на схему 16 вычитания о Одновременно, на схему вычитания из бло45 ка 15 памяти поступает первый сигнал. По величине разности сигналов определяется разность линейных коэффициентов поглощения материала при первом и втором измерениях.

или

ТпК d(|Unp -р-проп ).

Измерение линейных коэффициентов поглощения материала на длине волны, соответствующей краю поглощения материала, увеличивает величину , поскольку она зависит от электронной структуры материала.

На -чертеже представлена схема устройства контроля качества оптически прозрачных пластин.

Устройство содержит генератор 1 когерентного излучения и фотоприемник 2 (например, ФЭУ-62), перед которым установлены две сменные диафрагмы 3 и 4. Механизм 5 смены диафрагм (электромеханическое реле) соединен с держателем 6 диафрагм. Когда реле 5 выключено, перед фотоприемником 2 устанавливается диафрагма 3, а если реле 5 включено, перед фотоприемником

афрагма 3 заменяется объемной 4. В этом положений фотоприемником 2 ре- гистрир уется излучение, прошедшее сквозь образец 11 без изменения нап40 равления и вектора поляризации. Зарегистрированный сигнал логарифмируется и через блок 14 управления поступает на схему 16 вычитания о Одновременно, на схему вычитания из бло45 ка 15 памяти поступает первый сигнал По величине разности сигналов определяется разность линейных коэффициентов поглощения материала при первом и втором измерениях.

JQ В положении, показанном на чертеже, измеряется оптическое пропускание материала (измеряются оптическая прозрачность материала и интенсивность излучения,- прошедшего сквозь

55 образец, но изменившего направление и вектор поляризации). Угол рассеяния излучения зависит от структуры материала и наличия в нем физических дефектов.

3

Для керамики этот угол максимале и составляет величину не более 30 При использовании в качестве фотоприемника ФЭУ-62 (диаметр фотокато- да 10 мм) и расстоянии 2-10 мм от диафрагмы до детектора практически все излучение, прошедшее сквозь образец, регистрируется детектором. В другом положении измеряется только прозрачность образца: излучение, из менившее направление, исключается входной диафрагмой, а излучение, изменившее вектор поляризации, исключается поляроидом. Расстояние между диафрагмой и детектором при этих измерениях составляет 0,1-0,3 мм. Измеряемая оптическая характеристика материала (|Ь(. ) обладает высокой чувствительностью к из менениЕо электрофизических свойств материала, поэтому при сортировке зготовок на группы по величине ( -Дпроп ) устраняется разброс матриала по электрофизическим характеристикам.

Формула изобретени

1 .Способ контроля качества оптически-прозрачных пластин, заключаю- щийся в том, что нап17авляют на контролируемую пластину поляризованное монохроматическое излучение, измеряют интенсивность излучения, прошедшего контролируемую пластину и диафрагму, соответствующую каустике падающего излучения, рассчитывают вличину пропускания и судят о качестве контролируемой пластины, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности контроля, допол нительно измеряют интенсивность излучения, прошедшего контролируемую пластину и имеющего направление вектора поляризации, совпадающее с нал равлением вектора поляризации падающего излучения, при этом измерения проводят в телесном угле, соответствующем расходимости падающего излу

р рд р

, дополнительно рассчитывают величину прозра чности, а о качестве контролируемой пластины судят по разности логарифмов пропускания и прозрачности, причем все измерения проводят в спектральном интервале, соответствующем краю полосы поглощения материала контролируемой пластины. 2. Устройство контроля качества оптически прозрачных пластин, включающее последовательно установленные и оптически связанные между собой генератор поляризованного монохроматического излучения, плоскую диафрагму и фотоприемник, а также держатель образца, установленный между диафрагмой и генератором излучения, и измерительную схему, соединенную с фотоприемником, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности контроля, оно дополнительно содержит объемную диафрагму, плоская и объемная диафрагма снабжены механизмом их смены, измерительная схема содержит последовательно соединенные усилитель логарифматор,- блок управления, блок памяти, схему вычитания и индикатор, блок вычитания соединен с блоком управления, соединенным с механизмом смены диафрагм, объемная диафрагма вьтолнена в виде последовательно установленных coocHfiDc входной и выходной диафрагм с поляризатором между ними, причем поляризатор установлен таким образ.ом, что направление пропускания поляризатора соответствует направлению вектора поляризации пада ющего излучения, а диаметр выходной диафрагмы

вых

D

ВХ

2ftge

-диаметр входной диафрагмы, соответствующий размеру каустики падающего излучения;

-телесный угол расходимости падающего излучения;

-расстояние между входной и выходной диафрагмами.

W//// A

9,

I r / 11 f 4

h-Ljff

Изобретение относиться к способам изготовления приборов электронной техники из монокристаллов и может быть использовано при производстве полупроводниковых приборов, монокристаллов, стекла, керамики и изделий, изготовленных на их основе. Цель изобретения - повышение точности контроля качества оптически прозрачных пластин. Кристаллические элементы облучают поляризованным светом и измеряют отношение прозрачности элементов к величине их пропускания в телесном угле расхождения падающего излучения. По величине падающего излучения и по величине прозрачности эле- ,ментов их сортируют на группы. В устройстве перед детектором излучения установлены сменные диафрагмы; одна- плоскаяj а другая - объемная, состоящая из двух плоских диафрагм, feждy которыми установлен поляроид. 2 с.п. ф-лы, 1 и л. 1C (Л СА: Ю о 05 О5

Редактор A.Orap

Составитель В.Калечиц Техред М.Ходанич

Заказ 2650/45 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор Т.Колб