Устройство измерения геометрических параметров поверхности полупроводниковых пластин Советский патент 1988 года по МПК G01B11/24 

00

а

О9

1140

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для считывания формы поверхности объектов, в частности полупроводниковых пластин.

Цель изобретения - повьшение точности измерения путем исключения погрешностей, связанных, с температурньн и временным дрейфом конструки;ии уст- ройства.

На чертеже представлена оптическая схема предложенного устройства.

Устройство содерлшт лазер 1 и последовательно установленные по ходу излучения фокусирующую систему 2, зеркала 3 и 4, два однокоординатных сканатора 5 и 6, выполненных, например; в виде прозрачных многогранников; зеркало 7, отрицательную сфери- ческую линзу 8, конденсорную линзу 9 и вакуумньй столик 10 с закрепленной на нем полупроводниковой пластиной 11. Передние фокусы линз 8 и 9 совпадшот. На вакуумном столике 1-0 установлено калибровочное кольцо 12J вьшолненное, например в виде отражающего покрытия на поверхности вакуумного столика 10.

По ходу отражаемого от объекта IT излучения последовательно расположены четвертое зеркало 13, положительная сферическая линза 14 и светоде- литель 15, делящий излучение на два пучка. По ходу прошедшего светоделителя 15 пучка размещена цилиндричес- кая линза 16, в фокусе которой установлен координатно-чувствительньй фотоприемник 17, а по ходу отраженного от светоделителя 15 пучка рас

положена вторая цилиндрическая, линза

,18 с установленным в ее фокусе вторым координатно-чувствительньм фотоприемником 1 9.

Задний фокус линзы 14 совмещен с ппоскостью вакуумного столика 10с учетом влияния сканаторов 5 и 6 и линз 8 и 9. Цилиндрические линзы 16 и 18 установлены параллельно осям сканаторов 6 и 5, соответственно. Оси вращения сканаторов 5 и 6 перпенди- кулярны друг другу и параллельны плоскостям фотоприемников 19 и 17 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 1 формируется фокусирующей системой 2 в пучок, который направляется зеркалами 3 и 4 на

Q

5 0 5

5

0

5 0 5

сканаторы 5 и 6. При вращении сканаторов 5 и 6 пучок смещается параллельно своей оптической оси. Таким образом, на выходе сканатора 6 формируется развертка в плоскости, перпендикулярной Оси распространения пучка.:

Пройдя Сканатор 6,пучок попадает на третье зеркало 7 и направляется им на отрицательную сферическую линзу 8 и далее на конденсорную линзу 9. На выходе линзы 9 пучок отклоняется от оптической оси, попадает либо на полупроводниковую пластину 11 либо на калибровочное кольцо 12 и отражается ОТ них. Отразившись от пластины, пучок проходит линзы 9 и 8, зеркало 7, сканаторы 6 и 5, отраженный пучок смещается к оси распространения падающего пучка, однако угловое смещение и накоиленное за счет углового смещения отклонение остаются и приводят к отклонению пучка от оптической оси линзы 14.

Изменение формы поверхности пластины 11 приводит к измененно координат пучка в плоскости линзы 14. Так как фокальная плоскость линзы 14 совпадает с плоскостью столика 10, то после прохождения линзы 14 пучок распространяется параллельно, ее оптической оси и попадает на светоделитель 15, делящий пучок на два взаимно перпендик улярных пучка равной интенсивности.

Цилиндрические линзы 16 и 18 фоку- сир5гют пучки на координатно-чувствительные фотоприемники 17 и 19 соответственно. Положение пучков на поверхности фотоприемников 17 и 19 пропорционально первой производной от функции, описывающей форму поверхности пластины 11. На каждой строке пучок пробегает калибровочное кольцо 12j, положение пучка в этом случав определяет начало отсчета по координатам.

Таким образом, компенсируются изменения направления пучка лазера 1 при прогреве, температурньй и временной дрейф конструкции в целом,.

Формула изобретения

1. Устройство измерения геометрических параметров поверхности полупроводниковых пластин, содержащее лаз.ер, последовательно расположенные

по ходу излучения два зеркала, одно- координатный сканатор, -третье зеркало, конденсорную линзу, вакуумный столик, предназначенный для крепления пластины, расположенные последовательно по ходу излучения, отражаемого от пластины, четвертое зеркало и координатног-чувствительный фотоприемник, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено фокусирующей системой, установленной по ходу излучения за лазером, вторым однокоор- динатным сканатором, расположенным между вторым зеркалом и первым сканатором, отрицательной сферической линзой, размещенной перед конденсаторной линзой так, что их передние фокусы совпадают, калибровочным кольцом,

расположенный на вакуумном столике, и устанавливаемыми последовательно по ходу отражаемого от пластины излучения за четвертым зеркалом положительной сферической линзой, ориенти-

рованной так, что ее задний фокус совпадает с плоскостью вакуз много столика, светоделителя, делящим излучение на два пучка, двумя цилиндрическими линзами, расположенньми за светоделителем в каждом из разделенных пучков, и BToiaiM координат- но-чувствительным фотоприемником, размещенным по ходу отраженного от светоделителя пучка за цилиндрической линзой, а оба фотоприемника расположены в фокальных гшоскостях соответствующих им цилиндрических линз, установленных параллельно осям сканато- ров.

2.Устройство по п.1, отличающееся тем, что сканаторы вьшолнены в виде прозрачных многогранников.

3.Устройство по п.1, отличающееся тем, что калибровочное кольцо выполнено в виде отражающего покрытия на поверхности вакуумного столика.

Изобретение относится к измери- тельной технике и может использоваться для считывания формы поверхности объектов. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается путем исключения погрешностей, связанных с температурным и временным дрейфом конструкции устройства. Из7 7 лучение лазера 1 проходит фокусирующую систему 2, зеркала 3 и 4, отклоняется сканаторами 5 и 6, отражается от зеркала 7 и, пройдя линзы 8 и 9, падает на полупроводниковую пластину 11, закрепленную на вакуумном столике 10. Отражаемый от объекта пучок проходит в обратном направлении через линзы 9 и 8, зеркало 7, сканаторы 6 и 5 Hj отразившись от зеркала 13 и прорщя линзу 14, делится светоделителем 15 на два. Разделенные пучки, пройдя каждьй через цилинд рические линзы 16 и 18, попадают на координат- но-чувствительные фотоприемники 17 и 19 соответственно. Координаты поло- 3 жения пучков на поверхностях фото- приемников 17 и 19 однозначно опре- . f деляют геометрические параметры поверхности. 1 ЯП.