Способ определения чистоты поверхности подложки Советский патент 1992 года по МПК G01N13/02 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использован в микроэлектронике при производстве интегральных микросхем на пассивных и активных подложках.

Известен способ определения чистоты поверхности подложек по краевому углу смачивания путем измерения объема капли, помещенной на плоскую подложку. Однако такой способ определения чистоты поверхности очень трудоемкий, так как сначала необходимо измерить геометрические параметры капли и только затем определяется искомое значение краевого угла, определяющее чистоту поверхности подложек.

Наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому способ определения чистоты поверхности подложки по краевому углу смачивания заключается в том, что каплю жидкости освещают параллельным пучком света в направлении к подложке. При этом капля является собирающей линзой. Отклонение световых лучей на краях капли

определяет локальные значения краевого угла.

К недостаткам способа относятся длительное время измерения, определяемое временем установления статического состояния капли жидкости на поверхности подложки и временем фиксации большого количества точек, а также трудность определения угла смачивания у подложек со слабо загрязненной поверхностью, т.е. чувствительность способа уменьшается по мере увеличения чистоты поверхности подложек и техническая сложность количественной регистрации величины угла смачивания и большая погрешнее ь в его измерении из-за высокой чувствительности к вибрации подложки. Все это значительно снижает производительность способа.

Целью изобретения является увеличение производительности способа.

Способ определения чистоты поверхности подложки заключается в том, что в качестве контролируемого параметра испольсл

С

М

00

со &

90

зуют скорость растекания капли жидкости по поверхности подложки, упавшей с высоты h, причем 1,40 ,гдеК

6Е

СП.

пру

р- плотность жидкости; g - ускорение сво- бодного падения; ЕСв энергия связи молекул жидкости; D -диаметр капли, а величину скорости растекания капли по поверхности подложки определяют путем измерения интенсивности светового потока, прошедшего через каплю жидкости на подложке или отраженного от поверхности капли.

Если высота h превышает зеличину KDf то при ударе о поверхность в капле выделится энергия, величина которой превышает энергию связи молекул жидкости, и капля разлетится на несколько частей, т.е. процесс измерения чистоты станет невозможным.

Если высота падения капли на исследу- емую поверхность будет меньше величины 1.4D, то капля или касается поверхности подложки или находится на таком малом расстоянии, что силы поверхностного потенциала будут пригибать каплю и влиять на величину капли, искажая измерения.

На фиг,1 представлена схема устройства длл определения чистоты поверхности подложки; на фиг.2 - калибровочная зависимость скорости растекания капли воды по поверхности подложки от концентрации атомов примеси на поверхности подложки.

Устройство (фиг.1) содержит фотоприемник 1, регистрирующий количестао светового потока, прошедшего через прозрачную подложку 2 и КЕПЛЮ 3 жидкости или фотоприемник 4, если подложка или жидкость светонепроницаемы для измерения количества света, отраженного от поверхности капли; светонепроницаемую камеру 5, ис- точник света 6, формирователь капель, состоящий ит полой иглы 7, цилиндра 8 из кварца, заполненного жидкостью, поршня 9 и электронной схемы 10, состоящей из дифференциального усилителя 11, пикового вольтметра 12 и индикаторного устройства 13.

Способ осуществляется следующим образом.

В измерительную светонепроницаемую камэру 6 устанавливают подложку 2 и освещают ее поверхность световым потоком. Поршнем 9 выталкивают жидкость из цилиндра 8 в полую иглу 7 до образования и отрыва капли жидкости от конца иглы. Фо- юприемником 1 (или 4) регистрируют изменение интенсивности светового потока, которое жестко связано со скоростью растекания капли по поверхности подложки.

5 10152025

30

3540 45

5055

Дифференциальный усилитель 11 преобразует это изменение в функцию скорости, величину которой фиксируют пиковый вольтметр 12 и индикаторное устройство 13,

П р и м е р. В качестве исследуемых подложек используют подложки типа Пол- икор, а в качестве жидкости - дистиллиро- ванную воду. Диаметр капли 4,2 мм. Контролируемое загрязнение на поверхность подложки наносят вакуумным распылением на установке типа УВН-2М-1, Очистку поверхности подложек осуществляют в плазме воздуха на установке типа 08ПХО-100Т-001. Интенсивность светового потока измеряют фотоприемником типа ФД-1. Высоту падения капли изменяют от 4,9 до 30 мм. При h 5,9 мм и h 25 мм амплитуда контролируемого сигнала, регистрируемого пиковым вольтметром 12 и индикаторным устройством 13, а, следовательно, и скорость растекания капли по подложке практически не изменяются. Поэтому измерения ведут при 5,9 h 25 мм, где изменение амплитуды сигнала имеет линейную зависимость. По калибровочной кривой (фиг.2) определяют концентрацию атомов примеси на поверхности подложки, по которой судят о чистоте подложки.

Формула изобретения

1.Способ определения чистоты поверхности подложки, включающий нанесение капли жидкости на прозрачную подложку, освещение капли потоком света и измерение интенсивности светового потока, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности способа,каплю жидкости наносят на поверхность подложки путем падения ее с высоты h, которую выбирают из условия 1, KD 3, где К Gece/ лгрд, D - диаметр падающей капли, есв - энергия связи молекул жидкости; р- плотность жидкости, g - ускорение свободного падения, определяют скорость изменения интенсивности светового потока, проходящего через каплю на подложке, и ее максимальное значение, по которому определяют максимальную скорость растекания капли жидкости по поверхности подложки, а о чистоте поверхности подложки судят по предварительно измеренной зависимости скорости растекания капли жидкости по поверхности подложки от концентрации адсорбированных поверхностью атомов и молекул примеси.

2,Способ поп.1,отличающийся тем, что определяют скорость изменения интенсивности светового потока, отраженного поверхностью капли на подложке.

учччучучхуу4

.

K VSXVOs4

to

Способ относится к области измерительной техники и может быть использован в микроэлектронике при производстве интегральных микросхем на пассивных и активных подложках. Способ заключается в измерении скорости растекания капли жидкости, падающей на поверхность подложки. Скорость растекания определяют по изменению интенсивности светового потока, прошедшего через прозрачную подложку и каплю жидкости или отраженного от поверхности капли, при освещении капли жидкости потоком света. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

I.,

1 I

t

P

t 7 н

6

5

4 Фиг. i