Устройство для измерения распределения поверхностного потенциала на пластине при изготовлении рабочих модулей с интегральными схемами Советский патент 1993 года по МПК G01R29/12 

Изобретение относится к технической физике, в частности к приборам и устройствам для измерения электрического потенциала, и предназначено для массового контроля качества поверхности при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных схем путем измерения кон тактной разности потенциалов. .Цель изобретения - повышение точности измерения за счет обеспечения возмож- ности локального исследования поверхности пластины на каждом участке ее рабочего модуля.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения

распределения поверхностного потенциала на пластине.

Устройство содержит вибрирующий зонд-электрод 1, включающий п электродов, где п - количество, равное числу контролируемых рабочих модулей, управляемый коммутатор 2, последовательно подключающий каждый из п электродов ко входу усилителя, столик 3 для размещения пластины, усилитель 4 электрического сигнала (блок обработки сигнала), блок 5 управления и согласования, блок 6 перемещения столика, регистрирующее устройство 7 для измерения поверхностного потенциала.

00

кэ

01

ю ел

Устройство для измерения поверхностного потенциала работает следующим образом. Объект измерения - полупроводниковая пластина со сформированными рабочими моду- лями помещается на столик 3. Над исследуемой поверхностью расположен вибрирующий измерительный зонд 1, состоящий из h электродов, поочередно подключаемых с помощью коммутатора 2 ко входу усилителя 4. Сигнал, пропорциональный контактной разности потенциалов (КРП), действующей на обкладках конденсатора исследуемой поверхности 8 - через электрод измерителвного зонда 1 поступает на вход блока 5 управления и согласования. Блок управления 5 осуществляет синхронную работу коммутатора 2, блока перемещения б и вывод результатов измерения КРП участка поверхности пластины под каждым из п электродов на регистрирующее устройство 7.

Вибрирующий зонд-электрод состоит из отдельных электрически изолированных электродов, находящихся в одной плоскости, причем количество их равно числу контролируемых рабочих модулей, имеющих разные (отличающиеся) размеры; а площадь и конфигурация каждого из электродов равна или кратна площади каждого из контролируемых модулей. Можно выполнять вибрирующий зонд на диэлектрической пластине путем нанесения на ее поверхность металлической пленки толщиной, не менее дебаевской длины экранирования для данного материала, с последущующей фотолитографией задаваемого количества размеров и расположения электродов. Каждая из площадок электрически подключается ко входу коммутатора и представляет собой зонд-электрод. В процессе измерения только один контакт коммутатора замкнут, остальные разомкнуты. Измерение распределения поверхностного потенциала на поверхности пластины осуществляется последовательно для каждого модуля, начиная с электрода, имеющего максимальную площадь сечения основания, и кончая электродом, имеющим минимальную площадь сечения оснований, причем измерение осуществляется относительно заданного уровня в блоке 5 управления и согласования сигнала с последующей выдачей на регистрирующее устройство (7) с привязкой к координатам исследуемой пластины. В случае превышения измеряемого потенциала за разрешаемый уровень, определяемый экспериментально конкретно для каждого вида пластины подложки, последний регистрируется в памяти блока 5 управления и согласования как брак.

Устройство предусматривает программно-управляемое освещение измеряемого

участка поверхности источником освещения 6, обеспечивающим непосредственно измерение изгиба энергетических зон. Процесс измерения осуществляется по заданной программе.

По окончании процесса измерения результаты после регистрации обрабатываются на вычислительной машине для оценки качества поверхности исследуемых пластин по разработанному алгоритму. Зонд с электродами поднимается и производится смена пластины.

Применение зонда, содержащего п электродов, равное числу рабочих модулей, с соотношением площадей геометрических

сечений оснований их электродами, равным или кратным соотношением геометрических площадей рабочих модулей,- позволяет обеспечить более высокую чувствительность измерения, так как она ограничена

размерами электрода, соответствующего размерам рабочих модулей, т.е. оптимальную для выполнения рабочих модулей, а также повысить информативность контроля за счет определения координат и степени дефектности локальных участков поверхности, соответствующих площадям рабочих модулей, после формирования рабочих модулей и процент выхода годных изделий за счет исключения или исправления локальных

участков потенциальной дефектности путем локального воздействия, например, лазерного излучения. Так как наличие дефектов на участках, где формируются рабочие модули, связаны с их отказом и браком, а пространственные распределения локализации отклонений поверхностного потенциала соответствуют распределению скрытых дефектов, применение устройства на начальных стадиях технологического процесса изготовления полупроводниковых приборов не только позволяет прогнозировать процент выхода годных приборов, но и отбраковывать отдельные участки, учитывая их количество на пластине, и сами пластины

на начальных стадиях техпроцесса, что позволяет значительно сэкономить такой дорогостоящий материал, как кремний и арсенид галлия и т.д.

Испытание предлагаемого устройства в производственных условиях при изготовлении фотошаблонов и интегральных микросхем, а также при изготовлении пассивной части микросборок показало его пригод- ность для контроля качества металлизации

на операциях вакуумного напыления тонких пленок, а также использовать его в автоматических линиях для контроля параметров полупроводниковых пластин в условиях массового производства интегральных микросхем.

Формула изобретения Устройство для измерения распределения поверхностного потенциала на пластине при изготовлении рабочих модулей с интегральными схемами, содержащее столик для размещения пластины, механизм его перемещения, зонд, усилитель и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е е.с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем обеспечения возможности локального исследования поверхности пластины на каждом участке ее рабочего

модуля, зонд выполнен вибрирующим и содержит п электродов, через коммутатор подключенных, к входу усилителя, где п -число, равное количеству рабочих модулей, а соотношение геометрических сечений оснований электродов равно соотношениям геометрических площадей рабочих модулей, причем площадь сечения основания первого электрода равна или кратна площади наибольшего рабочего модуля, а площади остальных электродов с тем же коэффициентом кратны или равны площадям других рабочих модулей, выход усилителя соединен со входом блока управления,

первый выход которого подключен к (п-И}- му входу коммутатора, второй выход соединен с механизмом перемещения столика для размещения пластины, а третий выход - со входом регистрирующего прибора.

Использование: изобретение относится к приборам и устройствам для измерения поверхностного потенциала. Сущность изобретения: цель изобретения - повышение точности измерения за счет обеспечения возможности локального исследования поверхности пластины на каждом участке, соответствующем рабочему модулю, Устройство включает столик 3 для размещения пластины, вибрирующий зонда 1 для съема электрического сигнала с пластины, выполненный в виде гребенки, содержащей количество электродов, равное количеству рабочих модулей, а соотношение площадей основания электродов равны или кратны соотношениям площадей рабочих модулей, причем максимальная площадь электрода равна или кратна площади наибольшего рабочего модуля. Электроды поочередно подключаются ко входу усилителя 4 электрического сигнала, выход которого подключен к блоку 5 обработки сигналов и управления механическим перемещением столика и ко входу прибора 7, регистрирующего значение поверхностного потенциала на пластине. 1 ил. ел с