Фотоэлектрический измеритель прогибов полупроводниковых пластин Советский патент 1978 года по МПК G01B11/24 

(54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПРОГИБОВ ПОЛУПРШОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН

верхносгн контролируемой пластины в начале и конце измерения.

Величина выбрсюа в начале и конце измерения (его амплитудное значение при максимальной чувствительности устройства - в диапазоне измерений прогиба от О до 4Оыкм составляет около 1,5 мкм.

Другим недостатком известного устройства является достаточно большой уровень мгновенных выбросов пера самопишущегоприбора относительно среднего уровня при регистрации профиля контролируемой пластины, амплитуда которых составляет ,около 1-1,5 мкм. Это объясняется сравнительно малой величиной отношения сигнал-шум как в измерительном тракте, так и в тракте опорного сигнала устройства. Кроме того, иэ-за отражения на поверхности линз и за счет поглощения при прохождении через оптические элементы, часть потока излучения источника теряется. Все указанные недостатки снижают точность измерения.

Для повышения точности измерения,-, р.афрагма выполнена в виде элемента с вогнутей отражающей поверхностью, например, в виде полуцилиндра, а оптическая система в виде световода.

На чертеже дана принципиальная схема предлагаемого измерителя.

Он содержит осветитель, имеющий источ- ник 1 света и линзу 2, модулятор 3, оптическую систему для передачи светового потока в виде световода 4, диафрагму 5 в элемента с вогнутой отражающей поверхностью, например; в виде полуцилиндра, ле- кальнуто линейку 6, приемный световод 7, и электронный блок для измерения величины прогиба по высоте щели между линейкой и поверхностью контролируемой пластины, включающий фотоприемник 8 опорного пучка излучения и измерительный отоприемник 9. Индексом Ю обозначена контролируемая пластина. .

Работает предлагаемый измеритель следующим образом.

Излучение источника 1 света фиксируется линзой 2 в плоскости модулятора 3 Iпредставляющего собой модулирующий диск установленный на валу электродвигателя), Промодулированный поток излучения с помощью гибкого передающего световода 4 направляется в зону образования щели (зазра) между поверхностью контролируемой пластины 1О иребром лекальной линейки 6 Диафрагма 5 ограничивает поперечное сечекие зондирующего (измерительного) пучка излучения и одновременно отражает эначитвтшн/ю часть излучения, используемого в качестве опорного пучка потока излучения, и фокусирует его на два фотоприемника

опорного пучка излучения, расположенных в непосредственной близости от выходного торца передающего световода. Зондирующий пучок излучения, прошедщий через щель, образуемую, при прогибе пластины между контролируемой полупроводниковой пластиН Й и лекальной линейксй, направляется с помощью приемного световода 7 на измерительный фотоприемник 9. Величина потока излучения, падающего на измерительный фотоприемнкк, пропорциональна величине прогиба контролируемой пластины в месте прохождения зондирутощего пучка.

При измерении контролируемую пластину 10 укладывают на ребро лекальной линейки 6 и дополнительную точечную опору в виде штыря, удерживающего пластину от опрокидывания, С помощью отдельного привода перемещают пластину совместно с лекальн.сй линейкой и точечной опорой относительно зондирующего пучка излу1ения, который от источника 1 излучения проходит вначале линзу 2,модулятор 3, световод 4 и диафрагму 5, затем через щель между прилегающей поверхностью контролируемой пластины и ребром лекальной линейки и с помощью приемного световода 7 попадает на измерительный фотоприемник 9. Одно- временно значительная часть потока излучения отражается от внутренней поверхности диафрагмы отражателя, выполненной в виде полуцилиндра и фокусируется на двух фотоприемниках 8 опорного пучка излучения.

В электронном блоке измерителя переменное напряжение, поступающее с выхода измерительного приемника, преобразуется в постоянное напряжение, ве,пичина которого пропорциональна текущему значению прогиба полупроводниковой пластины.

Предлагаемый измеритель позволяет сформировать зондирующий пучок в непосредст- венной близости от ребра лекальной линейки и увеличить соотнощения сигнал-шум в усилительных трактах как измерительного, гак и опорного сигнала, кроме того сить степень использования потока излучения источника, что в конечном итоге позволяет повысить точность измерения.

Формула изо€ ретения

Фотоэлектрический измеритель прогибов полупроводниковых пластин, содержащий последовательно расположенные осветитель, модулятор, оптическую систему, для передачи светового потока, диафрагму, лекальную линейку и электронный блмс, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, диафрагма выполнена в виде элемента с вогнутой отражающей поверхностью, например, в виде полуцилиндра, а оптическая система - в виде светсжода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1,Электронная техника , 1972, № 5, с. 86-89i сер. 6.

2.Электронная техника , 1976, № 2, с. 55-59.,