Способ контроля дефектов Советский патент 1980 года по МПК G01N27/24 

Изобретение относится к способам контроля неоднородностей материалов, в частности тонких диэлектрических слоев, в проюводстве полупроводниковых приборов, а также защитных диэлектрических покрытий в машинострое нии. Дефекты и неоднородности диэлектрических слоев снижают их маскирующую либо изолирующую эффективность, что приводит к значительному разбросу параметров и выходу из строя готовых изделий. Качество защитных покрытий (наличие сквозных пор, трещии) прямо определяет срок службы деталей, защищаемых покрытием. Известен злектротопографический способ контроля дефектов слоев материалов, состоящи в наложении образца исследуемой поверхностью на регистрирующий фотоматериал, который в свою очередь помещен на диэлектрическую подложку, и приложении к исследуемс сиетеме электрического поля напряженностью свыше 10 . Недостатки этого способа состоят в использовании севебросодержащего регистрирующего материала, необходамости работы при неакти ничном (красном) освещении, высоком напряжении, прикладываемом к исследуемой системе (несколько киловольт). Известш также способ определения поверхностных микродефектов, заключающийся в нанесении на исследуемую поверхность смачивающего покрытия в , виде термопластического материала, нагрева термопласткка до размягчения, нанесашя электритеского заряда на поверхность покрытия до появления деформаций т пластике и последующего охлаждения термопластического слоя до температуры затвердевания. Полученный рельеф на пластине фиксируется на длите;п ное время 2. .Однако этот способ позволяет зафиксировать картину только поверхностных дефектов, кроме того, однсюременно с регистрирующим слоем подвергается термообработке и сама исследуемая поверхность. Цель изобретения - псивышение разрещающёй способности и чувствительности ксмтроля. Эта цель достигается тем, что термопластический слой наносят на проводящую подложку. 3 прикладывают электрическое поле между иссле дуемой поверхностью и подложкой, а после снятия поля и отделения исследуемого объекта термопластический слой нагревают до температуры размягчения и охлаждают до затвердевания пластика. Способ осуществляют следующим образом. Образец накладывают исследуемой поверхностью на те|)мопластическую пленку, нанесенную на проводящую подложку, прижимают к ней металлическим электродом и прикладывают к электроду и проводящему слою электрическое напряжение. Независимо от полярности напряжения происходит поляризация термопла тического слоя, причем поляризационный заряд пропорционален напряженности злектрического поля в поверхностном слое термопластика, вследствие чего топология распределения поляризационного заряда отражает неоднородность распределения поля, искаженного дефектами образца. После экспозиции термопластик отделяется от изделия. Затем его нагревают до температуры размягчения, при этом происходит его деформация и топология неоднородного поля проявляется в виде рельефа поверхности термопластического слоя, который после охлаждения можно визуалировать. Глубина получаемог рельефа определяется .толщиной слоя термопластика. Необходимая для Дефектации плотность поляризационного заряда в термопластике достигается в течение нескольких миллисекунд при средней напряженности электрического пол порядка 10 В/см, что для термопластического слоя толщиной 10 мкм означает приложение напряжения величиной нескольких десятков вольт. Например, исследуют кремниевую структуру с диэлектрической изоляцией элементов (КСДИ представляющую собой плоскую кремниевую поликристаллическую подложку, на одну из поверхностей которой выходят многокристаллические кремниевые элементы, изолированные между собой и от пбдложки слоем оксида кремния толщиной 2 мкм. Эта поверхность полир шана и представляет собой мозаику . монокристаллов кремния, разделенных через оксищгую пленку полосками поликрнсталпической подложки. Задачей контролм являе1ся получение изображения структуры и выявление 7 закороток изоляции. В качестве регистрирующего материала используют термопластический носитель ТГГН-Ю толщиной 4 мкм на металлизированной лавсановой подложке. Между слоем висмута на лавсане и- КСДИ прикладывается напряжение порядка 1000 Б в течение 1 с. Проявление изображения ведут при 80° С в течение 0,5-2 с, (до появления максимального рельефа). Полученное рельефное изображение отражает структуру исследуемой поверхности КСДИ, причем подложка изображается в виде канавок глубиной 0,2-0,5 мкм. Монокристаллкческие элементы, закороченные на подложку через дефект (закоротку) диэлектрической изоляции, также изображаются в виде углублений. Изображение наблюдалось через бинокулярный микроскоп МБС-1 при косом освещении на просвет. Глубина рельефа измеряется на микроинтерферометре МИИ-4. Использование предлагаемого способа контроля позволяет обнаруживать как явные дефекты диэлектрических слоев, так и потенциальные - слабые места. Таким образом может быть рещена задача оптимизации технологии изготовления диэлектрического слоя, а также прогнозирование качества и надежности готового изделия. Разбраковка диэлектрических покрытий в процессе изготовления позволяет избежать дальнейщих операций в производстве заведомо бракованных изделий. Формула.изобретения Способ контроля дефектов слоев материалов, заключающийся в наложении исследуемого слоя на слой термопластического материала, нагрева и охлаждения термопластика, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и разрещающей способности контроля, систему помещают в электрическое поле, а нагрев и охлаждение термопластика производят после удаления его с исследуемого слоя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 360599, кл, G 01 N 27/24, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 431440, кл. G 01 N 27/60, 1973 (прототип).