в производстве интегральных схем

 

§8.1. Контроль качества полированных поверхностей по

картинам отражения лазерного света

Качество полированных поверхностей обычно кон­тролируют с помощью мик­роскопов, например МИМ - 7 или МИМ - 4. Однако микро­скопы имеют малое поле зре­ния, что не позво­ляет кон­тролиро­вать всю пластину и отдельные протяжённые виды дефектов – плавные неров­ности, завалы по краям при химической полировке и т.д.

Контроль таких дефектов можно осуществлять освещая поверх­ность параллельным или расходя­щимся лучом лазера и анализируя ви­зуально картины отраже­ния лучей от полированной поверхности. Схема лазер­ной установки, применяемой для этой цели пока­зана на рис. 8.1. Луч лазера 1 проходит через расши­ряющую систему 2 и полу­прозрачное зеркало 3 и от­ражаясь от полупроводниковой пластины 4, лежащей на погло­щающем основании, а затем и от зеркала 3 попадает

на экран 6. При освещении полированных поверхностей когерентным светом изгибы, перекосы, неровности от­ражают лучи под разными уг­лами, что приводит к ин­терференции. Возникающая при этом интер­ференцион­ная картина хорошо заметна и одно­значно связана с кон­кретным видом дефектов поверх­ности.

Такой метод контроля качества полированных пластин реализу­ется на установках УКП – 1 и УКП – 2, в которых вместо экрана 6 ус­тановлена передающая трубка телевизионной системы, а изображение получа­ется на экране видеоконтрольного устройства.

Если между полупрозрачным зеркалом 3 и пла­стиной 4 ввести эталонный оптический клин, то такая установка может быть использо­вана для измерения про­гиба полупроводниковых пластин. Поверх­ность пла­стины 4 с помощью юстировочных винтов (на рисунке 8.1 не показаны) устанавливается параллельно нижней поверхности эталон­ного клина. На экране ви­деоконтрольного устройства при этом наблю­даются кольца интерференции. Каждое кольцо со­ответствует половине длины волны (~0,32 мкм). Суммарный прогиб при этом равен произве­де­нию на число наблюдае­мых колец.

 

§ 8.2. Метод определения толщины эпитаксиальных слоёв

по окрашиванию шлифа

На образце со стороны эпитаксиального слоя изготавливают ко­сой шлиф под некоторым углом a, поверхность которого химически окрашивают для визуализации границы эпитаксиаль­ного слоя с под­ложкой. Под микро­скопом определяется расстояние от края шлифа до этой гра­ницы (рис. 8.2). Толщина эпитак­сиального слоя определя­ется по формуле:

. (8.1)

Основной трудностью в при­менении этого метода является точ­ное определение угла a.

Если применять интерферен­ционный микроскоп (МИМ-4, МИМ-10) то необходимость в опре­делении угла a отпадает. Толщина эпитаксиального слоя при этом из­меряется непосредственно по числу интерференционных полос, укла­дывающихся на поверхности шлифа от его края до границы эпитак­сиального слоя с подложкой. Так как расстояние между соседними полосами интерференции равно монохроматического света интерференционного микроскопа, то (где – число полос).

Для контроля толщины эпитаксиального слоя может использо­ваться и сферический шлиф. При этом тол­щина слоя определяется по формуле:

, (8.2)

где Н – длина хорды контура сфериче­ского шлифа, касательной к кон­туру границы эпитакси­альный слой – подложка 1 (рис. 8.3); R – радиус сферической поверхности.

Такие методы определения толщины эпитаксиальных слоёв могут использо­ваться, если удельное сопротивление слоя отличается от сопротивления подложки по крайней мере на поря­док.

В диапазоне толщин 1¸ 25 мкм метод косого шлифа имеет по­грешность измерений ±15%, а сферического ±2¸6%.

 

Литература

 

1. Прикладная оптика. Под. ред. Дубовика А.С., М.: Недра, 1982.

2. Вычисленная оптика. Справочник под. ред. Русикова, Л.: Машиностроение, 1984.

3. Оптические методы контроля интегральных микросхем. Под. ред. Дубовицкого Л.Г., М.: Радио и связь, 1982.

4. Левшина Е.С., Новицкий П.В., Электрические измерения физиче­ских величин. Л.: Энергоатомиздат, 1983.

5. Глудкин О.П., Густов А.Е. Устройства и методы фотометриче­ского контроля в технологии произ­водства ИС. М.: Радио и связь, 1981.

6. Концевой Ю.А., Кудин В.О. Методы контроля технологии произ­водства полупроводниковых приборов. М.: Энергия, 1973.

7. Бутиков Е.И. Оптика. Под. ред. Н.И. Калитевского, М.: Высшая школа, 1986.

8. Верник С.М., Гитин В.Я., Иванов В.С. Оптические кабели связи. М.: Радио и связь, 1988.

9. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. СПб.: “Лань”, 2001.