Контроль шероховатости поверхности
При рассмотрении качеств поверхности следует уделить внимание шероховатости. Этот параметр измеряется на момент производства различной продукции различными методами, предусматривающие применение специальных инструментов контроля. Контроль шероховатости поверхности – часть технологического процесса, предусматривающий применение различных методов оценки параметра шероховатости.
Применяемые методы контроля
Шероховатость поверхности может оцениваться самыми различными методами. Контроль может проводится на различных этапах, в некоторых случаях он визуальный, в других предусматривает применение специальных инструментов. Наиболее распространенными методами контроля шероховатости поверхности можно назвать:
- Компараторы.
- Электронные приборы.
- Микроскопы.
- Метод реплик согласно стандартам ISO.
- Профилометр.
Шероховатость поверхности контролируют в процессе обработки материала или после выпуска продукции при определении его качества. Наиболее доступный метод оценки визуальный, но он не позволяет определить шероховатость поверхности с высокой точность. Визуальный метод не является разновидностью контроля, а только позволяет определить наличие или отсутствие дефектов. Наиболее доступный метод контроля шероховатости поверхности заключается в применении компараторов ISO, технические показатели которого соответствуют установленному стандарту ИСО 8503-1. Для контроля могут использоваться два типа рассматриваемого измерительного инструмента, которые применимы на различных производствах.
Параметры шероховатости
Для того чтобы проводить измерения шероховатости поверхности следует учитывать то, какой параметр при этом учитывается. Проводимый контроль предусматривает проверку совокупности неровностей, которые образуют рельеф на определенном участке.
Рассматривая поверхность определяется шероховатость, которая обозначается Rz или Ra. Шероховатость Rz – показатель 5-ти наиболее возвышенных точек, с которых берутся усредненные значения. Контроль проводят в пределе линии АВ. Шероховатость Ra представляет собой средний показатель арифметических абсолютных значение, которые касаются отклонения профиля поверхности от средней линии в пределах измеряемой базы.
Поверхность оценить визуально для определения всех вышеприведенных показателей практически не возможно. Визуальный способ неприменим в промышленности или в другой производственной деятельности, следует рассматривать особенности инструментального метода определения шероховатости, так как он позволяет определить нужные показатели с высокой точностью.
Методы и средства оценки показателя
Поверхность может иметь самые различные показатели, шероховатость один из наиболее сложных в измерении. Оценивать поверхность, а точнее, рассматриваемый показатель можно двумя наиболее распространенными методами, которые получили название качественный и количественный.
Особенностями качественного метода определения рассматриваемого показателя можно назвать нижеприведенные моменты:
- Визуальный осмотр проводится при наличии эталона. Подобный способ применяется на протяжении многих лет, но сегодня из-за невысокой эффективности встречается крайне редко.
- Поверхность может проверяться при использовании микроскоп или просто визуально. Специалист с высокой вероятностью может на ощупь определить то, к какому классу можно отнести поверхность.
Применение метода визуального осмотра возможно только в случае, есть тонкость обработки поверхности невысока. Контроль рассматриваемым методом определяет использование эталонов, которые должны иметь соответствующую шероховатость. Контролировать показатель можно только в том случае, если эталон изготовлен из того же материала, что и контролируемой детали. При недостаточной эффективности метода контроля при визуальном осмотре используются специальные микроскопы. Но зачастую визуального контроля недостаточно
Контролировать шероховатость можно и количественным методом. Он основан измерение параметра при помощи профилометра и профилографа. Контролировать параметры в данном случае приходится при контакте инструмента с поверхностью.
Профилографы – контактный инструмент, при помощи которого проводится измерение рассматриваемого показателя. Данная методика основана на измерении показателя путем получения изображения микронеровностей профиля. После получения изображения при измерении проводятся определенные расчеты.
Оценка этим прибором проводится следующим образом:
- Он контактный, поверхность ощупывается при помощи алмазной иглы.
- Этот прибор может относиться к оптико-механической группе оборудования. Подобные методики позволяют получить фотографию: деталь ощупывается и изображение наносится на ленту в увеличенном виде. При контактной методике проверка позволяет определить от 4-го до 11-го класс. Проверить подобным способом можно металл и другие материалы.
Профилометры: виды и применение
Профилометры – методика, предусматривающая использование инструмента, который не предусматривает получение изображений. Контактный метод позволяет провести точные расчеты для получения нужного результата. Этот инструмент может относиться к контактной группе, имеет следующие особенности:
- Относится оборудование к рассматриваемой группе по причине проверки путем ощупывания поверхности иглой.
- Оценка проводится за счет перемещения иглы вдоль своей оси. При этом оценивается частота и амплитуда колебания. Их определение позволяет определить класс шероховатости.
- Прибор относится к электрическим системам, имеет специальные датчики и процессор для обработки полученной информации. В данном случае для определения Ra или Rz не нужно проводить сложные расчеты. Способ подходит для случая, когда высота микронеровностей находится в пределе от 0,03 до 12 мкм. Можно проверять этим устройство металлы и другие материалы. Определять рассматриваемый показатель данным способом решил В.М. Киселев, который разработал это средство.
Есть довольно много методов определения степени шероховатости. Некоторые средства и методы уже практически не применяются по причине появления более современных инструментов, которые позволяют повысить точность изменения и снизить вероятность ошибки. Некоторое оборудование относится к контактному типу, другие к оптическому и смешанному типу. Выбор зависит от того, насколько высока должна быть точность проведенных измерений.
Источник
Способ контроля качества поверхности изделий
Владельцы патента RU 2333474:
Изобретение относится к области электронной техники, в частности к микроэлектронике, и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов, жидкокристаллических индикаторов (ЖКИ), фотошаблонов и другой продукции. Способ контроля включает освещение контролируемого объекта излучением оптического диапазона от точечного источника и анализ отраженного на специальный экран светотеневого изображения, заключающийся в последовательном измерении интенсивности элементов изображения заданного размера с последующим расчетом координат X, Y и Z контролируемой поверхности, что позволяет получить количественные характеристики контролируемой поверхности. 11 ил., 6 табл.
Изобретение относится к области электронной техники, в частности к микроэлектронике, и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов, жидкокристаллических индикаторов (ЖКИ), фотошаблонов и другой продукции. Изобретение может быть также использовано для контроля качества поверхностей высокого класса обработки в любых других областях, например оптике, машиностроении и др.
Повышение степени интеграции и уменьшение размеров элементов современных интегральных схем (ИС) диктуют новые все более высокие требования к качеству обработки поверхности полупроводниковых подложек, дефекты которых влияют на выход годных и параметры изготавливаемых приборов. Это, в свою очередь, обусловливает необходимость постоянного совершенствования и разработки как новых технологических процессов их изготовления, так и новых методов контроля качества подложек.
Геометрическое совершенство полупроводниковых пластин оказывает огромное влияние на выход и качество изготавливаемых на них приборов. Однако абсолютно плоских поверхностей не существует, поэтому можно утверждать, что в действительности любая плоская поверхность имеет объемную, топографическую природу. Положение любой точки, принадлежащей этой поверхности, однозначно характеризуется тремя координатами X, Y и Z. Среди них наибольший интерес представляет координата Z, отражающая отклонение высоты поверхности от некоторого значения, соответствующего идеальной плоскости, в точке с координатами на этой плоскости Х и Y, и характеризующая качество обработки контролируемой поверхности. Качество контролируемой поверхности при этом можно выразить в виде функции Z=f(X, Y). Однако такая оценка в подавляющем большинстве случаев невозможна в связи с необходимостью обработки невероятно большого количества информации. Поэтому на практике для оценки качества контролируемой поверхности обычно используют зависимость Z=f(X, Y=const) или Z=f(X=const, Y), т.е. профиль поверхности вдоль некоторого выбранного направления Х или Y. Существующие методы контроля качества поверхностей для получения этой зависимости называются профилографическими (получение профиля в относительных единицах измерения) или профилометрическим (получение количественных характеристик профиля). Они основаны на контактном сканировании исследуемой поверхности в заданном направлении иглой, соединенной с датчиком перемещения этой иглы [1]. Изменение высоты поверхности приводит к смещению положения сканирующей иглы, что фиксируется самописцем.
Количественная оценка качества контролируемой поверхности проводится в этом случае на основании статистических характеристик. При обработке профиля в качестве линии отсчета принимают так называемую «среднюю линию», которая делит профиль таким образом, что площади фигур по обеим сторонам от этой линии равны между собой. В качестве основного параметра принимают среднее арифметическое отклонение высоты неровностей от средней линии профиля — Ra. Математически эта величина может быть выражена в виде
где N — количество измеряемых точек,
zi — отклонение высоты поверхности в точке i от «средней линии»,
— «средняя линия» профиля.
Другим важным параметром является среднеквадратичное отклонение σ величины zi от «средней линии» профиля 
При использовании методов профилометрии предполагается, что контролируемая поверхность достаточно однородна по всей площади и не содержит дефектов. Поэтому для оценки ее качества анализируют профиль на небольшой, так называемой базовой, длине. При записи профиля поверхностей с разными параметрами пользуются различными базовыми длинами. Как правило, эти длины не превышают нескольких миллиметров [1, 2].
По полученным значениям Ra, отражающим размер микронеровностей, все поверхности подразделяются по классам обработки или по степени совершенства, что то же самое.
Требования к качеству поверхностей, используемых в микроэлектронике, не ограничиваются только классом их обработки, который обычно соответствует максимально достижимому. На первый план здесь выступают требования по наличию различных дефектов, среди которых доминирующими являются топографические. Такие дефекты поверхностей, как правило, имеют относительно большие размеры в плане и малые в высоту. Поэтому при контроле поверхностей методами профилометрии они обычно остаются незамеченными, т.к. базовые длины составляют величину менее размеров самого дефекта. Наличие неоднородностей или дефектов контролируемой поверхности требует ее перекрестного сканирования с относительно малым шагом и большими базовыми длинами, что занимает чрезвычайно много времени и приводит исследуемую поверхность в негодность вследствие ее царапания алмазным щупом устройства, т.е. фактически контроль становится разрушающим. Кроме того, получаемая о дефектах информация слишком ограниченная и в большинстве случаев не позволяет судить о причинах их возникновения.
Таким образом, методы профилометрии и профилографии не позволяют контролировать отдельные дефекты поверхностей и получать их количественные характеристики.
Известные методы рентгеновской топографии для контроля полупроводниковых подложек имеют избирательную чувствительность к микронеровностям поверхности, т.е. позволяют идентифицировать лишь те дефекты, которые создают поля упругих напряжений и/или деформаций и т.п. Такими дефектами являются, например, линии скольжения, сколы и др. В отдельных случаях требуется декорирование дефектов, что приводит в негодность исследуемый объект. Большинство топографических дефектов поверхности, например ямки, бугорки, при контроле методом рентгеновской топографии остается незамеченными. К тому же рентгеновское излучение является источником повышенной опасности [3].
Наиболее близким к изобретению, его прототипом является способ контроля качества поверхностей изделий, включающий освещение контролируемого объекта излучением оптического диапазона от точечного источника и анализ отраженного на экран светотеневого изображения [4].
При контроле поверхностей согласно способу-прототипу свет от точечного источника направляют на контролируемую поверхность, а отраженный световой поток — на экран. Наличие дефектов поверхности приводит к локальному изменению угла отражения падающего света, что проявляется в изменении интенсивности освещения соответствующих этим дефектам областей светотеневого изображения контролируемой поверхности на экране. Анализ качества контролируемой поверхности проводят визуально по характеру распределения интенсивности светотеневого изображения, на основании чего судят о наличии тех или иных топографических дефектов.
На основании анализа получаемой светотеневой картины путем наблюдения можно определить вид дефектов, их количество, занимаемую площадь, а также получить иную информацию, касающуюся размеров дефектов в плане, т.е. в координатах Х и Y. Однако этой информации недостаточно для адекватной оценки качества контролируемой поверхности. Неизмеримо более важным параметром, как показано выше, является размер дефектов в направлении, перпендикулярном плоскости контролируемой поверхности, т.е. вдоль координаты Z. Данный способ технически не обеспечивает проведение такой количественной оценки дефектности контроля. Таким образом, недостатки прототипа связаны с относительно невысокими техническими возможностями ввиду отсутствия количественных данных о контролируемой поверхности.
Задачей настоящего изобретения является расширение технических возможностей метода за счет получения количественных параметров контролируемой поверхности.
Поставленная задача решается тем, что в способе контроля качества поверхности изделий, включающем освещение контролируемого объекта излучением оптического диапазона от точечного источника и анализ отраженного на экран светотеневого изображения,
— полученное изображение разделяют на равные дискретные элементы размером x×x с порядковыми номерами i и j вдоль двух взаимно перпендикулярных осей Х и Y, соответственно, причем x * х7 * . Расстояние от источника света до контролируемой поверхности равно g, а расстояние от поверхности до экрана составляет величину h. Свет от точечного источника падает на элемент АВ контролируемой поверхности так, что в точке А угол падения равен нулю, т.е. нормально к плоскости поверхности, а в точке В угол падения к плоскости поверхности составляет величину β. Такое взаимное расположение выбрано для упрощения расчетов, но не влияет на их точность, т.к., как будет показано ниже, угол падения света β на плоскость контролируемой поверхности не входит в итоговые расчетные формулы. Элемент поверхности АВ характеризуется некоторой кривизной радиусом R с центром в точке О. Радиус кривизны этого элемента, опущенный в точку А, перпендикулярен плоскости поверхности и касательной к поверхности элемента АВ в этой точке, т.е. касательная в этом случае принадлежит плоскости поверхности. Радиус кривизны элемента АВ, опущенный в точку В, перпендикулярен только касательной к поверхности элемента АВ в этой точке. Обе касательные к поверхности элемента АВ пересекаются под углом α. Линия, пересекающая центр кривизны О элемента АВ и точку пересечения этих касательных, разделяет элемент АВ на две равные части. Поскольку радиус кривизны элемента в данном случае на несколько порядков больше его линейного размера в плане (например, 10 м против 10 -3 м), и угол α достаточно мал (так, что tgα≈sinα), то можно утверждать, что х0x1=x1x3 с достаточно высокой точностью. Поэтому смещение Δz точки В от плоскости поверхности, обусловленное кривизной элемента АВ, можно выразить соотношением
Знак «-» указывает на то, что положительные значения tgα соответствуют отрицательным значениям Δz (т.е. дефект имеет форму ямки).
Из подобия треугольников ΔAOx5 и Δx1x5B следует, что угол ∠AOx5=α. А из подобия треугольников ΔA * Ox5 * и Δх3 * Вх5 * следует, что угол ∠x3 * Bx5 * также равен α. Таким образом, угол падения света от точечного источника S в точку В составляет величину α+β. Угол отражения также равен α+β. Отсюда смещение изображения точки В на экране по отношению к положению, соответствующему бездефектной поверхности, составляет величину Δx=htg(2α-β+β)=htg2α. Отсюда
или с учетом малых углов
Отраженный свет формирует на экране, расположенном на расстоянии h от контролируемой поверхности, элемент изображения с размерами в плане х=х0 * x7 * . Общее увеличение k изображения, обусловленное ходом лучей, при этом составляет
В случае отсутствия кривизны поверхности интенсивность изображения рассматриваемого элемента составит некоторое значение J0, одинаковое для всех элементов изображения. Наличие кривизны некоторых элементов поверхности xij приводит к изменению интенсивности Jij соответствующего ему элемента изображения. Однако, поскольку наблюдаемое изображение содержит весь отраженный контролируемой поверхностью свет, то соблюдается условие
Из соображений геометрической оптики можно определить соотношение между размерами элемента изображения x и соответствующего ему элемента поверхности xij
где Jij — интенсивность элемента изображения, J0 — среднее значение интенсивности всего изображения.
Координата любого элемента поверхности на плоскости в условиях заявляемого способа равна суммарному размеру предшествующих ему элементов, т.е.
Или через интенсивность изображения
Аналогичные рассуждения, проведенные по отношению к направлению Y, дадут
Смещение изображения дефектного элемента поверхности по отношению к бездефектной плоскости при этом составит:
Отсюда легко получить tgαn,m:
На фиг.9 показан участок дефектной поверхности АВ, расположенный вдоль оси X, разделенный на элементы x0x1, x1x2, х2х3, х3x4 (xj1 j2 и т.п.) с радиусами кривизны R1-R4, соответствующие некоторой выбранной последовательности элементов изображения размером x×x. Отклонение элементов поверхности от плоскости поверхности в направлении оси Z обозначено через z1-z4. Рассматриваемый участок поверхности, как и на фиг.8, примыкает непосредственно к бездефектному участку в точке А. Точка А, как лежащая на плоскости поверхности, принята за начало отсчета координаты Z. Поэтому в этой точке
Край первого элемента поверхности отклонен от плоскости поверхности на величину
Введем параметр С:
Получим упрощенное выражение для z1:
Отклонение z2 второго элемента от плоскости поверхности, как видно из фиг.7, состоит из трех составляющих z2-1, z2-2 и z2-3:
Соответственно, для третьего и четвертого элементов:
Таким образом, окончательная расчетная формула для координаты Z (профиля контролируемой поверхности) вдоль координаты Х принимает вид
а также вдоль координаты Y
Второй член, представляющий собой сумму произведений, появляется только при n,m≥2.
Можно использовать также и промежуточные расчетные формулы. С учетом того, что α0=0 и tgα0=0, можно записать
Аналогично вдоль направления Y
В ряде случаев они могут быть более удобными для расчетов. После подстановки в них значений xij и tgαi,j получаем формулы, предложенные выше.
Фиг.10 и 11 приведены для оценки чувствительности заявляемого метода контроля. Из них видно, что использование широко известного метода интерферографии [5] для количественного контроля микронеровностей данного типа является неэффективным, т.к. смещение интерференционных полос составляет величину порядка λ/10 и менее, хотя изображение дефектов достаточно четкое.
Контроль качества поверхностей согласно заявляемому способу проводили следующим образом. В качестве точечного источника света использовали ксеноновую лампу ДКсШ-150. В качестве объектов контроля использовали полированные полупроводниковые пластины кремния диаметром 100 мм. Свет от лампы направляли на контролируемую поверхность, а отраженный пучок — на белый экран. Полученные изображения представлены на фиг.2 и 10. Наиболее грубым дефектом контролируемой поверхности (фиг.2) является ямка, изображение которой представляет собой яркое светлое пятно в выделенном фрагменте. Именно она определяет степень пригодности контролируемой пластины к дальнейшему использованию. Поэтому (а также во избежание загромождения изложения цифровой информацией) рассмотрим процесс контроля только выделенного фрагмента. Его разделяли на отдельные элементы в соответствии с наблюдаемым размером дефекта (фиг.3 — 7). Разделение изображения на элементы проводили путем нанесения координатной сетки с требуемым размером ячейки на экран. Другим вариантом разделения изображения на составляющие элементы является использование компьютерных технологий. Значения g и h были выбраны равными 1000 мм для снижения трудоемкости последующих расчетов. Фактическое значение l составило 40×40 мм. Отсюда минимальное значение х=40/3=13,3 мм. Следует заметить, что выбор области дефекта более ее фактического значения не приводит к возникновению ошибки при контроле, т.к. значение J0 остается при этом одной и той же величиной. И наоборот, выбор области дефекта менее ее фактического значения приводит к ошибочному значению J0 и, как следствие, получению искаженных количественных характеристик. Выбор запредельного значения x=l/2=20 мм, как видно из фиг.3, не позволяет получить количественные характеристики дефекта ввиду отсутствия его изображения. Использование в расчетных формулах отношения интенсивностей изображения различных элементов существенно упрощает решение поставленной задачи, т.к. позволяет проводить измерение интенсивности в абсолютных и относительных единицах, например, путем прямого измерения освещенности с помощью люксметра, путем регистрации тока фотоэлемента, методом компьютерной диагностики [6], и т.п. При использовании компьютерных технологий интенсивность Jij определяется номером цвета изображения. Максимально упрощаются при этом также разделение изображения на элементы и непосредственно сам расчет, занимающий доли секунды, несмотря на достаточно большие формулы. Тестирование компьютерных технологий для оценки интенсивности изображений относительно стандартных оценок с помощью люксметра показало их абсолютную идентичность. Представленные ниже результаты контроля получены с помощью методов компьютерной диагностики.
В таблице 1 приведены результаты контроля максимального отклонения контролируемой поверхности от идеальной плоскости в зависимости от значения х. Максимальное отклонение соответствует центральному элементу изображения (фиг.3 — 7).
| Таблица 1 | |||
| № п/п | x, мм | Zmax, мкм | Примечание |
| 1 | l/2=20,000 | — | Фиг.3, изображение дефекта отсутствует, запредельное значение х |
| 2 | l/3=13,333 | -0,86 | Фиг.4 |
| 3 | l/5=8,000 | -1,32 | Фиг.5 |
| 4 | l/9=4,444 | -1,52 | Фиг.6 |
| 5 | l/19=2,105 | -1,54 | Фиг.7 |
Из приведенных данных видно, что использование заявляемого способа позволяет получать количественные характеристики контролируемой поверхности только при соблюдении заявляемого интервала значений размеров элементов изображений х. Использование значения х=l/3=13,333 мм дает несколько заниженное значение Zmax, но величину того же порядка, которая может быть использована в качестве количественной характеристики. Значения х=l/5, х=l/9 и х=l/19 дают практически одну и ту же величину Zmax.
В таблице 2 приведены результаты измерения интенсивности Jij в относительных единицах для элементов фрагмента изображения, приведенного на фиг.6. Как видно из фиг.6, максимальную интенсивность имеет элемент изображения x55. Приведенные результаты компьютерной диагностики интенсивности изображения подтверждают это.
| Таблица 2 | |||||||||
| Порядковый номер j элемента по оси Y | Порядковый номер i элемента по оси Х | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 1 | 179 | 181 | 184 | 187 | 187 | 186 | 184 | 183 | 181 |
| 2 | 181 | 183 | 186 | 191 | 190 | 186 | 185 | 184 | 184 |
| 3 | 181 | 185 | 187 | 197 | 199 | 193 | 190 | 187 | 187 |
| 4 | 182 | 185 | 191 | 204 | 220 | 202 | 195 | 192 | 190 |
| 5 | 181 | 187 | 192 | 209 | 239 | 213 | 195 | 192 | 189 |
| 6 | 180 | 186 | 191 | 205 | 217 | 206 | 192 | 191 | 189 |
| 7 | 184 | 187 | 190 | 197 | 199 | 198 | 192 | 190 | 189 |
| 8 | 184 | 187 | 189 | 192 | 192 | 195 | 193 | 191 | 190 |
| 9 | 184 | 184 | 184 | 190 | 192 | 192 | 190 | 190 | 190 |
В таблице 3 приведены результаты расчета координаты Хij в мкм для выделенного фрагмента (фиг.6).
В таблице 4 приведены результаты расчета координаты Yij в мкм для выделенного фрагмента (фиг.6).
В таблице 5 приведены результаты расчета координаты Zij в мкм для выделенного фрагмента (фиг.6). Значения получены путем расчета при j=const. В скобках для i=5 приведены значения Zij, полученные путем расчета при i=const. Полученные значения можно считать совпадающими с учетом того, что начальные координаты z0, принятые в качестве точки отсчета, незначительно отличаются, а координаты рассчитываемых точек на плоскости поверхности находятся в пределах одного элемента изображения, т.е. отличаются в пределах х.
| Таблица 3 | |||||||||
| Порядковый номер j элемента по оси Y | Порядковый номер i элемента по оси Х | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 1 | 2194 | 4400 | 6625 | 8868 | 11110 | 13347 | 15572 | 17790 | 19997 |
| 2 | 2194 | 4401 | 6625 | 8880 | 11128 | 13353 | 15572 | 17784 | 19997 |
| 3 | 2171 | 4366 | 6573 | 8838 | 11115 | 13357 | 15581 | 17788 | 19995 |
| 4 | 2142 | 4303 | 6498 | 8767 | 11123 | 13381 | 15599 | 17800 | 19990 |
| 5 | 2115 | 4265 | 6444 | 8718 | 11149 | 13444 | 15640 | 17819 | 19980 |
| 6 | 2133 | 4302 | 6500 | 8777 | 11119 | 13402 | 15606 | 17803 | 19990 |
| 7 | 2176 | 4370 | 6582 | 8834 | 11097 | 13355 | 15578 | 17790 | 19996 |
| 8 | 2184 | 4387 | 6601 | 8833 | 11064 | 13313 | 15551 | 17777 | 19997 |
| 9 | 2195 | 4391 | 6586 | 8818 | 11060 | 13303 | 15534 | 17766 | 19997 |
| Таблица 4 | |||||||||
| Порядковый номер j элемента по оси Y | Порядковый номер i элемента по оси Х | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 1 | 2204 | 2197 | 2196 | 2165 | 2127 | 2160 | 2182 | 2187 | 2182 |
| 2 | 4422 | 4407 | 4405 | 4353 | 4272 | 4320 | 4371 | 4380 | 4382 |
| 3 | 6639 | 6629 | 6620 | 6576 | 6468 | 6521 | 6589 | 6591 | 6600 |
| 4 | 8862 | 8851 | 8858 | 8838 | 8776 | 8772 | 8836 | 8831 | 8836 |
| 5 | 11080 | 11085 | 11103 | 11127 | 11182 | 11084 | 11083 | 11071 | 11066 |
| 6 | 13291 | 13313 | 13341 | 13395 | 13474 | 13357 | 13313 | 13305 | 13295 |
| 7 | 15526 | 15547 | 15573 | 15617 | 15669 | 15586 | 15543 | 15534 | 15525 |
| 8 | 17762 | 17781 | 17800 | 17811 | 17825 | 17798 | 17778 | 17768 | 17761 |
| 9 | 19997 | 19997 | 19997 | 19994 | 19982 | 19993 | 19997 | 19997 | 19997 |
Оценку чувствительности заявляемого способа оценивали при сравнительном контроле одной и той же поверхности заявляемым способом и методом интерферометрии. Изображение поверхности полупроводниковой пластины кремния, приведенное на фиг.10, свидетельствует о наличии на ней концентрической волнистости. Размер данных микронеровностей определяли с помощью интерферометра ИТ200А. Полученная в зеленом свете интерферограмма фрагмента поверхности приведена на фиг.11. Расстояние между интерференционными максимумами составляет 0,27 мкм. Как видно из фиг.11, смещение интерференционных полос на микронеровностях поверхности слишком слабое для проведения точных расчетов. Данное смещение находится на уровне предела чувствительности метода, его можно оценить как пятую часть расстояния между интерференционными максимумами, т.е. всего ˜0,05 мкм. В таблице 6 приведены результаты контроля в мкм участка поверхности данной пластины, отмеченного на фиг.11 как отрезок АА*. Значение x составило 0,4 мм.
| Таблица 6 | |||||||||||
| Порядковый номер j элемента по оси Y | Порядковый номер i элемента по оси Х | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |
| 1 | -0,000 | -0,003 | -0,013 | -0,027 | -0,039 | -0,040 | -0,034 | -0,031 | -0,035 | -0,040 | -0,041 |
Полученные значения координаты Zij при j=const хорошо согласуются с наблюдаемым изменением интенсивности топографической компоненты изображения. Максимальное значение (-0,041 мкм) соответствует наблюдаемому искривлению интерференционных полос. Таким образом, представленные данные свидетельствуют о высокой разрешающей способности заявляемого способа. Другими методами провести аналогичные измерения не представляется возможным.
Приведенные данные свидетельствуют о расширении технических возможностей заявляемого способа по сравнению с прототипом за счет получения количественных характеристик контролируемой поверхности.
1. Топорец А.С. Оптика шероховатой поверхности. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. — 191 с.: ил.
2. Лукьянов B.C., Рудзит Я.А. Параметры шероховатой поверхности. М.: Издательство стандартов, 1979, — 162 с., ил.
3. Технология СБИС: В 2-х кн. Кн.2. Пер. с англ./ Под ред. С.Зи. — М.: Мир. 1986. — 453 с.
4. Hahn S. et al. Characterization of mirror-like wafer surfaces using magic mirror method. J. of Crystal Growth, 1990, V.103, N 1-4, p.423-432.
5. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / В.В.Клюев, Ф.Р.Соснин, А.В.Ковалев и др.; Под ред. В.В.Клюева. 2-е изд., испр. и доп. — М.: Машиностроение, 2003, 656 с., ил.
6. Сенько А.С., Сенько С.Ф., Зеленин В.А. Компьютерная диагностика топографических дефектов полупроводниковых пластин. Материалы докладов Международной НТК «Новые технологии изготовления многокристальных модулей». 25-29 сентября 2000 г., Минск — Нарочь, Беларусь. С.136.
Способ контроля качества поверхности изделий, включающий освещение контролируемого объекта излучением оптического диапазона от точечного источника и анализ отраженного на экран светотеневого изображения, отличающийся тем, что
полученное изображение разделяют на равные дискретные элементы размером х×х с порядковыми номерами i и j вдоль двух взаимно перпендикулярных осей Х и Y, соответственно, причем х Изобретение относится к оптическому приборостроению. .
Источник
