Устройство регистрации дефектов полированной поверхности

Устройство регистрации дефектов полированной поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование1 контрольно-измерительная техника, в частности дефектоскопия полированной поверхности полупроводниковых пластин и оптических деталей. Сущность изобретения, устройство содержит лазер (1), сканирующее устройство (2), фотоприемник (4), синхронизатор 6, 4 запоминающих устройства (7, 9, 13, 14), блок 8 счета и отображения информации, компаратор (12), элемент И (10), фильтр низких частот

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ---К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4837177/25 (22) 11.06.90 (46) 23,11.92. Бюл. М 43 (71) Институт полупроводников АН УССР (72) B.À,Ãîðáà, А.И,Карплюк, И,А.Примаченко, В.И.Соколенко, В.А.Стерлигов, IO.В.Суббота и Ю.М.Ширшов (56) Патент США

N. 4313763, кл. G 01 N 21/88, 1982.

Патент CLUAN 4626101, кл. G 01 N 21/88, 1986, (54) УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ДЕФЕКТ0В ПОЛИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может. быть использовано для дефектоскопии полированной поверхности полупроводниковых пластин и оптических деталей.

Известна система регистрации микроскопических дефектов, содержащая лазер, сканирующее устройство, фотоприемник, подключенный к нему усилитель, а также синхронизатор и блок счета и отображения информации, В этой системе сканирующееустройство осуществляет относительное перемещение луча и исследуемого объекта по спирали, в результате чего за время обзора последовательно освещается вся поверхность объекта.

При попадании светового луча на дефект возникают импульсы рассеянного света, преобразуемые фотоприемником в импульсы напряжения. После усиления этот импульс,, Ж„„1777007 Al (57) Использование: контрольно-измерительная техника, в частности дефектоскопия полированной поверхности полупроводниковых пластин и оптических деталей. Сущность изобретения; устройство содержит лазер (1), сканирующее устройство (2), фотоприемник (4), синхронизатор 6, 4 запоминающих устройства (7, 9, 13, 14), блок

8 счета и отображения информации, компаратор (12), элемент И (10), фильтр низких частот (11), а также блок 5 обработки информации на заданном участке строки, содержащий блок

15 выделения максимума сигнала, компаратор (16), элемент И (17), RS-триггер 18 и

D-триггер 19. 1 з.п.ф-лы. 2 ил. поступает в блок счета и отображения информации. Сигналы, несущие информацию о положении светового луча, а значит, и положении дефекта, вырабатываются синхронизатором и поступают в блок счета и отображения информации.

Так как распределение интенсивности падающего света в лазерном пятне на объекте от координаты имеет не прямоугольную, а колоколообразную форму, это порождает противоречивые требования к выбору расстояния между строками сканирования. С одной стороны, при увеличении расстояния между соседними строками области поверхности между ними освещаются светом с меньшей интенсивностью, что приводит к уменьшению чувствительности измерения в этих областях и, следовательно, к уменьшению зарегистрированного количества дефектов по от ношению к действитель1777007 рования всей пластины запоминающее устройство с помощью процессора разбивается 45 на блоки по десять ячеек, сбответствующих соседним участкам в десяти строках, находится максимальное значение сигнала в каждом блоке, а затем эти значения сравниваются с пороговым. Полученные результаты отображаются на дисплее блока счета и отображения информации.

Таким образом, абьединение ячеек памяти, соответствующих разным строкам в блоки, и последующий выбор сигнала с максимальной амплитудой в я .ейках одного блока позволили исключить повторную регистрацию сигнала наличия дефекта на заданном участке поверхности. Однако возможно такое распало>кение дефекта, ному. С другой стороны, при уменьшении указанного расстояния дефект поверхности может освещаться лучом не только в той строке, в которой он расположен, но и периферийной областью светового пятна, проходящего по соседней /или даже через одну/ строке. В результате от одного дефекта появляется несколько импульсов в соседних строках, что приведет к завышению зарегистрированного количества дефектов по отношению к действительному.

Исключить явление повторной регистрации одного и того же дефекта по сигналам, соответствующим этому дефекту и сигналам в соседних строках, частично удалось в устройстве регистрации дефектов полированной поверхности, содержащем лазер, сканирующее устройство, фатоприемник, блок обработки информации на заданном участке строки, подключенный к запоминающему устройству, а также синхронизатор, процессор и блок счета и отобра>кения информации, Это устройство наиболее близко по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению.

В этом устройстве с помощью синхронизатора каждая строка сканирования разбивается на участки и каждому участку строки ставится в соответствие ячейка запоминающего усгройства. Выходной сигнал фотоприемника обрабатывается блоком обработки информации на заданном участке строки, включающем в себя последовательно соединенные АЦП и кампаратор. АЦП преобразует поступающий сигнал в цифровую форму. Кампаратор фиксирует значения сигнала в десяти точках, сравнивает их между собой для каждого участка строки и запоминает максимальное из этих значений. Эта значение записывается в соответствующую данному участку ячейки запоминающего устройства. После скани5

40 при котором соответствующие ему сигналы оказываются в соседних строках, ячейки которых принадлежат разным блокам, и, следовательно, такой дефект будет зарегистрирован дважды, чта ухудшает качество контроля, Кроме того, при расположении дефекта вблизи граничных областей участков, «а которые разбита строка, дефект освещается периферийной частью светового пятна при нахождении центра этого пятна уже на соседнем участке строки; поэтому информация о дефекте может быть записана как в соответствующую ему ячейку, так и в соседнюю, что также приводит к завышению количества дефектов по сравнению с действительным.

Таким образом, на исследуемой поверхности имеются зоны (вблизи границ участков строки, c00TBQTGTBóþùèõ различным блокам ячеек памяти), при расположении в которых дефектов из количество завышается, т.е, качество контроля ухудшается. Ширина этих граничных зон увеличивается с увеличением размера дефекта, так как при этом увеличивается сигнал в случае засветки дефекта периферийной частью луча, Следует отметить, что качество контроля зависит от размера участка поверхности, соответству ощего блоку ячеек памяти, L1 соответственно ат количества этих блоков.

При увеличении размера участка увеличивается верачтность того, что информация ат нескольких дефектов будет записана в одну ячейку памяти или один блок ячеек и будет восприниматься как информация об одном дефекте. Исходя из этого, следовало бы уменьшить размеры участков поверхности, соответствующих одной ячейке памяти (блоку ячеек), т.е, увеличить количество этих ячеек. Однако последнее неизбе>кно приведет к возрастани о площади описанных выше граничных зон, что опять-таки ведет к ухудшению качества контроля.

Цель изобретения — повышение точности регистрации дефектов полированной поверхности, Поставленная цель достигается те л, что устройство регистрации дефектов полированной поверхности, содержащее оптически связанные лазер, сканирующее устройство, фотоприемник, а также блок обработки информации на заданном участке строки, первый вход которого подключен к выходу фотоприемника, и последовательна вкл>оченные первое запоминающее устройство и блок счета и отображения информации, введены второе запоминающее устройства, первая схема И, синхрэниэатор и последовательно включенные фильтр

1777007

50 четвертому входам первой схемы И 10, а его адресный вход L1 вход записи-считывания подключены соответственно к третьему 26 и седьмому 33 выходам синхронизатора 6, Блок 15 выделения максимума предназначен для формирования короткого импульса B момент прохождения максимума сигнала, снимаемого с фотоприемника 4.

Синхронизатор 6 обеспечивает синхронную работу сканирующего устройства 2, триггеров 18, 19, устройств 7, 9 и схемы 10.

Блок 6 синхронизации формирует на своих выходах импульсы в определенной последовательности во времени. При поступлении информации о положении луча со сканирующего устройства 2 на вход 20 синхронизатор 6 формирует импульсы синхронизации, поступающие на семь его выходов.

Устройство работает следующим образом, Луч лазера 1 направляется на исследуемый объект 3. Сканирующее устройство 2 осуществляет относительное перемещение луча и обьекта 3, При попадании луча на какой-либо дефект поверхности возникает импульс расселнного света, собираемый и преобразуемый фотоприемником 4 в электрический сигнал — импульс колоколообразной формы. При достижении этим сигналом максимального значения блок 15 формирует короткий импульс, поступающий на один вход схемы 17, второй компаратар 16 сравнивает уровень выходного сигнала фотоприемника 4 с пороговым уровнем и при превышении этого порогового уровнл формирует короткий импульс, поступающий на другой вход второй схемы И 17.

Таким образом, в случае превышения амплитудой импульса, поступающего с выхода фотоприемника 4 пороговой величины, на выходе второй схемы И 17 появится импульс, по времени совпадающий с максимальным значением напряжения выходного сигнала фотоприемника 4.

На временных диаграммах (фиг,2) прсдставлена работа устройства за время прохождения лучом одного участка /n-1/-й строки и cooTBGTGTBói0ùeãо ему участка в и-й строке. Моменты появленил выходных сигналов синхронизатора б показаны на временных диаграммах вертикальными штриховыми линиями, По сигналу с выходов 26 и 33 синхронизатора 6 выбираются ячейки запоминающего устройства (ЗУ) 7, соответствующие данному участку. Следует отметить, чтд размеры участка выбирают исходл из того, что минимальный размер этого участка должен быть ограничен диаметром светового пятна на поверхности обьекта 3 и сравним с ним

ilo величине. Так. например, при длине стро- . ки 100 мм и диаметре пятна 100 мкм количество участков мажет быть выбрано равным

128, При этом емкость ЗУ 9 составит 128 бит, а емкость ЗУ 7-16 Кбит (128х128).

Если на данном участке имеется дефект, RS-триггер 18 устанавливается выходным импульсом второй схемы И 17 на предыдущей /и-1/-й строке, передает информацию в триггер 19 по сигналу с выхода 21 синхронизатора G и сбрасываетсл, т.е, переустанавливается для приема новой информации, по сигналу с выхода 22. (Длл предотвращения потери информации íà Sвходе триггера 18 время между появлением сигналов на выходах 21 и 22 выбираетсл минимальным), На выходе 25 ЗУ 9 в это время присутствует информация о наличии дефекта в соответствующем участке /n-1/-й строки. При поступлении сигнала с выхода

28 синхронизатора 6 на первый вход схемы

10 на ее выходе 29 появится сигнал только при соблюдении следующих условий: а) наличие дефекта в соответствующей ячейке /и-1/-й строки (т.е. наличие "1" на выходе 25 ЗУ 9); б) отсутствие дефекта в соответствующей ячейке и-й строки (т.е. наличие "1" на инверсном выходе 24 триггера 19).

В этом случае информация о наличии дефекга записывается в соответствующую ячейку ЗУ 7, После чего по сигналу с выхода 21 информация с выхода 23 триггера 19 записывается в соответствующую ячейку ЗУ 9. Этой операцией соответствующая ячейка ЗУ 9 подготавливается к работе с /п+1/-й строкой. Как уже указывалось выше, количество ячеек ЗУ 9 равно количеству участков одной строки, и информация ia ЗУ 9 обновляется за время сканирования строки.

Информация с выхода 29 записывается в ячейку ЗУ 7, соответству ощую положению дефекта на поверхности обьекта 3, Выбор лчейки происходит па сигналам с выхода 30 синхронизатора 6 Аналогично происходит обработка информации на остальных участках во всех строках сканирования, После сканирования всей пластины происходит опрос ячеек ЗУ 7 с помощью блока 8 счета и отображения информации, на дисплее которого отображается информацил о количестве зарегистрированных дефектов и их распределении по поверхности обьекта 3.

Импульсы с фотоприемника 4 поступают также на вход фильтра 11 низких частот.

Фильтр пропускает только импульсы большой длительности, соответствующие дефектам в виде матовых пятен, С выхода фильтра импульса поступают на компаратор 12, на

1777007 выходе которога поянля отся импульсы лишь при превышении величиной амплитуды входных импульсон установленного порогового значения. На один вход третьего запоминающего устройства 13 поступает сиГнал, апреДеля юLI! ÈÉ ВII бар ячейки, с Выхода 30 синхронизатора 6, а на другой

ВхОд импульсы с Выхода перВОГО камГ аратора 12, Таким образом, в ячейках третьего

ЗУ 13 но время обзора исследуемого абьекта накапливается информация о дефектах н виде рассеивающих свет протяженных областей, Эта информация выводится на блок

8 счета и отображения информации, Для повышениячувствительности вустройство введено четвертое запоминающее устройство 14. При этом адресный вход ЗУ подключен к гретьему выходу 26 синхронизатора 6, а вход записл-с.итынания — к его седьмому ныходу 33. Выход 34 данных ЗУ 14 и ега вход данных подсоединены соответственно к четвертому и третьему входам ñ>:åмы 1J.

При введении четвертого ЗУ 14 запись информации с выхода 25 ЗУ 9 осуществляется по сигналу с выхода 33 синхронизации

6. Сигнал íà -ûõ,îäå 29 схемы 10 при поступлении сигнала с выхода 28 синхронизатора

6 появится при соблюдении следующих условий: а) наличие дефекта с гоотнетствующей ячейке /n-2/-й строки, т.е. наличие "1" на выходе 34 ЗУ 14; б) наличие дефекта в соответствующей ячейке /и-1/-й строки, т.е. наличие "1" на выходе 25 ЗУ 9; н) отсутствие дефекта в, соотнетствующей ячейке и-й строки, т.е, наличие "1" на инверсном выходе 2 1 триггера 19.

Следовательно, при введении четвертого запîMèíаloùcãо устройства 14 информация о дефекте регистрируется только при появлении сигнала От одного дефекта по меньшей мере в двух cGceäíIIõ строках. Прй этом для обеспечения освещения дефекта в двух или более строках расстояние между строками следует устананливать не более половины диаметра снегового пятна, IBK как шумовые сигналы случайно распределены но времени, при условии не очень бопbшой плотности этих сигналон они будут вызывать появление сигнала на соответствующем участке лишь B однои строке и не будут регистрироваться как сигналы наличия дефектов, Эта дает возможность снизить порог сравнения В компараторе 16 и за счет этого регистрировать сигналы наличия дефектов, сравнимblå пî ВI_#_IIIIIITóäå с шумовыми сигналами, т.е, повысить чувствительность устройства.

УстрОйстВО позволяет повысить точность контроля исследуемой пасерхнасти за счет того, что исключается зозмажнасть неоднозначности регистрации дефектон на некоторых у частках поверхности, а также за счет получения информации, относящейся к дефектам в Виде матовых пятен.

Кроме того, достигнуто павь.шение чувствительности устройства регистрации дефектов на полированной поверхности за счет понижения порога достоверной регистрации сигналов наличия дефектов.

Обработка электрических сигналов. несу цих информацийка о наличии дефекта. осуществляется на базе широка распространенных элементов цифровой техники.

Устройство достаточно униьерсально и в зависимости от конкретных требований может быть выполнено как со спиральной, так и с растровой разверткой луча по поверхности объекта.

Формула изобретения

1. Устройство регистаации дефектов полированной поверхности, содер>кащее оптиче:ки связанные лазер, сканиру ощее устройство, фотоприемник, а также блок обработки информации на заданном участке строки, первый Dxoq которого подключен к выходу фотоприемника, и последовательно вкл оченные первое запоминающее устройство и блок счета и отображения информации, отл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, н него введены второе запоминающее устройство, первая схема И, синхронизатора и последовательна включенные фильтр нижних частот, первый компа ратор и третье запоминающее устройство, причем блок обработки информации на заданном участке строки содержит блок выделения максимума сигнала, вход которого является перьым входом блока обработки информации, второй компаратар, вторую схему И, RS-триггер и D-триггер, неинвертирующий и инвертирующий выходы которого являются соответственно первым и вторым выходами блока обработки информации на заданном участке строки, Вторым и третьим входами которого являются соответственно тактовый вход D-триггера и R-вход

РБ-триггера, при этом нход фильтра нижних частот подкл1очен к выходу фотоприемника, выход сканирующего устройства подключен к входу синхронизатора, первый и второй выходы которого подключены соответственно к второму и третьему входам блока обработки информации на заданном участке строки, первый и второй выходы которого подключены соответственно к входуданных второго запоминающего устройства и первому Входу первой схемы И, Второй вход

1777007 которой подключен к выходу второго запоминающего устройства, адресный вход и вход записи-считывания которого подключены соответственно к третьему и четвертому выходам синхронизатора, пятый выход которого подключен к третьему входу первой схемы И, выход которой подключен к первому входу первого запоминающего устройства, второй вход которого подключен к аестому выходу синхронизатора к второму входу третьего запоминающего устройства; выход которого подключен к блоку счета и отображения информации, при этом вход второго компаратора подключен к входу блока выделения максимума сигнала, выход которого подключен к первому входу второй схемы И, второй вход которой подключен к выходу второго компаратора, а выход к S-входу RS-триггера, неинвертиру5 ющий выход которого подключен к входу данных D-триггера.

2. Устройство по п.1, о тл и ч а ю ще ес я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введено четвертое запо10 минающееустройство, входи выходданных которого подключены соответственно к первому и четвертому входам первой схемы И, а его адресный вход и вход записи-считывания подключены соответственно к третьему

15 и седьмому выходам синхронизатора.

1777007 ! ! ! (+ 7) Гя РО/ 47

Составитель Ю. Суббота

Редактор М. Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакава

Заказ 4116 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101