DE2627408A1

DE2627408A1 - Pruefvorrichtung fuer halbleiterscheiben

Info

Publication number: DE2627408A1
Application number: DE19762627408
Authority: DE
Inventors: Einar Skau Mathisen
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-06-27
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1977-01-20
Also published as: JPS59972B2; US3999866A; FR2315769B1; JPS524166A; FR2315769A1

Description

Aktenzeichen der Annieläerin: PO 975 003

Prüfvorrichtung für Kalbleiterscheiben

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für Halbleiterscheiben mit eingebauter Eicheinrichtung und insbesondere eine Prüfvorrichtung zum Messen der Dicke dünner Filme auf Siliciur.iplättchen mit mindestens einem der Eichung dienenden Halbleiterchip, dessen Oberflächeneigenschaften für eine Eichung der Vorrichtung geeignet sind.

In der US-Patentschrift 3 751 643 ist ein Spektrophotometer offenbart, mit dem man die Dicke eines dünnen, auf einem Substrat aus beispielsweise Silicium niedergeschlagenen Films messen kann. Im Betrieb muß das System dadurch geeicht werden, daß man eine Standardprobe mit bekannten übertragungs- oder Reflexionseigenschaften benutzt, wobei die Probe aus reinem Silicium bestehen kann. Dabei hat die Probe im wesentlichen die gleichen Abmessungen wie die zu prüfenden Halbleiterplättchen und wird zunächst in eine Position gegenüber der Prüfsonde gebracht. Nach Durchführung aer Eichungsmessungen können die zu prüfenden Halblexterplattchen unter die Prüf sonde, gebracht werden.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Prüfvorrichtung in der Weise zu vereinfachen, daß sie mit selbsttätiger Eichung aes Prüfsystems betreibbar ist. Insbesondere soll dabei die Prüfvorrichtung so aufgebaut sein, daß das Halbleiterplättchen in einer Ebene unterhalb der Prüfsonde in der Weise verfahrbar oder verschiebbar ist, daß verschiedene Bereiche des Halbleiterplättchens unter die Prüfsonde gebracht werden können und bei welcher ein Kalbleiterchip oder ein Stück eines genormten Halbleiterplättchens gleichzeitig für eine Bewegung in eine Position unter der Prüfsonde derart angebracht ist, daß das Instrument automatisch geeicht werden kann, ohne daß man dabei voneinander unabhängig das zu prüfende Halbleiterplättchen und das zur Eichung benutzte Halbleiterplättchen jeweils für sich benutzen muß.

Dies wird erfindungsgemäß in einer bevorzugten Ausführungsform einer Prüfvorrichtung mit einem in X- und Y-Richtung verfahrbaren Tisch erreicht, auf dem eine Halterung zur Aufnahme eines zu prüfenden Halbleiterplättchens vorgesehen ist. Der Tisch kann dabei wahlweise so betätigt werden, daß verschiedene Bereiche des zu untersuchenden Halbleiterplättchens unter der Prüfsonde für eine Messung der Dicke in diesen Bereichen angeordnet werden können. Auf dem Tisch ist dann mindestens ein v/eiterer Halbleiter chip mit einem Abstand vom Ort des zu prüfenden Halbleiterplättchens und im wesentlichen koplanar, d.h. in der gleichen Ebene mit diesem Halbleiterplättchen angeordnet, so daß es durch selektive Betätigung des Tisches in X- und Y-Richtung in eine Position unterhalb der Prüfsonde für eine Eichung des Systems verfahren werden kann.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Die unter Schutz zu stellenden Merkmale der Erfindung sind den ebenfalls beigefügten Patentansprüchen im einzelnen zu entnehmen.

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In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Prüfvor

richtung für Halbleiterplattchen gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines halbleiter-

chips und eines als Halterung dienenden Stehbolzens,

In Fig. 1 ist eine Prüfvorrichtung, vorzugsweise unter Verwendung eines Spektralanalysators dargestellt, .wie er beispielsweise in der US-Patentschrift 3 751 643 beschrieben ist, mit einer Einstellvorrichtung 10 und einem in X- und Y-Richtung verfahrbaren Tisch 11, der in zwei zueinander senkrechten Richtungen durch ein Paar umsteuerbarer impulsbetriebener Schrittschaltmotore 12 und 14 angetrieben wird. Durch diese Einstellvorrichtung soll eine flache kreisförmige Siliciumprüfscheibe 16, wie sie allgemein zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen benutzt wird, unter eine feststehende Prüfsonde mit Glasfaseroptik gebracht werden können. Das Halbleiterplattchen 16 wird durch eine Halterung 18 auf der Oberseite des Tisches 11 gehalten. Ein Paar Abfühlvorrichtungen 20 und 22 sind auf dem Tisch angebracht zum Abfühlen, Feststellen oder Bestimmen von Nulloder Bezugspositionen und sollen im folgenden nur als Nullabfühlung bezeichnet werden.

Der Tisch 11 kann dabei ein beliebiger handelsüblicher, in X- und Y-Richtung verfahrbarer Arbeitstisch für Werkstücke sein. Er besteht dabei aus einer feststehenden Grundplatte 23, einer auf der Grundplatte für eine Bewegung in einer ersten Richtung befestigten ersten Vorschubplatte 24 und eine auf der ersten Vorschubplatte für eine Bewegung in einer zur Bewegungsrichtung der Vorschubplatte 24 rechtwinklig verlaufenden Bewegung angebrachten zweiten Vorschubplatte 25. Dabei soll die Vorschubplatte 24 in Y-Richtung und die Vorschubplatte 25 in X-Richtung verfahr-

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bar sein. Mit diesen Richtungsangaben ist der Motor 14 der Y-Motor, eier Motor 12 der X-Motor und die Abfühlungen 20 und 22 sind für die Y- bzw. X-Richtung vorgesehen.

Die Halterung 18 besteht aus einer Platte 28 auf der Oberseite der Vorschubplatte 25, welche das Halbleiterplättchen 16 trägt. Falls erwünscht, kann die Platte 28 eine Anzahl von mit einer Vakuumquelle verbundenen Bohrungen enthalten, die das Halbleiterplättchen 16 festhalten.

Ein feststehender Stift 30 ist in Eingriff mit einer Ausrichtkerbe in der Kante des Halbleiterplättchens 16 und wirkt mit zwei relativ beweglichen Stiften 32 und 34 zusammen, wobei diese Stifte das Halbleiterplättchen auf der Halterung 18 in seiner richtigen Position halten. Ein unter Federvorspannung stehenden handgriff ist in einer solchen Richtung vorgespannt, daß er die Stifte 32 und 34 in Richtung auf den Stift 30 bewegt und damit das Halbleiterplättchen 16 zwischen den Stiften einspannt. Bewegt man den Handgriff 38 gegen die Federvorspannung, so bewegen sich die Stifte 32 und 34 nach außen, so daß das Halbleiterplättchen entweder entnommen oder auf die Halterung 18 aufgelegt werden kann.

Auf dem Tisch 11 sind vier der Eichung dienende Stehbolzen 35a bis d angeordnet, die vier Halbleiterchips 36 a-d in der Ebene des halbleiterplättchens 16 tragen. Die Stehbolzen sind an vorgegebenen bekannten, Positionen in bezug auf den Nullposition des Tisches 11 angeordnet, so daß die Halbleiterchips 36 jeweils selektiv unter die Prüfsonde 17 gefahren werden können. Jeder Stehbolzen 36 in Fig. 2 enthält einen Gewindebolzen 33 zum Einschrauben in die Platte 28 und einen zylindrischen Kopf mit einem nach oben sich verjüngenden Schlitz 37 für die Aufnahme eines Chips 36, Die Größe des Chips ist dabei so gewählt, daß er in Paßsitz in den Schlitz 37 paßt und nur mit Hilfe eines flachen Werkzeugs, das in den Schlitz 39 paßt, der quer zum Schlitz 37 verläuft, herausnehmbar ist, wobei das Werkzeug dann

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dazu benutzt werden kann, den Chip 36 aus dem Stehbolzen herauszuschieben. Zur Eichung hat der Chip 36a eine blanke Siliciumoberflache mit bekannten Reflexionseigenschaften, während die Chips 36 b-a unterschiedliche Filme mit unterschiedlicher Dicke auf den SiIiciumsubstraten tragen. Wenn das System unter Verwendung des Chips 36a geeicht ist, dann kann man die übrigen Chips zur Prüfung der Genauigkeit des Systems benutzen.

Die Abfühlungen 20 und 22 dienen der Bestimmung einer Bezugsposition, um damit die Halbleiterchips 36 für eine Eichung einzustellen und zum Einstellen verschiedener Bereiche des Halbleiterplättchens 16 für Prüfmessungen. Selbstverständlich kann jede beliebige Einstellvorrichtung für in X- und Y-Richtung verfahrbare Werkstücktische benutzt werden. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die beiden Nullabfühlungen gleichartig aufgebaut, so daß nur eins zu beschreiben ist. Die NuIlabfühlung 22 besteht aus einer metallischen, lichtun^durchlässigen Blende 4υ, axe auf der Vorschubplatta 25 fest angebracht ist und sich mit dieser bewagt und aus einer elektrooptischen Vorrichtung 42, die sich, fest mit der Vorschubplatte 24 verbunden, mit dieser bewegt. Die Blende 40 erstreckt sich durch die elektrooptische Vorrichtung 42 hindurch und v/eist ein Paar Kanten 44 auf, die seitlich miteinander ausgerichtet sind und wirkt mit einem optischen Detektor in der Vorrichtung 42 zusammen und bestimmt die Nullposition. Wenn die Kanten 44 in dem Gehäuse miteinander ausgerichtet sind, dann ist die Nullposition durch die in der elektrooptischen Vorrichtung 42 erzeugten elektrischen Signale festgelegt. Der Aufbau dieser Nullabfühlungen ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und findet sich in der gleichzeitig eingereichten Patentanmedung (Aktenzeichen der Anmelderin PO 975 004),

Die Prüfvorrichtung soll dabei durch eine Steuerschaltung oder eine Datenverarbeitungsanlage gesteuert werden, die die verschiedenen 3efehle an den in X- und Y-Richtung verfahrbaren

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Tisch und an aas mit der Prüfsonde 17 verbundene Instrument für einen Betrieb des Gesamtsystems abgibt. Die Befehle für eine Bewegung des Tisches würden dabei Daten enthalten, die angeben, wie wait und in welcher Richtung der Tisch 11 bewegt werden muß. Im Betrieb wird der Tisch 11 zunächst in eine positive Richtung bewegt und dann weit genug in negativer Richtung, um damit eine sichere Betätigung der biullabfühlungen 20 und 22 bei der Festlegung der Mullposition sicherzustellen. Ist dies durchgeführt, können weitere Befehle abgegeben werden, die den Tisch 11 in der Weise verfahren, daß der Halbleiterchip 36a unter die Prüfsonde 17 für eine Eichung des Systems kommt. Ausgewählte der Halbleiterchips 36 b-d können das selektiv für eine weitere Prüfung der Genauigkeit des Systems unter die Prüfsonde gebracht werden, anschließend wird das Halbleiterplättchen 16 unter der Prüfsonde für die Durchführung der Messungen angeordnet. Es mag erwünscht sein, Grenzwertschalter vorzusheen, damit der in X- und Y-Richtung verfahrbare Tisch nicht beschädigt wird.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Prüfvorrichtung für Halbleiterscheiben mit einem in X- und Y-Richtung verfahrbaren Tisch, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite des Tisches (1O) eine Halterung (18) für eine zentrierbare Befestigung einer Halbleiterscheibe (16) und mindestens ein Stehbolzen (36a-36d) angebracht ist, der ein der Eichung dienendes in einer Ebene mit der Halbleiterscheibe (16) liegendes Halbleiterplättchen (36) trägt, und daß über dem Tisch eine Abtastsonde (17) derart angeordnet ist, daß durch Verfahren des Tisches jeder Punkt der Halbleiterscheibe und das (die) Halbleiterplättchen erfaßbar ist (sind).

2, prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterplättchen aus reinem Silicium besteht,

3. Prüfvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Stehbolzen ein aus Silicium bestehendes Halbleiterplättchen trägt, das mit einem dünnen Film bekannter Dicke überzogen ist.

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