RU1777007C - Устройство регистрации дефектов полированной поверхности - Google Patents

Abstract

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

Description

СО

с

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

Известна система регистрации микроскопических дефектов, содержаща  лазер, сканирующее устройство, фотоприемник, подключенный к нему усилитель, а также синхронизатор и блок счета и отображени  информации.

В этой системе сканирующее устройство осуществл ет относительное перемещение луча и исследуемого объекта по спирали, в результате чего за врем  обзора последовательно освещаетс  вс  поверхность объекта. При попадании светового луча на дефект возникают импульсы рассе нного света, преобразуемые фотоприемником в импульсы напр жени . После усилени  этот импульс

поступает в блок счета и отображени  информации . Сигналы, несущие информацию о положении светового луча, а значит, и положении дефекта, вырабатываютс  синхронизатором и поступают в блок счета и отображени  информации.

Так как распределение интенсивности падающего света в лазерном п тне на объекте от координаты имеет не пр моугольную , а колоколообразную форму, это порождает противоречивые требовани  к выбору рассто ни  между строками сканировани . С одной стороны, при увеличении рассто ни  между соседними строками области поверхности между ними освещаютс  светом с меньшей интенсивностью, что приводит к уменьшению чувствительности измерени  в этих област х и, следовательно, к уменьшению зарегистрированного количества дефектов по от ношению к действительх| х|

3

о

XI

ному. С другой стороны, при уменьшении указанного рассто ни  дефект поверхности может освещатьс  лучом не только в той строке, в которой он расположен, но и периферийной областью светового п тна, проход щего по соседней /или деже через одну/ строке. В результате от одного дефекта по вл етс  несколько импульсов в соседних строках, что приведет к завышению зарегистрированного количества дефектов по отношению к действительному.

Исключить  вление 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, фотопри- емник, блок обработки информации на заданном участке строки, подключенный к запоминающему устройству, а также синхронизатор , процессор и блок счета и отображени  информации. Это устройство наиболее близко по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению.

В этом устройстве с помощью синхронизатора кажда  строка сканировани  разбиваетс  на участки и каждому участку строки ставитс  в соответствие  чейка запоминающего устройства. Выходной сигнал фотоприемника обрабатываетс  блоком обработки информации на заданном участке строки, включающем в себ  последовательно соединенные АЦП и компаратор. АЦП преобразует поступающий сигнал в цифровую форму. Компаратор фиксирует значени  сигнала в дес ти точках, сравнивает их между собой дл  каждого участка строки и запоминает максимальное из этих значений . Это значение записываетс  в соответствующую данному участку  чейки запоминающего устройства. После сканировани  всей пластины запоминающее устройство с помощью процессора разбиваетс  на блоки по дес ть  чеек, соответствующих соседним участкам в дес ти строках, находитс  максимальное значение сигнала в каждом блоке, а затем эти значени  сравниваютс  с пороговым. Полученные результаты отображаютс  на дисплее блока счета и отображени  информации.

Таким образом, объединение  чеек пам ти , соответствующих разным строкам в блоки, и последующий выбор сигнала с максимальной амплитудой в  чейках одного блока позволили исключить повторную регистрацию сигнала наличи  дефекта на заданном участке поверхности. Однако оозможно такое расположение дефекта,

при котором соответствующие ему сигналы оказываютс  в соседних строках,  чейки которых принадлежат разным блокам, и, следовательно, такой дефект будет зарегистрирован дважды, что ухудшает качество контрол .

Кроме того, при расположении дефекта вблизи граничных областей участков, на которые разбита строка, дефект освещаетс 

0 периферийной частью светового п тна при нахождении центра этого п тна уже на соседнем участке строки; поэтому информаци  о дефекте может быть записана как в соответствующую ему  чейку, так и в со5 седйюю, что также приводит к завышению количества дефектов по сравнению с действительным .

Таким образом, на исследуемой поверхности имеютс  зоны (вблизи границ учзст0 ков строки, соответствующих различным блокам  чеек пам ти), при расположении в которых дефектов из количество завышаетс , т.е. качество контрол  ухудшаетс . Ширина этих граничных зон увеличиваетс  с

5 увеличением размера дефекта, так как при этом увеличиваетс  сигнал в случае засветки дефекта периферийной частью луча.

Следует отметить, что качество контрол  зависит от размера участка поверхности,

0 соответствующего блоку  чеек пам ти, и соответственно от количества этих блоков. При увеличении размера участка увеличиваетс  веро тность того, что информаци  от нескольких дефектов будет записана в одну

5  чейку пам ти или один блок  чеек и будет восприниматьс  как информаци  об одном дефекте. Исход  из этого, следовало бы уменьшить размеры участков поверхности, соответствующих одной  чейке пам ти (бло0 ку  чеек), т.е. увеличить количество этих  чеек . Однако последнее неизбежно приведет к возрастанию площади описанных выше граничных зон, что оп ть-таки ведет к ухудшению качества контрол .

5 Цель изобретени  - повышение точности регистрации дефектов полированной поверхности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство регистрации дефектов полиро0 ванной поверхности, содержащее оптически св занные лазер, сканирующее устройство, фотоприемник, а также блок обработки информации на заданном участке строки, первый вход которого подключен к

5 выходу фотоприемника, и последовательно включенные первое запоминающее устройство и блок счета и отображени  информации , введены второе запоминающее устройство, перва  схема И, синхронизатор и последовательно включенные фильтр

нижних частот, первый компзрпгоо и трет ье запоминающее устройст во. причем блок обработки информации ча заданном участке строки содержит блок выделени  максимума сигнала, вход которого  вл етс  перьым входом блока обработки информации, второй компаратор, вторую схему И, RS-триг- гер и D-триггер, неинвертирующий и инвертирующий выходы которого  вл ютс  соответственно первым и вторым выходами блока обработки информации на заданном участке строки, вторым и третьим входами которого  вл ютс  соответственно тактовый вход D-триггера и R-вход RS-триггера, при этом вход фильтра нижних частот подключен к выходу фотоприемника, выход ска- ниоующею 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 it второй выходы которого подключены соответственно к входу данных второго запоминающего устройства и первому входу первой схемы И, второй вход которой подключен к выходу второго запоминающего устройства, адресный вход и вход записи-считывани  которого подключены соответственно к тре гьему и четвертому выходам синхронизатора, п тый выход которого подключен к третьему оходу первой схемы V, выход когооой подключен к первому входу первого запоминающего устройства , агорой вход которого подключен к шестому выходу синхронизатора и к второму входу третье о запоминающего устрои- стса, выход которого подключен к блоку счета и отображени  информации при этом вход второго компаратора подключен к входу блока выделени  максимума сигнала, выход которого подключен к первому входу второй схемы И, второй вход которой подключен к выходу второго компаратора, а выход - к 5-входу RS-триггеоа, неинвертирующий выход которого подключен к входу данных D-триггсра.

Дл  повышени  чувствительности устройства в иэго введены четвертое запоминающее устройство, вход и выход данных которого подключены, соответственно, к первому и четвертому входам первой схемы И, а его адресный пход и вход записи - считывани  подключены, соответственно, к третьему и седьмому выходам синхронизатора .

На фпг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы это1 о устройство.

Устройство содержит лазер 1, луч которого с помощью сканирующего устройства

2 сканирует по поверхности объекта 3 фотоприемник 4, снабженный приспособлением дл  сбора рассе нного света, блок 5 обработки информации на заданном участке

строки, синхронизатор 6, последовательно включенные первое запоминающее устройство 7 и блок 8 счета и отображени  информации , второе запоминающее устройство 9, первую схему И 10, последовательно вклю0 ченные фильтр 11 нижних частот, первый компаратор 12 и третье запоминающее устройство 13, а также четвертое запоминающее устройство 14, причем блок 5 обработки информации содержит блок 15 выделени 

5 максимума сигнала, вход которого  вл етс  первым входом блока 5, второй компаратор 16, вторую схему И 17, RS-триггер 18 и D-трпггер 19, неинвертирующий и инвертирующий выходы которого  вл ютс , соот0 ве ственно, первым и вторым выходами блока 5, вторым и третьим входами которого  вл ютс , соответстсенно, тактовый вход D- триггера 19 и R-вход RS-триггера 18.

При этом фотоприемник 4, оптически

5 св занный через сканирующее устройство 2 с лазером 1, подключен к первому входу блока 5 и входу фильтра 11 нижних частот, выход сканирующего устройства 2 подключен к входу 20 синхронизатора 6, первый 21

0 и второй 22 выходы которого подключены соответственно к второму и третьему входам блока 5, первый 23 и второй 24 выходы которого подключены, соответственно, к входу данных второго запоминающего уст5 ройства 9. и к первому входу первой схемы И 10, второй вход которой подключен к выходу 25 данных второго запоминающего устройства 9, адресный вход и вход запи- си-счптывани  которого подключены

0 соответственно к третьему 26 и четвертому

27выходам синхронизатора 6, п тый выход

28которого подключен к третьему входу первой схемы И 10, выход 29 которой подключен к первому .зходу первого запомина5 ющего устройства 7, второй вход которого подключен к шестому выходу 30 синхронизатора 6 и ко второму входу третьего запоминающего устройства 13, выход которого подключен к блоку 8 счета и отображени 

0 информации, вход второго компаратора 16 подключен к входу блока 15 выделени  максимума сигнала, гзыход которого подключен к первому входу второй схемы И 17, второй вход которой подключен к выходу второго

5 компаратора 16, а выход 31 - к S-входу RS-трпггера 18, неинвертирующий выход 32 которого подключен к входу дьн- ных D-триггера 19, сход и пыход данных четвертого запоминающего устройства 14 подключены соответственно к первому и

четвертому входам первой схемы И 10, а его адресный вход и вход записи-считывани  подключены соответственно к третьему 26 и седьмому 33 выходам синхронизатора 6.

Блок 15 выделени  максимума предназначен дл  формировани  короткого импульса в момент прохождени  максимума сигнала, снимаемого с фотоприемника 4.

Синхронизатор б 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 направл етс  на исследуемый объект 3. Сканирующее устройство 2 осуществл ет относительное перемещение луча и объекта 3. При попадании луча на какой-либо дефект поверхности возникает импульс рассе нного света, собираемый и преобразуемый фотоприемником 4 в электрический сигнал - импульс колоколообраз- ной формы. При достижении этим сигналом максимального значени  блок 15 формирует короткий импульс, поступающий на один вход схемы 17, второй компаратор 16 сравнивает уровень выходного сигнала фото- приемника 4 с пороговым уровнем и при превышении этого порогового уровн  формирует короткий импульс, поступающий на другой вход второй схемы И 17.

Таким образом, в случае превышени  амплитудой импульса, поступающего с выхода фотоприемника 4 пороговой величины, на выходе второй схемы И 17 по витс  импульс , по времени совпадающий с максимальным значением напр жени  выходного сигнала фотоприемиика 4.

На временных диаграммах (фиг.2) представлена работа устройства за врем  прохождени  лучом одного участка /п-1/-й строки и соответствующего ему участка в n-й строке. Моменты по влени  выходных сигналов синхронизатора 6 показаны на временных диаграммах вертикальными штриховыми лини ми.

По сигналу с выходов 26 и 33 синхронизатора б выбираютс   чейки запоминающего устройства (ЗУ) 7, соответствующие данному участку. Следует отметить, что размеры участка выбирают исход  из того, что минимальный размер этого участка должен быть ограничен диаметром светового п тна на поверхности объекта 3 и сравним с ним

по величине. Так, например, при длине строки 100 мм и диаметре п тна 100 мкм количество участков может быть выбрано равным 128. При этом емкость ЗУ 9 составит 128 бит,

а емкость ЗУ 7-1 б Кбит (128x128).

Если на данном участке имеетс  дефект, RS-триггер 18 устанавливаетс  выходным импульсом второй схемы И 17 на предыдущей /п-1/-й строке, передает информацию

0 в триггер 19 по сигналу с выхода 21 синхронизатора 6 и сбрасываетс , т.е. переустанавливаетс  дл  приема новой информации, по сигналу с выхода 22. (Дл  предотвращени  потери информации на S5 входе триггера 18 врем  между по влением сигналов на выходах 21 и 22 выбираетс  минимальным). На выходе 25 ЗУ 9 в это врем  присутствует информаци  о наличии дефекта в соответствующем участке /п-1/-й

0 строки. При поступлении сигнала с выхода 28 синхронизатора б на первый вход схемы 10 на ее выходе 29 по витс  сигнал только при соблюдении следующих условий:

а)наличие дефекта в соответствующей 5  чейке /п-1/-й строки (т.е. наличие 1 на

выходе 25 ЗУ 9);

б)отсутствие дефекта в соответствующей  чейке п-й строки (т.е. наличие 1 на инверсном выходе 24 триггера 19).

0 В этом случае информаци  о наличии дефекта записываетс  в соответствующую  чейку ЗУ 7.

После чего по сигналу с выхода 21 информаци  с выхода 23 триггера 19 записы5 ваетс  в соответствующую  чейку ЗУ 9. Этой операцией соответствующа   чейка ЗУ 9 подготавливаетс  к работе с /п+1/-й строкой . Как уже указывалось выше, количество  чеек ЗУ 9 равно количеству участков одной

0 строки, и информаци  IB ЗУ 9 обновл етс  за врем  сканировани  строки.

Информаци  с выхода 29 записываетс  в  чейку ЗУ 7, соответствующую положению дефекта на поверхности объекта 3. Выбор

5  чейки происходит по сигналам с выхода 30 синхронизатора 6 Аналогично происходит обработка информации на остальных участках во всех строках сканировани , После сканировани  всей пластины происходит

0 опрос  чеек ЗУ 7 с помощью блока 8 счета и отображени  информации, на дисплее которого отображаетс  информаци  о количестве зарегистрированных дефектов и их распределении по поверхности объекта 3.

5 Импульсы с фотоприемника 4 поступают также на вход фильтра 11 низких частот. Фильтр пропускает только импульсы большой длительности, соответствующие дефектам в виде матовых п тен, С выхода фильтра импульса поступают на компаратор 12, на

выходе которого по вл ютс  импульсы лишь при превышении величиной амплитуды входных импульсов установленного порогового значени . На один вход третьего запоминающего устройстр-з 13 поступает сигнал, определ ющий выбор  чейки, с выхода 30 синхронизатора 6, а на другой вход - импульсы с выхода первого компаратора 12, Таким образом, в  чейках третьего ЗУ 13 во врем  обзора исследуемого обьек- та накапливаетс  информаци  о дефектах в виде рассеивающих свет прот женных областей . Эта информаци  оыводитс  на блок 8 счета и отображени  информации.

Дл  повышени  чувствительности вуст- ройство введено четвертое запоминающее устройство 14. При этом адресный вход ЗУ подключен к третьему выходу 26 синхронизатора б, а вход записи-считывани  - к его седьмому выходу 33 Выход 34 данных ЗУ 14 и его вход данных подсоединены соответственно к четвертому и третьему входам схемы 10.

При введении четвертого ЗУ 14 запись информации с выхода 25 ЗУ 9 осуществл - етс  по сигналу с выхода 33 синхронизации 6. Сигнал на выходе 29 схемы 10 при поступлении сигнала с выхода 28 синхронизатора 6 по витс  при соблюдении следующих условий:

а)наличие дефекта с соответствующей  чейке /п-2/-й строки, т.е. наличие I на выходе 34 ЗУ 14;

б)наличие дефекта в соответствующей  чейке /п-1/-й строки, т.е. наличие 1 на выходе 25 ЗУ 9;

в)отсутствие дефекта в соответствующей  чейке n-й строки, i.e наличие 1 на инверсном выходе 24 триггера 19.

Следовательно, при введении четверто- го запоминающего устройства 14 информаци  о дефекте регистрируетс  только при по влении сигнала от одного дефекта по меньшей мере в двух соседних строках. При этом дл  обеспечени  освещени  дефекта а двух или более строках рассто ние между строками следует устанавливать не более половины диаметра светового п тна. Так как шумовые сигналы случайно распределены во времени, при условии не очень боль- шой плотности этих сигналов они будут вызывать по вление сигнала па соответствующем участке лишь в одной строке и не будут регистрироватьс  как сигналы наличи  дефектов. Эта дает возможность сни- зить порог сравнени  в компараторе 16 и за счет этою регистрировать сигналы наличи  дефектов, сравнимые по амплитуде с шумовыми сигналами, т.е. повысить чувствительность устройства.

Устройство позвол ет повысить точность контрол  исследуемой поверхности за счет того, что исключаетс  возможность неоднозначности регистрации дефектов на некоторых участках поверхности, а также за счет получени  информации, относ щейс  к дефектам в виде матовых п тен.

Кроме того, достигнуто повышение чувствительности устройства регистрации дефектов на полированной поверхности за счет понижени  порога достоверной регистрации сигналов наличи  дефектов.

Обработка электрических сигналов. несущих информацию о наличии дефекта, осуществл етс  на базе широко распространенных элементов цифровой техники.

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

Claims (2)

1. Устройство регистрации дефектов полированной поверхности, содержащее оптически св занные лазер, сканирующее устройство, фотоприемник, а также блок обработки информации на заданном участке строки, первый вход которого подключен к выходу Фотоприемника, и последовательно включенные первое запоминающее устройство н блок счета и отображени  информации , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены второе запоминающее устройство, перва  схема И, синхронизатора и последовательно включенные фильтр нижни частот, первый компаратор и третьезапоминающее устройство , причем блок обработки информации на заданном участке строки содержит блок выделени  максимума сигнала, вход которого  вл етс  первым входом блока обработки информации, второй компаратор, вторую схему И, RS-триггер и D-триггер, неинвертирующий и инвертирующий выходы которого  вл ютс  соответственно первым и вторым выходами блока обработки информации на заданном участке строки, вторым и третьим входами которого  вл ютс  соответственно тактовый вход D-триггера и R-вход RS-триггера, при этом вход фильтра нижних частот подключен 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 входу данных второго запоминающего устройства и первому входу первой схемы И, второй вход

которой подключен к выходу второго запоминающего устройства, адресный вход и вход записи-считывани  которого подключены соответственно к третьему и четвертому выходам синхронизатора, п тый выход которого подключен к третьему входу первой схемы И, выход которой подключен к первому входу первого запоминающего устройства , второй вход которого подключен к шестому выходу синхронизатора к второму входу третьего запоминающего устройства; выход которого подключен к блоку счета и отображени  информации, при этом вход второго компаратора подключен к входу блока выделени  максимума сигнала, вы0

ход которого подключен к первому входу второй схемы И, второй вход которой подключен к выходу второго компаратора, а выход к S-входу RS-триггера, неинвертирующий выход которого подключен к входу данных D-триггера.

2. Устройство поп. 1, отличаю щ е е- с   тем, что, с целью повышени  чувствительности , в него введено четвертое запоминающее устройство, входи выход данных которого подключены соответственно к первому и четвертому входам первой схемы И, а его адресный вход и вход записи-считывани  подключены соответственно к третьему и седьмому выходам синхронизатора.

фиг.1

Фиг. 2