RU2307339C2 - Method for measuring cleanness of substrate surfaces - Google Patents
Method for measuring cleanness of substrate surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307339C2 RU2307339C2 RU2005118279/28A RU2005118279A RU2307339C2 RU 2307339 C2 RU2307339 C2 RU 2307339C2 RU 2005118279/28 A RU2005118279/28 A RU 2005118279/28A RU 2005118279 A RU2005118279 A RU 2005118279A RU 2307339 C2 RU2307339 C2 RU 2307339C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- probe
- angle
- shift
- cleanliness
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в микроэлектронике при производстве интегральных микросхем на активных и пассивных подложках и в дифракционной оптике при производстве элементов дифракционной оптики.The invention relates to the field of measurement technology and can be used in microelectronics in the production of integrated circuits on active and passive substrates and in diffraction optics in the production of elements of diffractive optics.
Известен способ (Авторское свидетельство СССР, №1260752, кл. G01N 13/02, 1982) определения чистоты поверхности подложки по величине краевого угла смачивания путем измерения объема капли, помещенной на плоскую подложку.A known method (USSR Author's Certificate, No. 1260752, class G01N 13/02, 1982) for determining the surface cleanliness of the substrate by the value of the contact angle by measuring the volume of a drop placed on a flat substrate.
Однако такой способ определения чистоты поверхности очень трудоемкий, т.к. сначала надо измерить геометрические параметры капли и только затем определяется искомое значение краевого угла, определяющее чистоту поверхности подложек.However, this method of determining the surface cleanliness is very laborious, because First, it is necessary to measure the geometric parameters of the droplet, and only then is the sought value of the contact angle determining the surface cleanliness of the substrates.
Известен способ (Авторское свидетельство СССР А.В.Волков, А.И.Колпаков. Способ определения чистоты поверхности подложек. №17848668, кл. G01N 13/02, 1992) определения чистоты поверхности подложки по величине скорости растекания капли жидкости по поверхности плоской подложки.There is a method (USSR Author's Certificate A.V. Volkov, A.I. Kolpakov. Method for determining the surface cleanliness of substrates. No. 17848668, class G01N 13/02, 1992) for determining the surface cleanliness of a substrate by the rate of spreading of a liquid drop on the surface of a flat substrate .
Однако такой способ определения чистоты поверхности приводит к необратимому изменению ее свойств продуктами жидкости, для устранения которых необходимо использовать жидкости особой чистоты. Выполнение этого требования значительно усложняет и удорожает процесс измерения.However, this method of determining the surface cleanliness leads to an irreversible change in its properties by liquid products, for the elimination of which it is necessary to use high-purity liquids. Meeting this requirement greatly complicates and increases the cost of the measurement process.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ (Авторское свидетельство СССР А.В.Волков, А.И.Колпаков. Способ определения чистоты поверхности подложек. №1821688, кл. G01N 13/02, 1993) определения чистоты поверхности подложек по величине скорости скольжения подложки-зонда (контртела) по поверхности исследуемой подложки, заключающийся в том, что производят сдвиг подложки-зонда по поверхности исследуемой подложки, которые расположены в подложкодержателях под углом к друг другу, определяют параметр их взаимодействия, по которому судят о чистоте поверхности подложки.The closest in technical essence to the proposed one is the method (USSR Author's Certificate A.V. Volkov, A.I. Kolpakov. Method for determining the surface cleanliness of substrates. No. 1821688, class G01N 13/02, 1993) for determining the surface cleanliness of the substrates by speed the sliding of the substrate probe (counterbody) on the surface of the investigated substrate, which consists in the fact that they shift the substrate probe on the surface of the investigated substrate, which are located in the substrate holders at an angle to each other, determine the parameter of their interaction, according to rum judged clean substrate surface.
К недостаткам способа относится необходимость жесткого контроля величины угла наклона подложек, за счет которого и осуществляется скольжение подвижной подложки-зонда (контртела). Высокая чувствительность к изменению величины этого угла приводит к значительному нарушению точности процесса измерения, для устранения которого в процесс измерения включают дополнительное устройство контроля за величиной отклонения угла скольжения от заданного значения. Выполнение этого требования значительно снижает производительность способа, усложняет и удорожает процесс измерения.The disadvantages of the method include the need for tight control of the angle of inclination of the substrates, due to which the sliding of the movable substrate of the probe (counterbody) is carried out. High sensitivity to a change in the value of this angle leads to a significant violation of the accuracy of the measurement process, to eliminate which an additional device is included in the measurement process for monitoring the value of the deviation of the sliding angle from the set value. The fulfillment of this requirement significantly reduces the performance of the method, complicates and increases the cost of the measurement process.
В основу изобретения поставлена задача увеличения производительности и точности.The basis of the invention is the task of increasing productivity and accuracy.
Данная задача решается за счет того, что в способе измерения чистоты поверхности подложки, заключающемся в том, что производят сдвиг подложки-зонда по поверхности исследуемой подложки, которые расположены в подложкодержателях под углом друг к другу, определяют параметр их взаимодействия, по которому судят о чистоте поверхности подложки, согласно изобретению сдвиг подложки-зонда осуществляют путем подъема свободного конца подложкодержателя с закрепленной в нем исследуемой подложкой на угол относительно горизонтальной плоскости, при котором рабочая точка подложки зонда сдвинется с места, и значение этого угла используют в качестве параметра взаимодействия.This problem is solved due to the fact that in the method of measuring the purity of the surface of the substrate, which consists in the fact that they shift the substrate probe along the surface of the investigated substrate, which are located in the substrate holders at an angle to each other, determine the parameter of their interaction, which judges the cleanliness the surface of the substrate, according to the invention, the movement of the substrate probe is carried out by lifting the free end of the substrate holder with the test substrate fixed therein at an angle relative to the horizontal plane, at The working point of the probe substrate will shift from place, and the value of this angle is used as an interaction parameter.
На фигуре 1 изображено расположение сил, возникающих при взаимодействии подложек: α - угол, который исследуемая подложка составляет с горизонтом; β - угол между подложками.The figure 1 shows the location of the forces arising from the interaction of the substrates: α is the angle that the investigated substrate is with the horizon; β is the angle between the substrates.
На фигуре 2 изображен способ определения чистоты поверхности подложки, заключающийся в том, что в качестве контролируемого параметра используют величину угла наклона поверхности исследуемой подложки относительно горизонтальной плоскости, показана конструктивная схема подложкодержателей относительно плоской горизонтальной поверхности корпуса устройства.The figure 2 shows a method for determining the purity of the surface of the substrate, which consists in the fact that as a controlled parameter use the angle of inclination of the surface of the investigated substrate relative to the horizontal plane, shows a structural diagram of the substrate holders relative to the flat horizontal surface of the device body.
На фиг.2 изображены подложкодержатель 1, в котором жестко крепится исследуемая подложка 2, подложка-зонд 3 с поверхностью, идентичной поверхности подложки 2, также жестко крепится к подложкодержателю 4. Рычаг 5 одним концом крепится к подложкодержателю 4, а другим - к механизму, обеспечивающему установление рабочей точки 6 в исходное состояние на исследуемой поверхности подложки и обеспечивающему скольжение под действием силы тяжести рабочей точки 6 подложки-зонда по заданной траектории на исследуемой поверхности подложки 2, при условии, что сила тяжести, определяемая углом наклона поверхности исследуемой подложки относительно горизонтальной плоскости, превысит силу трения покоя.Figure 2 shows the substrate holder 1, in which the
Пусть подложка-зонд движется по исследуемой подложке с ускорением , тогда в области взаимодействия подложек действуют три силы: - сила тяжести, - сила реакции опоры и - сила трения скольжения. Энергетический баланс этих сил вначале движения подложки-зонда можно описать равенством вида:Let the substrate probe move along the studied substrate with acceleration then three forces act in the interaction region of the substrates: - gravity, - reaction force of the support and - sliding friction force. The energy balance of these forces at the beginning of the motion of the substrate-probe can be described by the equality of the form:
Определим проекции всех сил, действующих на подложку-зонд, на ось y, направленную вдоль этой подложки:We define the projection of all the forces acting on the probe substrate on the y axis directed along this substrate:
Из фиг.1 видно, что вектор N перпендикулярен исследуемой подложке, поэтому угол γ между подложкой-зондом и вектором будет равен γ=180-90-β=90-β. Угол между осью γ и горизонтом равен α+β, следовательно, φ=180-90-α-β=90-(α+β). Вектор равнодействующей сил параллелен исследуемой подложке, поэтому угол между поверхностью подложки зонда (индентором) и равнодействующей равен углу между подложками, как накрест лежащие. Подставив выражения для углов γ и φ в формулу (2), получим:From figure 1 it is seen that the vector N is perpendicular to the investigated substrate, therefore, the angle γ between the substrate probe and the vector will be equal to γ = 180-90-β = 90-β. The angle between the γ axis and the horizon is α + β, therefore, φ = 180-90-α-β = 90- (α + β). The vector of the resultant forces is parallel to the substrate under study, therefore, the angle between the surface of the probe substrate (indenter) and the resultant is equal to the angle between the substrates, as lying crosswise. Substituting the expressions for the angles γ and φ in the formula (2), we obtain:
Подставив в формулу (3) выражение для FTP=Nμ, получимSubstituting the expression for F TP = Nμ into formula (3), we obtain
где μ - коэффициент трения скольжения.where μ is the coefficient of sliding friction.
При проецировании сил, действующих на поверхность подложки-зонда (индентор), на ось y' (см. фиг.1) видно, что вектор силы трения и равнодействующей перпендикулярны оси y', тогда можно записать:When projecting the forces acting on the surface of the probe substrate (indenter) on the y 'axis (see Fig. 1), it can be seen that the friction force and resultant vector are perpendicular to the y' axis, then we can write:
N-mgcosα=0,N-mgcosα = 0,
Подставим формулу (5) для проекции N в формулу (4), получим:We substitute formula (5) for the projection N into formula (4), we obtain:
Сократив обе части формулы (6) на m, получимHaving reduced both sides of formula (6) by m, we obtain
Из формулы (7) находим соотношение для μFrom formula (7) we find the relation for μ
Таким образом, между углом α и коэффициентом трения скольжения действительно существует жесткая зависимость.Thus, between the angle α and the coefficient of sliding friction, there is indeed a rigid dependence.
Пересчет коэффициента трения осуществляется по формулам, приведенным в работе (Полтавцев Ю.Г., Князев А.С. Технология обработки поверхностей в микроэлектронике. - Киев: Тэхника, 1990, с. 192-194), при неравномерном распределении загрязненийRecalculation of the friction coefficient is carried out according to the formulas given in (Poltavtsev Yu.G., Knyazev A.S. Technology of surface treatment in microelectronics. - Kiev: Tekhnika, 1990, pp. 192-194), with an uneven distribution of pollution
при равномерном распределении загрязненийwith uniform distribution of pollution
где m и В - эмпирические константы; μmax - коэффициент трения для технологически чистой поверхности подложки; μн - коэффициент трения насыщения для поверхности подложки, увеличение степени загрязнения, которое не приводит к изменению значений коэффициента трения.where m and B are empirical constants; μ max - coefficient of friction for a technologically clean surface of the substrate; μ n is the saturation friction coefficient for the substrate surface, an increase in the degree of contamination, which does not lead to a change in the friction coefficient.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Свободный конец подложкодержателя 1 с помощью подвижного соединения поднимается относительно крышки устройства 7 на некоторый угол наклона поверхности исследуемой подложки относительно горизонтальной плоскости α, при котором рабочая точка 6 подложки-зонда 3 сдвинется с места и начнет скользить по исследуемой поверхности подложки 2. Непосредственно в момент трогания рабочей точки 6 потенциальная энергия подложки-зонда уравновешивается энергией сил связи атомов взаимодействующих поверхностей, т.е. справедливо равенство:The free end of the substrate holder 1 with a movable connection rises relative to the cover of the
Электрический сигнал, получаемый с помощью схемы измерения в виде напряжения, снимаемого с прецизионного переменного резистора, соответствующего углу наклона поверхности исследуемой подложки относительно горизонтальной плоскости α, получаемого при сдвиге рабочей точки 6, фиксирует величину угла наклона поверхности исследуемой подложки относительно горизонтальной плоскости α, которую или подставляют в формулу 8 и рассчитывают численное значение μ, затем находят чистоту поверхности из формул 9 или 10, или калибруют значения показаний α путем измерения чистоты поверхности на соответствующих подложках с известной концентрацией чужеродных атомов. Однако последний вариант для применения в производственных условиях менее целесообразен из-за дороговизны формирования калиброванных поверхностей, поэтому в реальных случаях достаточно использования формул 9, 10.The electrical signal obtained using the measurement circuit in the form of a voltage taken from a precision variable resistor corresponding to the angle of inclination of the surface of the investigated substrate relative to the horizontal plane α, obtained by shifting the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005118279/28A RU2307339C2 (en) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Method for measuring cleanness of substrate surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005118279/28A RU2307339C2 (en) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Method for measuring cleanness of substrate surfaces |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005118279A RU2005118279A (en) | 2006-12-20 |
RU2307339C2 true RU2307339C2 (en) | 2007-09-27 |
Family
ID=37666601
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005118279/28A RU2307339C2 (en) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Method for measuring cleanness of substrate surfaces |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2307339C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2515117C1 (en) * | 2012-09-10 | 2014-05-10 | Российская академия наук Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем обработки изображений Российской академии наук (ИСОИ РАН) | Method to measure purity of substrate surfaces |
RU2616356C1 (en) * | 2016-04-22 | 2017-04-14 | Закрытое Акционерное Общество "Аэрокосмический Мониторинг И Технологии" | Device for controlling object surface purity |
RU2617891C1 (en) * | 2016-02-20 | 2017-04-28 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ БЮРО ЭЛЕКТРОНИКИ, ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И АВТОМАТИЗАЦИИ" (ООО "СКТБ ЭлПА") | Plate surface purity sensor |
-
2005
- 2005-06-14 RU RU2005118279/28A patent/RU2307339C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2515117C1 (en) * | 2012-09-10 | 2014-05-10 | Российская академия наук Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем обработки изображений Российской академии наук (ИСОИ РАН) | Method to measure purity of substrate surfaces |
RU2617891C1 (en) * | 2016-02-20 | 2017-04-28 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ БЮРО ЭЛЕКТРОНИКИ, ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И АВТОМАТИЗАЦИИ" (ООО "СКТБ ЭлПА") | Plate surface purity sensor |
RU2616356C1 (en) * | 2016-04-22 | 2017-04-14 | Закрытое Акционерное Общество "Аэрокосмический Мониторинг И Технологии" | Device for controlling object surface purity |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005118279A (en) | 2006-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3611809B2 (en) | Rheometer for rapid measurement of small samples | |
Sharp | Resonant properties of sessile droplets; contact angle dependence of the resonant frequency and width in glycerol/water mixtures | |
TWI521195B (en) | Mothod for measuring refractive index, refractive index measuring device, and method for producing optical element | |
CN104884953B (en) | The apparatus and method for monitoring the deposition parameter in fluid media (medium) sample | |
JP6100760B2 (en) | Micro cantilever sensor operated by bimorph and reading by piezoresistor | |
JP6103646B2 (en) | Analysis equipment | |
KR20160145496A (en) | Refractive index measurement method, measurement apparatus, and optical element manufacturing method | |
RU2307339C2 (en) | Method for measuring cleanness of substrate surfaces | |
KR20140041702A (en) | Heat generation point detection method and heat generation point detection device | |
Fujii | Toward establishing dynamic calibration method for force transducers | |
RU2460987C1 (en) | Method of determining surface tension coefficient and wetting angle | |
US3535043A (en) | Stereogoniometer | |
KR101910697B1 (en) | Method for detecting heat generation points and device for detecting heat generate points | |
KR20150075355A (en) | Refractive index distribution measuring method, refractive index distribution measuring apparatus, and method for manufacturing optical element | |
RU2442131C1 (en) | Method for measuring surface texture properties and mechanical properties of the materials | |
Flude et al. | Viscosity measurement by means of falling spheres compared with capillary viscometry | |
JP2016109670A (en) | Refractive index distribution measurement method, refractive index distribution measurement device, and optical element manufacturing method | |
JP2017198613A (en) | Refractive index measurement method, refractive index measurement device, and optical element manufacturing method | |
RU2354953C2 (en) | Device for determining deformation properties of leather and similar flexible materials | |
Shimokawa et al. | Noncontact measurement of liquid-surface properties with knife-edge electric field tweezers technique | |
Lee et al. | Viscometry of single nanoliter-volume droplets using dynamic force spectroscopy | |
Ivliev et al. | Determination of concentration of organic contaminants on a silicon dioxide surface by tribometry | |
JP3940819B2 (en) | Semiconductor wafer surface shape measuring apparatus and surface shape measuring method | |
EP3330695A1 (en) | Magnetic needle interfacial shear rheometer and system and method for actuating same | |
US1188527A (en) | Specific-gravity balance. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080615 |