ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ QUADPRO ПОД НУЖДЫ ПРОИЗВОДСТВА Козлов В.В.

НИУ МИЭТ


Номер: 6-1
Год: 2015
Страницы: 73-78
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

измерительные системы, Quad Pro, прибор, адаптация, поверхностное сопротивление, Measuring Systems, device, adaptation, surface resistance, Quad Pro

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье рассматриваются особенности адаптации новой измерительной системы под нужды производства, в частности анализируются технические характеристики измерительных приборов, а также исследуется воспроизводимость результатов измерения.

Текст научной статьи

В настоящее время на многих предприятиях встает вопрос о замене и адаптации устаревшее на более новое и более удобное для персонала оборудование. С заменой оборудования непременно связаны проблемы такого характера, как обучение персонала, проверка оборудования на воспроизводимость результатов и достоверность измерений. Целью данной работы является описание процесса перехода измерения удельного поверхностного сопротивления с ИУС на Quad Pro. В рамках работы будут рассмотрены вышеупомянутые вопросы. В рамках эксперимента будут проводиться измерения и анализ удельного поверхностного сопротивления (Rs) легированных кремниевых пластин. Рассмотрим измеритель удельного электрического сопротивления (ИУС). Рис. 1 - ИУС с открытой светоизолирующей крышкой Образцовая установка предназначена для метрологической аттестации и поверки стандартных образцов (CO),для измерения удельного электрического сопротивления монокристаллического кремния электронной и дырочкой проводимости, поликристаллического кремния, тонких диффузионных, эпитаксиальных и ионнолегированных слоев на подложках, отличающихся от слоя значением удельного электрического сопротивления или типом проводимости в диапазоне: УЭС, Ом . см 10-3 до 105. Рабочие условия эксплуатации: - окружающая температура от 278 до 313 К (5 до 400С); - относительная влажность до 80%; - напряжение сети 220 В и частоты 500.5 Гц; - сила давления каждого зонда на образец от 0.5 до 2.0 Н. Рассмотрим измерительную систему Signatone QuadPro Resistivity System. Рис. 2 - Signatone QuadPro Установка предназначена для измерения удельного электрического сопротивления монокристаллического кремния электронной и дырочкой проводимости, поликристаллического кремния, тонких диффузионных, эпитаксиальных и ионнолегированных слоев на подложках, а также других характеристик других полупроводниковых изделий. QuadPro включает в себя компьютер, шаговый контроллер и базовую станцию диаметром 200 или 300 мм. Программное обеспечение позволяет выбрать 1, 5, 9, 25 или 49 точек для автоматизированного тестирования и отображения тестового образца. Шаблон позиционирования может быть установлен либо круглой, либо квадратной конфигурации. После завершения тестирования, на мониторе отображается карта пластины. Контурная карта может переключаться между 2D и 3D просмотром. Полностью автоматизированная система измерений, начиная с момента загрузки пластины, заканчивая моментом изъятия пластины из QuadPro. - Высокоскоростное измерение - Доступ к измерениям пластин различных диаметров (от 150мм до 300мм) - Возможность отображения 2D и 3D карт пластин. - Диапазон измерений от 1мОм до 100Мом. Как видно из вышеприведенной информации, QuadPro является более мощным средством измерений свойств полупроводниковых изделий, чем ИУС. Отсюда возникает и необходимость перехода измерений с ИУС на измерения на QuadPro. Переход позволит уменьшить человеческий фактор в процессе измерений, увеличит точность выдаваемой информации и повысит информативность. Доступ к контурным картам даст возможность проанализировать получаемые изделия и вариабельность различных процессов, таких как ионная имплантация и термическое окисление. Также не маловажным моментом является возможность измерения пластин разного диаметра. Каким бы очевидно необходимым не казался переход с измерений ИУС на QuadPro, возникают проблемы, связанные с обучением персонала, проверкой оборудования на воспроизводимость результатов и достоверность измерений. Причем, если проблема с персоналом решается написанием инструкции к приборам, то для проверки воспроизводимости результатов необходимо провести дополнительные исследования. Было принято решение проверять воспроизводимость непосредственно измерениями разных пластин с одними и теми же дозами и энергиями. В разное время были запущены 2 партии (А-100 и А-100-2) кремниевых пластин количеством по 18 штук в каждой партии, марки пластин: КДБ 12 (100) и КЭФ 4.5 (100). Таблица с параметрами легирования кремниевых пластин приведена ниже. Таблица 1 Параметры легирования пластин партии А-100 и А-100-2 Номер пластины Легирующий ион Энергия, кэВ Доза, мкКл/см2 1 Р 50 1 2 2 3 5 4 10 5 50 6 100 7 200 8 500 9 1000 10 В 50 1 11 2 12 5 13 10 14 30 15 50 16 100 17 200 18 700 После формирования обеих партий, проведения операции легирования и отжига, были проведены измерения на ИУС и на QuadPro. Были получены следующие результаты. Таблица 2 Результаты измерений удельного поверхностного сопротивления кремниевых пластин с различной дозой легирования Таблица результатов измерений партий А-100 и А-100-2 А-100 A-100-2 № Rs-ИУС Rs-QuadPro Rs-ИУС Rs-QuadPro ∆,% ИУС ∆,% QuadPro 1 2620,00 2940,00 Ом 3320,00 3650,00 Ом 11,78451178 10,77389985 2 1500,00 1700,00 Ом 1790,00 1990,00 Ом 8,814589666 7,859078591 3 979,00 963,00 Ом 920,00 1040,00 Ом 3,106898368 3,84423365 4 657,00 647,90 Ом 714,00 694,00 Ом 4,157549234 3,435427379 5 194,00 213,30 Ом 229,00 246,75 Ом 8,274231678 7,27094881 6 110,00 123,30 Ом 117,00 129,22 Ом 3,083700441 2,344368763 7 63,50 63,30 Ом 65,70 66,91 Ом 1,702786378 2,772444513 8 28,90 29,04 Ом 27,80 27,91 Ом 1,940035273 1,984196664 9 15,20 14,50 Ом 14,30 14,71 Ом 3,050847458 0,722330629 10 4570,00 5070,00 Ом 6010,00 6420,00 Ом 13,61058601 11,74934726 11 2380,00 2700,00 Ом 2860,00 3150,00 Ом 9,160305344 7,692307692 12 1180,00 1340,00 Ом 1310,00 1460,00 Ом 5,220883534 4,285714286 13 848,00 824,11 Ом 909,00 870,42 Ом 3,471826978 2,732911191 14 352,00 379,90 Ом 367,00 390,70 Ом 2,086230876 1,401505321 15 233,00 253,43 Ом 245,00 263,62 Ом 2,510460251 1,970795861 16 129,00 143,34 Ом 136,00 149,56 Ом 2,641509434 2,12359167 17 76,00 78,17 Ом 77,60 78,89 Ом 1,041666667 0,458423532 18 24,00 24,05 Ом 24,30 24,29 Ом 0,621118012 0,496483244 Rs - поверхностное сопротивление пластин кремния. ∆ - вариабельность измерений, выраженная в процентах. Для удобства восприятия информации далее приведены графики, на которых по оси абсцисс отложены дозы легирования (D) а по оси ординат измеренное удельное поверхностное сопротивление (Rs). Рис. 3 - Зависимость удельного поверхностного сопротивления от дозы легирования КДБ 12 (100) измеренного на ИУС Рис. 4 - Зависимость удельного поверхностного сопротивления от дозы легирования КЭФ 4.5 (100) измеренного на ИУС Рис. 5 - Зависимость удельного поверхностного сопротивления от дозы легирования КДБ 12 (100) измеренного на QuadPro Рис. 6 - Зависимость удельного поверхностного сопротивления от дозы легирования КЭФ 4.5 (100) измеренного на QuadPro Как видно из таблицы 1 и графиков 1-4 - дозы 1, 2 и 5 мкКл/см2 имеют довольно высокое расхождение при измерении их и на ИУС и на QuadPro. Это связано с тем, что эти дозы довольно малы и ни одна из систем измерения не смогла их качественно измерить. Также видно что начиная с дозы в 10 мкКл/см2 воспроизводимость результатов QuadPro сравнима с результатами ИУС и местами превосходит аналогичные у ИУС. Можно заметить, что при одинаковых энергиях и дозах результаты измерения одних и тех же пластин на QuadPro и на ИУС различаются на 5-10%, это связано с тем, что приборы измерения имеют различные составляющие механизма измерения, а именно амперметр и вольтметр. Так как на опытном производстве при изготовлении изделий необходимо подбирать технологические параметры, которые будут удовлетворять границам допуска данного изделия, а измерения с помощью QuadPro показывают завышенные, относительно ИУС показатели удельного поверхностного сопротивления, то чтобы не изменять технологические параметры и границы допуска, необходимо ввести некоторый коэффициент пересчета для QuadPro. Переход на измерения с помощью более нового и более функционального оборудования с учетом всех вышеперечисленных его достоинств необходим. Для того, чтобы избежать возможных технологических изменений в процессе производства изделий, которые могут привести к нежелательным последствиям и в частности к браку продукции, необходимо ввести коэффициент пересчета результатов измерений.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.