Применение метода теневого муара для исследования рельефа пластин

   Целью данной работы является разработка метода отбраковки полупроводниковых пластин на основе определения их рельефа. Оптические методы исследования, основанные на муаровом эффекте, широко применяются для изучения рельефа различных тел, однако чувствительность традиционных муаровых методов мала для оценки качества полупроводниковых пластин. С этой целью предлагается использовать метод теневого муара с применением высокочастотных растров. В этом случае картину регистрируемых полос некорректно описывать, основываясь на постулатах «механической» интерференции, применяемых в традиционном муаре.
   В статье приводится вывод разрешающих уравнений для картин полос, наблюдаемых в первом порядке дифракции, основанный на законах дифракции при прохождении оптических лучей через эталонный растр и их дальнейшей интерференции после отражения от изучаемой поверхности. При выводе уравнений предполагалось, что положение наблюдаемых полос определяется интерференцией волн, дифрагировавших в нулевой и первый порядок дифракции при первом и втором прохождении эталонного растра. Приведены результаты исследования рельефа кремниевых пластин с различными дефектами. Диаметр исследуемых пластин 60 мм, при этом использовался эталонный растр частотой 200 линий на миллиметр. В оптической схеме, применяемой при регистрации муаровых картин, использовался He-Ne лазер ЛГ-38. Представлены эпюры рельефа пластин в выбранных сечениях на основе рельефа их поверхности.
   Проведенные исследования показали, что предлагаемая методика позволяет проводить предварительную отбраковку пластин. Размеры исследуемых полупроводниковых пластин ограничиваются размерами применяемых элементов оптической схемы.

1. Грибков А. А., Зеленский А. А. Приоритеты развития микроэлектронной промышленности России. Часть 1 // Russian Economic Bulletin. 2023. Т. 6, № 6. С. 313–324.

2. Грибков А. А., Зеленский А. А. Приоритеты развития микроэлектронной промышленности России. Часть 2 // Russian Economic Bulletin. 2024. Т. 7, № 1. С. 67–80.

3. Дедкова А. А., Флоринский И. В., Дюжев Н. А. Подходы к определению кривизны пластин по рельефу их поверхности // УФН. 2022 Т. 192, № 7. С. 754–771. DOI 10.3367/UFNr.2021.10.039076.

4. Дедкова А. А., Флоринский И. В. Анализ цифровых моделей рельефа полупроводниковых пластин и структур методами геоморфометрии // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. 2023. Т. 67, № 2. С. 32–40. DOI 10.30533/GiA-2023-014.

5. Бесконтактные способы и средства комбинированной профилометрии / А. П. Марков, В. Ф. Гоголинский, А. А. Азарко [и др.] // Литье и металлургия. 2010. № 3 (56). С. 84–90.

6. Сенько С. Ф., Зеленин В. А. Оценка размеров топографических дефектов полупроводниковых кремниевых структур // Приборы и методы измерений. 2018. Т. 9, № 1. С. 74–84. EDN YWIGHB.

7. Сенько С. Ф., Сеньков И. С. Зеленин В. А. Количественный контроль топографических дефектов полупроводниковых пластин кремния // Доклады Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. 2018. № 5 (115). С. 12–18. EDN XUEFIL.

8. Накладные голографические интерферометры / В. А. Жилкин, Л. А. Борыняк, С. И. Герасимов, В. Б. Зиновьев // Интерференционно-оптические методы механики твердого деформируемого тела и механики горных пород : сборник тезисов. Новосибирск : НИИЖТ, 1985. С. 68.

9. Экспериментальное определение допустимых расстояний между нагелями в древесине / А. М. Попов, В. Б. Зиновьев, Л. И. Ким, Л. А. Сподарева // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2012. № 28. С. 160–167.

10. Study of thin plate bending using the method of holographic moire / A. Popov, V. Zinoviev, S. Nikolaev, A. Sidashov // Journal of Physics: Conference Series. Intelligent Information Technology and Mathematical Modeling 2021 (IITMM 2021). Gelendzhik, 2021. Р. 032020. EDN PQCAHT.

11. Popov A. M., Zinov'ev V. B., Kolesnikov A. V. Optimization of fringe patter scheme registration in moire topography // Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering. 1996. Vol. 2791. P. 150– 155. EDN SLTCEZ.

12. Сарнадский В. Н., Баторов Д. Ю., Щучкина О. А. Сравнение возможностей диагностики сколиоза при скрининге школьников методами оптической топографии и видеорастерстереографии с использованием топографов ТОДП и FORMETRIC // Хирургия позвоночника. 2023. Т. 20, № 1. С. 16–27. EDN QTGNJU.

13. Скрининг диагностика осанки у лиц, занимающихся художественной гимнастикой, по данным компьютерно-оптической топографии / Н. М. Бикчурин, Ф. В. Тахавиева, О. Р. Радченко, Е. М. Акишин // Практическая медицина. 2023. Т. 21, № 3. С. 55–59.

14. Дюрелли А., Паркс В. Анализ деформаций с использованием муара. Москва : Мир, 1974. 360 с.

15. Сухарев И. П., Ушаков Б. Н. Исследование деформаций и напряжений методом муаровых полос. Москва : Машиностроение, 1969. 208 с.