Методы и средства операционного контроля микросборок и микросхем

 

1. Методы, которые регистрируют параметры технологического процесса

2. Методы, которые регистрируют параметры структуры условий формирования.

Цель первой группы – обеспечить идентичность структур, второй – проконтролировать параметры по техническому заданию.

 

Контроль степени вакуума

 

Для контроля низких давлений (от 13,3 Па до 0,13 Па, соответственно от до мм.рт.ст.) обычно используют термокондуктометрические вакуумметры. Чаще всего используют термопарные манометры. Схематично термопарный манометр можно представить следующим образом:

 

 

Рисунок 12 - Термопарный манометр

 

Принцип действия такого манометра основан на зависимости теплопроводности газа от давления. При уменьшении давления остаточных газов теплопроводность газа уменьшается. При этом количество теплоты, отводимой от спая в окружающее пространство, будет уменьшаться, соответственно, будет возрастать температура спая. Чем ниже давление остаточных газов, тем выше термоэдс.

Достоинства термопарных манометров:

· возможность контроля давления любых газов;

· простота конструкции;

· Возможность непрерывного контроля давления.

Недостаток: тепловая инерция.

 

Ионизационный манометр

Используется для измерения давлений в диапазоне от 0,0013Па ( мм.рт.ст.) до 0,13Па.

Принцип действия такого монтажа основан на зависимости степени ионизации газа от его давления. Схематично ионизационный манометр можно изобразить:

 

 

Рисунок 13 - Ионизационный манометр

 

Катод нагревается, возникает эмиссия электронов. В цепи аноа возникает электронный ток . Большая часть электронов проходит сквозь витки анода, но так катод отрицательно заряжен, то возвращаются на анод. При столкновении с атомами остаточных газов происходит ионизация последних. Положительные ионы устремляются к коллектору, следовательно, возникает ионный ток . Таким образом, давление остаточных газов можно определить из формулы:

,

где P – давление остаточных газов, k – чувствительность манометра.

 

Контроль температуры

Для контроля температуры можно использовать контактные и бесконтактные методы. К контактным относятся: термопарный, терморезистивный… (); к бесконтактным: пирометрические методы.

Пирометр регистрирует тепловое излучение нагретого тела. Выделяют три группы пирометров:

1) радиационные;

2) яркостные;

3) фотометрические.

Радиационные пирометры воспринимают тепловое излучение во всём спектральном диапазоне. Принцип действия основан на законе Стефана-Больцмана:

где - коэффициент, который зависит от материала и свойств линзы, - фактическая степень черноты тела.

Радиационные пирометры позволяют измерить температуру в очень широком диапазоне (до 2000 ).

Яркостные пирометры используют монохроматическое излучение. Принцип действия основан на измерении интенсивности излучения и сравнении её с интенсивностью излучения абсолютно чёрного тела на той же длине волны. Этот пирометр измеряет яркостную температуру. Яркостной температурой тела в лучах с длиной волны называют такую температуру абсолютно чёрного тела, при которой яркости обоих тел в свете одной и той же длины волны равны между собой.

Наибольшее распространение в этой группе пирометров нашли пирометры с исчезающей нитью накала.

В последние годы стали применяться так называемые фотометрические пирометры. Схематично можно изобразить:

 

 

Рисунок 14 - Фотометрический пирометр

 

Такие пирометры обладают высокой чувствительностью, быстродействием, надёжностью, простотой конструкции.

В качестве приёмников излучения используют фотоэлементы: фотодиоды, фоторезисторы, фототранзисторы.

Для контроля высоких температур используют термопары. Их можно использовать в труднодоступных местах, их показания не зависят от степени черноты тела, мы можем измерять температуры меньше температуры свечения тела. Наибольшее распространение получили вольфрам-рениевые термопары (W-Re). Они обладают большой стабильностью, высоким значением ЭДС, высокими химической стойкостью и точностью измерения. Такие термопары имеют линейную характеристику во всём диапазоне температур.