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Un capteur capacitif à effet push-pull mesure des cibles non mises à la terre

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Comment mesurer l'épaisseur et la déformation de 156 mm² de plaquettes photovoltaïques (PV) avec une précision de <1um, à raison d'une plaquette par seconde ?

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Les industries actuelles des semi-conducteurs et de l'énergie solaire stimulent la demande de plaquettes plus fines pour conserver le silicium et répondre aux nouvelles applications des circuits intégrés. Pour répondre à cette demande, les fabricants de plaquettes recherchent un meilleur contrôle dimensionnel de leurs produits en silicium. Cela dit, les plaquettes de semi-conducteurs utilisées pour fabriquer des circuits intégrés (IC) et des cellules photovoltaïques en silicium (PV) sont fragiles et coûteuses. La capacité de mesurer avec précision les paramètres critiques des plaquettes, tels que la courbure et le gauchissement, permet non seulement d'assurer l'intégrité des circuits, mais aussi d'améliorer les rendements et de réduire les coûts de production.

Les capteurs capacitifs sans contact offrent la précision, l'exactitude et la vitesse nécessaires pour mesurer la planéité, les variations d'épaisseur et d'autres dimensions critiques. En général, le capteur de capacité standard agit comme une plaque d'un scénario classique de mesure d'écart capacitif à deux plaques. La cible mise à la terre - c'est-à-dire la plaquette de silicium - forme la deuxième plaque.

La mise en place d'une base présente toutefois des défis. Tout d'abord, elle peut rayer ou endommager la plaquette, qui est fragile et coûteuse. Deuxièmement, il interdit les scénarios de détection dans lesquels la plaquette doit être déplacée pour obtenir toutes les mesures métrologiques.

Bien qu'il existe des moyens de surmonter le problème de la mise à la terre - couplage capacitif parasite, second capteur fonctionnant déphasé de 180 degrés, ou mandrin mis à la terre pour soutenir la plaquette - leur efficacité est limitée. Cette note d'application décrit une meilleure solution : une sonde push-pull spécialement conçue pour les cibles non mises à la terre.

Les systèmes de sondes push-pull mesurent les plaquettes de semi-conducteurs non mises à la terre. Basée sur les principes classiques de mesure de la capacité, la conception comporte deux capteurs de capacité intégrés dans un corps de sonde

Avantages

- Les sondes push-pull sont passives et extrêmement stables sur une large gamme de températures

- La technologie "push-pull" peut être utilisée sur des cibles très résistantes

- Il n'est pas nécessaire de recalibrer les sondes pour tenir compte des changements dans le matériau cible

- La conception de l'amplificateur push-pull annule le bruit électrique en mode commun qui peut être induit dans la cible

- Les mesures d'épaisseur sont effectuées en utilisant chaque partie de la plage de tension de sortie sans diminution de la précision de l'appareil