Ртутный манипулятор Советский патент 1984 года по МПК H01L21/66 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения электрических характеристик структур на основе полупроводников и диэлектриков в локальных областях или при непрерывном сканировании. Наиболее близким к преддшгаемому является ртутный манипулятор, содержащий предметный столик;. привод и ртутную зондовую головку с капилляров и клеммами для подключения к электрической схеме питания и управления С1 3. К недостаткам данного устройства относится ограниченная возможность измерений, так как измерения можно проводить только в локальных областях измеряемой структуры при непосредственном механическом контакте капилляра с поверхностью образца. Кроме того, практически невозмож но использовать его для измерений при непрерывном сканировании, так как из-за наличия механического кон такта капилляр - образец и отклонений реальной геометрической поверхн ти образца от идеальной плоскостнос изменяется площадь контакта ртуть образец, появляется возможность тра мирования поверхности образца и выброса ртути, что снижает точность измерений и надежность в работе. Цель изобретения - повьшение точ ности измерения и надежности в рабо те путем обеспечения автоматическог регулирования величины заданного зазора мевду торцом ртутной зондово головки и поверхностью измеряемого образца. Поставленная цель достигается тем что в ртутном манипуляторе, содержащем предметный столик, приво и ртутную зондовую головку с капилляром и клеммами для подключения к электрической схеме питания и управ ления, торец ртутной зондовой голов ки снабжен не менее чем тремя изоли рованными друг от друга электродами размещенными вокруг капилляра На фиг. схематично изображен рт ный манипулятор; на фиг. 2 - места расположения электродов и автономных электроприводов в плане относительно капилляра. Ртутный манипулятор состоит из ртутной зондовой головки, включающей в себя корпус , выполненный из изолирующего материала. Корпус J содержит объем 2 со ртутью, С одной стороны объем 2 герметизируется эластичной мембраной 3 (например, резиновой), а с другой заканчивается капилляром (цилиндрическим) 4, выходящим к исследуемой поверхности измеряемого образца 5. Давление ртути в объеме регулируется с помощью штока 6, Электрический.контакт со ртутью осуществляется с помощью клеммы 7, введенной в объем со ртутью. Корпус зонда имеет металлический экран 8 и гайку 9, прижимающую мембрану к корпусу . На торце корпуса 1 со стороны исследуемой поверхности образца 5 расположены три изолированных друг от друга металлических электрода 10. Корпус 1 зондовой головки СБязан с помощью кронштейна 1 1 с механическим приводом (например, микрометрическим винтом 12) предметного столика 13. Для точной регулиров ки зазора и плоскопараллельности между образцом и торцом зондовой головки, а также для автоматического поддержания его постоянтсва при сканировании поверхности образца предметный стол снабжен тремя электроприводами 4 (например, пьезокерамическими элементами), причем метеллические секторы и электроприводы соединены между собой посредством электрической схемы питания- и управления (не показана J. На фиг.1 и 2 показано минимально возможное кол1гчество пар электродавтономный электропривод - три (их может больше J. Электроприводы 14 могут быть размещены на предметном столике i 3 (фиг.) или на корпусе 1 ртутной зондовой головки. Каждый электрод по отношению к измеряемому образцу образует датчик емкости, величина которой изменяется при изменении величины зазора между капилляром и поверхностью образца . Устройство работает следующим образом. Устанавливают с помощью винта 12 необходимый зазор между электродами 10 и поверхностью измеряемого образца 5. Посредством штока 6 создают давление в объеме 2 со ртутью. Ртуть через капилляр 4 вытесняется и, соприкасаясь с поверхностью образца,

создает электрический контакт. Ртуть посредством клеммы 7 и предметного столика 13, на котором расположен измеряемый образец 5, подключается к измеряемому тракту электрической схе мы. По отдельным электрическим каналам к схеме питания и управления подключаются каждая пара электрод электропривод.

При сканировании капилляра по поверхности измеряемого образца следящая система автоматического регулирования зазора электрической схемы питания и управления при поступлении сигнала от того или иного датчика емкости электрод - образец по

обратной связи о нарушении установленной величины зазора (меняется емкость ) дает команду на электропривод для обработки обратного или прямого хода до установления заданной величины зазора.

Автоматическое регулирование и поддержание заданной величины зазора обеспечивает сохранение площади контакта ртуть- - образец на всем пути сканирования, исключает механическое соприкосновение капилляра с поверхностью образца и выбросы ртути, что повьшает точность измерения и надежность в работе ртутного манипулятора.

РТУТНЫЙ МАНИПУЛЯТОР, содержащий предметный столик, приводы ft eMffit и ртутную зондовую головку с капилляром и клеммами для подключения к электрической cxfeMe питания и управления, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения и надежности в работе путем обеспечения автоматического регулирования величины заданного зазора между торцом ртутной зондовой головки и поверхностью измеряемого образца, торец ртутной зондовой головки снабжен не менее чем тремя изолированными друг от друга электродами, размещенными вокруг капптляра. fffjfeftf fJtfaraffve -if yfffHffJtf jf V Qrr fjrevft,- ftyl s zzzzzzz . л S f fffff,