Измеритель электро-физических параметров слоистых материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N22/00 

13

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для высоколокального контроля толщины тонких диэлектрических пленок на полупроводниковых и проводящих основах.

Целью изобретения является повышение точнос-ти и локальности изменений слоистых материалов,

На фиг. 1 приведена схема измерителя электрофизических параметров слоистых материалов; на фиг. 2 - кривые, характеризующие точность измерения в зависимости от расстояния t,- на котором расположен коаксиальный излучатель от короткозамкнутого торца волновода; на фиг. 3 - зависимость точности измерения от дпины-1 коаксиального ответвителя; на фиг. 4 - за- висимость точности измерения глубины W ввода в волновод конца центрального проводника коаксиального ответви- теля.

Измеритель электрических парамет- ров слоистых материалов содержит СВЧ- генератор 1, выход которого соединен с излучателем, выполненньсм в виде отрезка 2 коаксиальной линии длиной 1 (0., 26-0,3)-АХ, + С, где -Д, - длина волны в коаксиальной линии, С-кратно , Tv /2, связанного с короткозамкнутым отрезком 3 прямоугольного волновода посредством отверстия связи, внутренний проводник 4 отрезка 2 коаксиальной линии выступает в короткозамкну- тый отрезок 3 на глубину W (О,6-0,8) где b - размер узкой спинки коротко- замкнутого отрезка 3, и расположен от короткозамкнутого конца 5 на расстоя- НИИ t (0,2-0,24) , где 7i длина волны в короткозамкнутом отрезке 3, открытый конец отрезка 2 коаксиальной линии, является выходом излучателя

для расположения контролируемого материала 6, индикатор 7 соединен с ко- poTKosaMKHytbiM отрезком 3 посредством элемента с.вязи, расположенного между входом излучателя и отверстием связи.

Измеритель электрофизических параметров слоистых материалов работает следующим образом.

СВЧ-энергия от СВЧ-генератора 1 распространяется по короткозамкнутому отрезку 3 и возбуждает конец внутреннего проводника 4 отрезка 2 коаксиальной линии. Таким образом, поступая на выход излучателя и взаимодей

2

Q

5 п

5 о „

5

5

0

5

ствуя с контролируемым образцом,часть СВЧ-энергии. проходит мимо конца внутреннего проводника 4 и отражается от короткозамкнутого конца 5. Пр и нагру- жении выходы излучателя проводящим контролируемым материалом 6 без слоя диэлектрика при выполнении условий t (0,2-0,24)7, 1 (0,26-0,3) Х, и W (0,6-0,8)Ь отраженная от контролируемого материала 6 СВЧ-энергия в месте подключения отрезка 2 коаксиальной линии к короткозамкнутому отрезку 3 интерферирует с падающей волной, и вся СВЧ энергия отражается от короткозамкнутого конца 5. При нагру- жении выхода излучателя образцами, содержаш;ими тонкий слой диэлектрика, при постепенном увеличении толщины этого слоя изменяются условия интерференции в области подсоединения отрезка 2 коаксиальной линии к коротко- замкнутому отрезку 3, что резко меняет импеданс в волноводе в плоскости подсоединения отрезка-2 коаксиальной линии и выражается в перемещении первого минимума волны от короткозамкнутого конца 5 к плоскости конца внутреннего проводника 4, а также в изменении КСВ. Так как распределение стоячей волны в волноводе периодично, то по перемещению одного из минимумов определяемому с помощью индикатора 7, контролируется изменение толщины диэлектрических слоев слоистых материалов.

Выбор условий размещения и размеров коаксиального излучателя подтверждается кривыми, представленными на фиг.2-4 в координатах величины изменения фазы стоячей волны А 9 при изменении толщины диэлектрического покрытия.

Ф о рмула изобретения

Измеритель электрофизических параметров слоистых материалов,содержащий СВЧ-генератор, выход которого соединен с входом измерителя, и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и локальности измерений слоистых материалов, излучатель выполнен в виде отрезка .коаксиальной линии длиной 1 (0,26-0,3) + С, . - длина волны в коаксиальной линии, С кратно А/2, связанного с короткозамкнутым отрезком прямоугольного волновода посредством отверстия связи, внутрен313559

НИИ проводник отрезка коаксиальной линии выступает в короткозамкнутый отрезок прямоугольного волновода на глубину W (0,6-0,8)Ь, где b - размер узкой стенки короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода, и расположен от его короткозамкнутого конп,а на расстоянии t(0,2-0,24)71, где 7 - длина волны в короткозамкну- д том отрезке прямоугольного волновода.

4.

другой конец короткозамкнутого отрезка прямоугольного волновода является входом излучателя, открытый конец отрезка коаксиальной линии является выходом излучателя для расположения контролируемого образца, индикатор соединен с короткозамкнутым отрезком -прямоугольного волновода посредством элемента связи, расположенного между входом и отверстием связи.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и повышает точность и локальность изменений слоистых материалов. Устр-во содержит СВЧ-г-р 1, выход к-рого соединен с излучателем, выполненным в виде отрезка коаксиальной линии (ОКЛ) 2 длиной 1 (0,26-0,3) А + С, где 7i|,- длина волны в коаксиальной линии; С кратно i /2, связанного с короткозамкнутым отрезком (КЗО) 3 прямоугольного волновода посредством отверстия связи, внутренний проводник 4 ОКЛ 2 выступает в КЗО 3 на глубину W (0,6-0,8)Ь, где b - размер узкой стенки КЗО 3, и расположен от короткозамкнутого конца 5 на расстоянии t (0,2-0,24) Л , где-Х - длина волны в КЗО 3. Открытый конец ОКЛ 2 является выходом излучателя для расположения контролируемого материала 6. Индикатор 7 соединен с КЗО 3 посредством эл-та связи, расположенного между входом излучателя и отверстием связи. 4 ил. i СЛ г 00 сд СЛ со W 4 - J

OJ 0,2 0,3 0, t/A

а

о OJ 0.2 0,3 t/A 5

фиг.2

л

щг

QJ О,г tt 11Лк

а.

О 0,1 0,2 0-3 Q i Фив.З

О 0,г O. f 0,S 0,8 W/8 фа

Составитель Е. Адамова Редактор Я, Веселовская Техред М.Ходанич

Заказ 5788/39Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор О. Кравцова