Устройство для исследования полупроводниковых пластин в электронном микроскопе Советский патент 1991 года по МПК H01J37/26 

Фиг.з

Изобретение относится к электронной микроскопии и может быть использовано для локального количественного контроля и анализа параметров компонентов сверхбольших интегральных схем (СБИС) на различных этапах их изготовления

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности путем размещения подъемника в узле зондовой карты, использования термочувствительного элемента в качестве подъемника зондовой карты, а также использования пьезоприводов для перемещения предметного столика по горизонтальным координатам и вращенияо

На фиго 1 представлено устройство для исследования полупроводниковых пластин, вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг„ 3 - зондовая карта с подъемником в виде кольцевого гофрированного элемента; на фиг 4 - зондовая карта с подъемником в виде гофрированного канала, выполненного из материала с термомеханической памятью

t Устройство содержит столик 1, оснащенный пьезоприводами 2 и 3 перемещения по горизонтальным осям, а также пьезоприводом 4 вращения, и зондовую карту 5 в виде кольца, в котором установлено дополнительное кольцо- 6 с вклеенными (например, эпоксидной смолой) иглами 7о Кольцо 6 с помощью направляющих 8 установлено соосно кольцу зондовой карты 5 с возможностью перемещения вдоль оси Подъемник выполнен в виде коаксиального кольцевого элемента 9 с горифрованными стенками, наполненного жидкостью или газом, установленного между кольцом 5 зондовой карты и дополнительным кольцом 6 и соединенного с терморегулиру- ющим элементом 10„

В качестве терморегулирующего элемента 10 может использоваться термоэлектрическая батарея, а элемент 9 может быть выполнен в виде полого кольца 11 из материала, обладающего термомеханической памятью, стенки которого имеют по крайней мере один гофр, терморегулирующий элемент в этом случае может быть выполнен в виде резистивного нагревателя 12„

Устройство работает следующим образом.

Исследуемая полупроводниковая плас тина помещается на столик 1 под зон0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

довую карту 5, которая опускается до образования зазора примерно в 1 мм между ней и пластиной. Затем объем вокруг столика вакуумируется и производятся исследования Для осуществления контакта игл 7 с пластиной опускают подвижное кольцо 6, пропуская электрический ток через терморегули- рующий элемент 100 Поскольку элемент 10 контактирует с гофрированным наполненным кольцевым газом элементом 9, происходит либо расширение, либо сжатие газа, что воздействует на гофрированные стенки кольцевого элемента 9 Тем самым осуществляется подъем-опускание кольца 6 с иглами 7„ Полупроводниковая пластина перемецается по осям горизонтальным, а также вращается при поднятом кольце 6 зондовой карты 5 за счет пьезоприводов 2-4„ Тем самым обеспечивается требуемое положение пластины при исследовании

При выполнении подъемника в виде полого кольца 11 из материала с термомеханической памятью его работа осуществляется следующим образомо

Нагревателем 12 полое кольцо 11, имеюцее гофры, прогревается и его стенки выпрямляются, так как при повышенной температуре они помнят такую формуо При охлаждении полое кольцо 11 снижается с образованием гофров- Тем самым обеспечивается подъем-опускание игл 7 о

Исследования кремниевых пластин проводят на предметном стекле с размерами 120x120 мм и высотой 100 мм на макете растрового электронного микроскопа РЗМ-102Э„ При этом в пье- зоприводах используется пьезокерами- ка ЦТС-24 (цирконат - титанит свинца) с размерами пластинок 60x14x2 мм В качестве материала с термомеханичес- кой памятью использует нитинол, при этом перепад температур составляет 10-20°С0 Для получения теплоты Пель- тье используется биметаллическая пластина 30x30 мм, которая при пропускании тока в 6А и напряжении 1,5.-В в вакууме торр позволяет получить температуру -30°С, а при пере- полюсовке эта же пластина нагревается до +60°С„

При использовании предлагаемого устройства отпадает необходимость передачи движения в вакууме, поскольку пьезодвигатели и подъемник размещены непосредственно в вакуумированном

объемео Это позволяет поддерживать в камере электронного микроскопа высокий уровень Упрощается управление предметным столиком и подъемником,что позволяет использовать микропроцессоры в системе управления растровых электронных микроскопов, Формула изобретения

1. Устройство для исследования полупроводниковых пластин в электронном микросколе,содержащее зондовую карту, выполненную в виде кольца с закрепленными в нем зондирующими иглами, предметный столик, снабженный приводами перемещения по горизонтальным осям и вращения, и подъемник для изменения расстояния между зондовой картой и предметным столиком, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, в качестве приводов перемещения использованы пьезокерамические элементы, а зондовая карта установлена с возможностью осевого перемещения относительно кольца и пред-

метного столика, причем подъемник установлен между зондовой картой и кольцом и выполнен в виде коаксиального кольцевого элемента с гофрированными стенками, наполненного газом или

жидкостью к снабженного электрическим терморегулятором

2о Устройство по п0 отличающееся тем, что электрический терморегулятор выполнен в виде

термоэлектрической батареи

3 Устройство по пв 1, отличающееся тем, что кольцевой элемент с гофрированными стенками выполнен из материала с термомсханической памятью

4 Устройство попп 1 и 3, отличающееся тем, что в качестве материала с термомеханической памятью использован никелид титана.

Изобретение относится к электронной микроскопии и может быть использовано для локального количественного контроля и анализа параметров сверхбольших интегральных схем при их из- гртовлении„ Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности о Устройство содержит зондовую карту 5, в которой установлено кольцо 6 с зондирующими иглами 7„ Подъемник выполнен в виде кольцевого элемента 9 с гофрированными стенками, наполненного жидкостью или газом, соединенного с терморегулирующим элементом 10„Элемент 9 может быть выполнен в виде полого кольца из материала, обладающего термомеханической памятью, стенки которого имеют по крайней мере один гофр. При нагреве терморегулирующого элемента 10 за счет расширения гачл или жидкости в гофрированном элементе 9 осуществляется подъем или опускание кольца 6 с иглами 1, 3 з„п0 ф-лы, 4 ил о (О

Фиг. 1

Фиг. 2

Фиг.Ь