Ртутный зонд Советский патент 1980 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к электронной промышленности, в частности к установкам контроля и исследования Полупроводниковьк структур. Известны зонды, выполненные в вид игольчат}11х щупов, размещенных в держателях, соединенных с механизмсяи перемещения зонда 1. Однако вследствие их жесткости, возможно нарушение структуры подложк и целостности напыленного материала .Ближайшим техническим решением к Предлагаемому изобретени о является ртутный зонд, содержащий корпус с ра мещенным в нем резервуаром с ртутью который снабжен каналом подвода -ртути с расположенным в нем электрическим контактом блока измерения и сред ство перемещения ртути 2. Однако и это устройство не дает достаточной, точности измерения. Целью изобретения является повышение точности измерений путем постоянства воспроизведения площади кон тактирования и контактного давления регулирования их, а также повышение чувствительности зонда к изменению температуры. Цель достигается тем, что в пред пагаемом устройстве средство переме щения ртути выполнено в виде нагревательного элемента и теплоизолировано от окружающей среды, а резервуар с ртутью разделен герметичной диэлектрическоП перегородкой на два объема и снабжен дополнительным каналом с размещенным в нем регулируемым электрическим контактсм блока управления нагревательном элементом ртутного зонда, а также тем, что дополнительный канал выполнен в виде капиляра и имеет диаметр, связанный с диаметром основного канала отношениемjj i -Tгде 1 D- диаметр основного канала; d - диаметр дополнительного канала. На чертеже изображена принципиальная схема конструкции предлагаемого ртутного зонда. Зонд содержит корпус с теплоизолятором 1, внутри которого размещен резервуар 2 с ртутью, снабженный Нагревательным элементом 3 и разделенный герметичной диэлектрической перегородкой 4 на два объема,внутрь которых введены электрический контакт 5 блока измерения 6 и элеьстрический контакт 7 блока управления 8. Резервуар имеет основной канал 9 и дополнительный канал 10. В дополнительный канал 10 введен регулируемый электрический контакт 11 блока управления 8,

Работа ртутного зонда осуществляется следующим образам.

При поступлении сигнала с блока управления 8 на нагревательный элемент 3 происходит нагрев ртути в обоих объемах резервуара 2. Вследствие расширения ртути она переме- щается по каналам 9 и 10. Перемещение ртути по основному каналу 9 происходит более медленно, чем по дополнительному каналу 10, так как диаметр дополнительного канала .10 меньше диаметра основного канала 9 и связан с ним соотношением

.ID ,.,

где 1 1;

J3 - диаметр основного канала 9;

d - диаметр дополнительного

канала 10.Образующийся на поверхности ртути- основчого канала 9 мениск, имеющи форму полусферы, соприкасается с подложкой 12 и в блок измерения 6 через контакт 5 поступает сигнал на начало измерений.

Е то же врамя миниск ртути дополнительного канала 10 соприкасается с регулируемым контактом 11 блока упра ления 8 и через контакт 7 в блок управления 8 поступает сигнал на отключение нагревательного элемента 3. Площадь контакта ртути с подложкой 5.2 зависит от положения контакта 11 в канале 10, которое определяется аго регулировкой в осевом направлении.

Послепрекращения нагрева ртути в резервуаре 2, ртуть сжимается и перемещается в обратном направлении, разрывая свой контакт с .контактом II блока управления 8, одновременно с блока управления 8 поступает сигнал на в лючение нагревательного элe;vieнтa 3, и цик.п повторяется.

Предлагаемая конструкция позволяет производить измерения без нарушения структуры подложки и целости напыленного материала, обеспечить сохранение контакта п остоянной площади, -не- зависящего от внешних условий, производить рехулировку площади контакта, а также повысить чувствительность зонда к изменению температуры, что повысит точность измерения

Формула иэрбретения

1.Ртутный зонд, содержащий корпу с размещенным в нем резервуаром с ртутью, который снабжен каналом подвода ртути, с.расположенным в нем электрическим контактом блока измер.ения и средство перемещения ртути, отличаю щййс я .тем, что/

с целью повышения точности измерений средство перемещения ртути выполнено в виде нагревательного и теплоизолировано от окружающей среды -а резервуар с ртутью разделен герметичной диэлектрической перегородкой на два объема и снабжен дополнительным каналом, в котором размещен электрический контакт, соединенный с блоком управления нагревательного элемента.

2.Зонд по п.1, отличающ и и с я тем, что, с цель; повышения чувствительности зонда к изменению температуры, дополнительный канал выполнен в виде капилляра и имеет диаметр, связанный с диаметром основного канала соотношением

. 1)

1 ::-)

где

U - диаметр основного канала;

d диаметр дополнительного

канала.

Источники информации, принять1е во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР № 333729 кл.Н 05 К 1/04, 1970.

2 .ESectonemicae societv,

119., W 10, 1972, с.1384-1389 (прототип).

12