Ртутный манипулятор

 

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,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3443395/18-21 (22) 09.04.82 (46) 07.05.84. Бюл. - 17 (72) Р.С.Нахмансон и П.П.Добровольский (71) Институт физики полупроводников СО АН СССР (53) 621.319.4.002,5 (088.8) (56) 1. Hammer R. Mercury А.

Contact Probe for МОЯ Measurements

on 0xidares Silicon. "Ren Sci

Instr" 41,!970, У 2, PP. 292-293 (прототип). (54) (57) РТУТНЫЙ МАНИПУЛЯТОР, содержащий предметный столик, приводы

„„SU„„. 091261 А

Snu H 01 Т, 21/66; С 01 R 31/26 и ртутную зондовую головку с капилляром и клеммами для подключения к электрической схеме питания и управления, отличающийся тем, что, с целью повьш ения точности измерения и надежности в работе путем обеспечения пвтоматического регулирования величины заданного зазора между торцом ртутной зондовой головки и поверхностью измеряемого образца, торец ртутной эондавой головки снабжен не менее чем тремя изо -ированными друг от друга эле;;тродами, размещенными вокруг капилляра.! (!о!26!

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения электрических характеристик структур на основе полупроводников и диэлектриков в 5 локальных областях или при непрерывном сканировании.

Наиболее близким к предлагаемому является ртутный манипулятор, содержащий предметный столик,, привод и р!Утную зондовую головку с капилляром и клеммами для подключения к электрической схеме питания и управления Г11.

К недостаткам данного устройства !5 относится ограниченная возможность измерений, так как измерения можно проводить только в локальных областях измеряемой структуры при непосредственном механическом контакте 20 капилляра с поверхностью образца.

Кроме того, практически невозможно использовать его для измерений при непрерывном сканировании, так как из-за наличия механического контакта капилляр — образец и отклонений реальной геометрической поверхчости образца от идеальной плоскостности изменяется площадь контакта ртуть образец, появляется возможность трав-З0

1 мироьания поверхности образца и выброса ртути, что снижает точность измерений и надежность в работе.

Цель изобретения — повышение точнссти измерения и надежности в рабо- 35 те путем обеспечения автоматического регулирования величины заданного зазора между торцом ртутной зондовой головки и поверхностью измеряемого образца. 40

Поставленная цель достигается тем, ч о B рту Бом манипулячоре, содержащем предметный столик, приводы и ртутную зондовую головку с капилляром и клеммами для подключения к электрической схеме питания и управления, торец ртутной зондовой головки снабжен не менее чем тремя изолированными друг от друга электродами,, размещенными вокруг капилляра. 50

На фнг.1 схематично изображен ртутный манипулятор; на фиг. 2 — места расположения электродов и автономных электроприводов в плане относительно капилляра. 55

Ртутный манипулятор состоит из ртутной зондовой головки, включающей в себя корпус 1, выполненный иэ изолирующего материала. Корпус 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, прижимаюшую мембрану к корпусу !. На торце корпуса 1 со стороны исследуемой поверхности образца 5 расположены три изолированных друг от друга металлических электрода !О. Корпус 1 зондовой головки связан с помощью кронштейна 11 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 14 (например, пьезокерамическими элементами), причем метеллические секторы и электроприводы соединены между собой посредством электрической схемы питания и управления

1 не показана .

На фиг.1 и 2 показано минимально возможчое количество пар электродавтономный электропривод — три (их может быть больше !.

Электроприводы 14 могут быть размещены на предметном столике 13 (фиг.1! 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, 1261

Составитель Н.Сменов

Редактор А.. 1ежнина Техред Ж.Кастелевнч

Корректор Г. Решетник

Заказ 3091/50 Тираж 683 Подписное

БШ1ИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.ч/5

Филиал 1ШП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 109 создает электрический контакт. Ртуть посредством клеммы 7 и предметного столика 13, на котором расположен измеряемый образец 5, подключается к измеряемому тракту электрической схе- g мы. По отдельным электрическим каналам к схеме питания и управления подключаются каждая пара электрод— электропривод.

При сканировании капилляра по 10 поверхности измеряемого образца следящая система автоматического регулирования зазора электрической схемы питания и управления при поступлении сигнала от того или иного дат- 15 чика 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 зазо-ра обеспечивает сохранение площади контакта ртуть- — образец на всем пути сканирования, исключает механическое соприкосновение капилляра с поверхностью образца и выбросы ртути, что повышает точность измерения и надежность в работе ртутного манипулятора.