Термостолик для проведения низкотемпературных зондовых измерений

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при контроле параметров полупроводниковых пластин и структур . 1 сль изобретения - упрощение технических средств низкотемпературных зондовых измерений, в том числе и при использовании жидкого хладагента . Термостолик, содержащий термоизолированное основание с пьедесталом , установлен в кожух, в котором выполнено окно над рабочей поверхностью пьедестала. Защита поверхности измеряемого образца от конденсации влаги обеспечивается за счет оттеснения атмосферной влаги непрерывным потоком хладагента, проходящего мерея патрубок, полость между внутренней поверхностью кожуха и пьедесталом и окно в кожухе. Прл использовании жидкого хладагента внутри полости ниже Уровня патрубка для подачи хладагента располагают испаритель. Конструкция термостолика позволяет совместить функции охлаждения и тлгцнты измеряемого объекта и одновременно создать условия для термостабилияацпн. 3 з.п. , 4 ил. Ш (/

СОЮЗ СОВЕТСНИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИН

„„ЯУ„„1641146 (51)5 Н 01 I. 21/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ П.1НТ СССР

К А BT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ТЕРИОСТОЛИК JIJIJI ПРОВЕДЕНИЯ НИЗКОТЕИ Е РАТУРНЫХ 30II/lORbIX ИЗ ИЕРЕ НИ)з (57) Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при контроле парам -tpnB пОлупроводниковых пластин и струк тур. Пель изобретения — упрощение технических средств низкотемпературных эондовых измерений, в том числе и при использовании жидкого хладагенф еевй

Изобретение относится к измерению . Рений и обеспечение воэможности ис(:Ь и контролю параметров полупроводни- пользования жидкого хлапагента. ковых структур, сформированных мето- Ila фиг„ 1 4 схематичсски иэображгдом планарной технологии, и может быть Hht варианты конструкции термостолика, использовано при контроле параметров Термостолик содержит тенпанзолируполупроводниковых структур, например ющее основание 1, установленный на кремниевых, на стадиях входной и по- нем пьедестал 2 с рабочей поверхностью операционной разбраковки их в техно- 3, на которой укрепляют измеряемую логическом процессе изготовления,по- пластину 4, канал 5 для подачи хладлупроводниковых приборов и интеграль- агента, имеющий на одttntt xntttte патруных схем. бок 6 для ввода хладагента.

Пель изобретения — упрощение тех- - Термостолик снабжен кожухом 7, в нических средств, низкотемпературных котором установлены основание 1 и зондовых измерений, повышение произ- пьедестал 2, образующие полость 8 с водительности процесса измерений, а внутренней поверхностью кожуха 7, также упрощение аппаратурной реализа- сообщающуюся внутри кожуха с пространции низкотемпературных зондовых изме- ством над рабочей поверхностью пьеде с Ю(46) 30. 06. 92. Бюл, IIt 24 (21) 4489553/25 (22) 03, 10. 88 (72) 10, В. Хабаров, А, Н.oåðínâ и В.И,Смирнов (53) 621,382(088„8) (56) Патент США Р 4609220, кл, 324/158, 19II6, Информационнья листок фирмы Ternptronic ТР 350-8101 ТР820б, та, Термостолик, содержащий термоизолированное основание с пьедесталом, установлен в кожух, в котором вьяголнено окно над рабочей поверхностью пьедестала. Защита поверхности измеряемого образца от конденсации влаги Обеспечивается за счет оттеснения атмосферной влаги непрерывным потоком хладагента, проходящего через патрубок, полость между внутренней поверхностью кожуха и пьедесталом и окно в кожухе. Прд использовании жидкого хладагента внутри попс сти ниже уровня патрубка для подачи хладагента располагают испаритель. Конструкция термостолика позволяет сопместить ф функции Охлаждения и эзщиты иэмеряеМОГО Объекта lt Одног1р(меццо создать условия для термостабилиэацпи.

3 э.п. ф-лы, 4 ил. С.

1641146. стала. При этом кожух 7 выполнен с окном 9 над рабочей поверхностью 3 пьедестала 2, а канал 5 подачи хлад» агента имеет выход в полость 8, Термостолик может быть дополнительно снабжен пластиной 10, закрывающей окно кожуха и имеющей по крайней мере одно окно 11. Пластина может иметь подвижность в плоскости, параллельной 10 рабочей поверхности пьедестала (фнг, 2).

Иа фиг„ 4 представлен вариант термостолика, пОзвОляющий использовать ядкнй хладаге т 0 дополн тель to 15 снабжен испарителем 12, расположенным внутри полости 8 ниже уровня патруб— ка б.

Для достижения лучших условий однородности на измеряемой пластине полость, пьедестал и его рабочая поверхность, испаритель, кожух выполняют симметрично относительно общей

;вертикальной оси симметрии, проходя,щей через центр рабочей поверхности пьедестала, Термостолпк работает следующим образом. На рабочую поверхность пьедестала 3 через окно 9 кожуха устанавливают измеряемый образец, подключают к патрубку б систему подачи хладагента — охлажденного газообразного сухого азота. При помощи системы по° дачи хладагента устанавливают непрерывный поток газообразного хладагента через полость 8 внутри кожуха и через З5 окно кожуха, в результате чего устанавливается низкая температура пьедестала и образца, Через окно кожуха к образцу подводят зонды и устанавли40 вают их на контактные площадки или иные участки образца. Проводят измерения. Затем, при необходимости, перенастраивают зонды в пределах окна кожуха и повторяют измерения и т.д.

При этом зонды могут быть как электрические, так и оптические.

Для снижения требований к системе подачи хладагента и условиям внешней среды после установки образца на пьедестал термостолика окно кожуха закрывают пластиной 10, имеющей по крайней мере одно окно 11„ Образец 4 устанавливают так, чтобы его область, предназначенная для зопдовых измерений, находилась под окном пластины, 55 закрывающей окно кожуха. Зонды к образцу подводят через окно пластины, закрывающей окно кожуха (фиг. 1-4).

Вариант термостолика (фиг. 4), позволяющего использовать жидкий хладагент, работает аналогичным образом.

В этом случае жидкий хладагент — жидкий азот заливают через патрубок в полость. После этого подают мощность на испаритель 12 и устанавливают,необходимую скорость испарения жидкого азота, которая обеспечивает непрерывный поток газообразного сухого азота через окно кожуха.

Защита поверхности измеряемого образца от конденсации влаги обеспечива тся благодаря оттеснению непрерывным потоком газообразного азота атмосферного воздуха иэ пространства, ограниченного рабочей поверхностью пьедестала и внутренней поверхностью кожуха — полостью 8. Продукты конденсации атмосферной влаги, которые могут образоваться на границе холодный азот — воздух, уносятся потоком холодного азота эа пределы иэмеряемой области образца.

Однородность по поверхности образца улучшается тогда, когда пьедестал и его рабочая поверхность, полость; испаритель, кожух выполняют симметрично относительно вертикальной оси симметрии, проходящей через центр рабочей поверхности пьедестала, В этом случае газообразный хладагент выходит в пространство над рабочей поверхностью пьедестала равномерно по ее периметру.

При низкотемпературных измерениях с помощью такого термостолика не требуются герметичные боксы, обеспечивающие защиту измеряемого объекта от конденсации влаги, и снижаются специфические требования к конструкции используемых эондовых устройств, что упрощает технические средства низкотемпературных эондовых измерений и дает возможность испольэовать для измерений стандартные зондовые устройства„ Повышение производительности н гибкости измерений обеспечивается открытым доступом к элементам управления зондами при манипулировании ими, упрощением процесса замены измеряемого объекта. При этом расширяются функциональные возможности термостолика, т.к. он позволяет использовать пропускаемый сухой охлажденный газообразный азот одновременно для охлаждения измеряемой полупроводниковой пластины и создания у

1641146 ее поверхности защищающей сухой атмосферы. Таким образом, термостолик согмещает функции охлаждения и защи-ты измеряемого объекта. Одновременно создаются условия для термостабилизации поверхности измеряемой пластины вследствие создания у ее поверхноСти холодной проточной атмосферы, что уменьшает поверхностный 1й теплоприток к пластине и поверхностный температурный градиент. Это, н . свою очередь, позволяет повысить точность фиксации температуры поверхности измеряемой пластины и снизить l5 температурный предел охлаждения пластинь1 у ее поверхности для данного хладагента, Таким образом, улучшаются технические характеристики термостолика. 20

Формула и з о б р е т е и и я

1, Термостолик для проведения низкотемпературных зондоных измере- 2S ний, включающий теплоизолироваиное основание, установлеиный на нем пьедестал с рабочей поверхностью, канал для подачи хладагента, имеющий патрубок для ввода хлалагента, о т.л и- 30 ч а ю шийся тем, что, с целью, упрощения технических средств низкотемпературных зондопьпс измерений, повышения проиэнодительнос ти rrpvrrerca измерений, термостолик снабжен кожухом, в котором установлены основание с пьедесталом, образующие полость с внутренней попеpxllocTblo кожуха, сообщающуюся внутри кожуха с пространством над рабочей поверхностью пьедестала, причем кожух ны с окном над рабочей поверхностью пьепестала, а канал для подачи хлалагента имеет выход н полость, 2. Термостолик по и„ 1, и т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения аппаратурной реализации низкотемпературных зонпопых измерений, он дополнснтельно снабжен пластиной, закрывакщей окнс кожуха и имеющей по крайней мере одно окно.

3. Термостолик по и. 1, и т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения возможнсстп непользования жидкого хладагента, он попслнительно снабжен испарителем, располсженным внутри полости ниже уровня патрубка.

4. Термостолик по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что пьедестал, его рабочая поверхность, полость пластины, исларитгль н ксжух выполнены симметрично отно<11тельно общей вертикальной осн симметрии, проходящей через центр рабочей поверхности ш едестала

1641146

1 . 2 Фиг 2

Фвг 3

Э f1

2 9 Г4 2

Составитель В.Утехина

Техред И.Моргеитал Корректор А.Осауленко

Редактор B,Ôåäîòîâ

Заказ 2816 тираж 236 Подписное

ВНИИПП Государстве.(ного комитета по изобретениям и открытиям при ГК11Т СССР

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

-издательский комбинат 11атент, г. Ужгород, ул. Гагарина, II tl

Г 101

Производственно-изб,