Измерительный ртутный зонд

 

пц 617726

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.06.76 (21) 2370661/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.07.78. Бюллетень № 28 (45) Дата опубликования описания 17.07.78 (51) M. Кл. G 01R

1/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изсбретеиий и открытий (53) УДК 621.317.7. .084/085 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Голубев и В. С. Прокофьев

Ленинградский ордена Ленина политехническхтй; институт имени М. И. Калинина (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ РТУТНЫЙ ЗОНД

Изобретение относится к области измерительнои техники и может быть использовано в измерительных устройствах для исследования и контроля неоднородности распределения электрофизических параметров по плоской поверхности полупроводниковых и диэлектрических материалов.

Известны зонды для измерения параметров полупроводниковых и диэлектрических материалов на малых участках их поверх- 10 ности, контактный элемент которых выполнен из металла. Однако эти зонды не предназначены для раооты в режиме непрерывного сканирования. Наиоолее близким техническим решением к изобретению являет- 15 ся сканирующий ртутный зонд, состоящий из контактного устройства с капилляром, заполненным ртутью, переходящим в рабочий объем для ртути, и контактного вывода в виде проволочки (иглы) из нерастворяю- 20 щегося в ртути металла, введенного в рабочий объем, (. верху рабочий объем плотно закрыт резиновой мембраной. Выдавливание ртути из капилляра производится микрометрическим винтом с дифференциальной подачей, осуществляющим давление на резиновую мембрану.

Недостатком этого зонда является необходимость жесткой фиксации рабочей плоскости контактного устройства на определенном расстоянии (порядка 20 мкм) от исследуемой поверхности, причем для обеспечения постоянсгва площади контакта ртути с поверхностью это расстояние не должно изменяться в процессе сканирования более чем на +3 — 5 мкм. Столь высокая точность сохранения плоскопараллельности при перемещении контактного устройства над исследуемой поверхностью усложняет конструкцию зонда.

Целью изобретения является упрощение устройства зонда. Для достижения поставленной цели контактное устройство выполнено в виде диска из неэлектропроводного и не смачиваемого ртутью материала со сквозным аксиальным капилляром, в который вставлена конусообразно заостренным выступом дисковая заглушка из электропроводного и не смачиваемого ртутью материала. Со стороны, противоположной выступу, эта заглушка имеет конусное углубление, металлическая игла острием упирается в конусное углубление дисковой заглушки, причем игла и дисковая заглушка намагничены.

На чертеже показан измерительный ртутный зонд.

Зонд состоит из диска 1, выполненного из пеэлектропроводного и не смачиваемого ртутью материала, со сквозным аксиальным

617726

Формула изобретения

5 б

Составитель Ф. Цареградский

Техрсд О. Тюрина Корректор А. Степанова

Редактор В. Левитов

Заказ 1357/8 Изд. № 500 Тираж 1122

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 34-35, Раушская наб. д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

3 капилляром 2, заполненным ртутью 3, и хорошо обработанной рабочей плоскостью 4 дисковой заглушки 5 из электропроводного и не смачиваемого ртутью материала, плотно вставленной конусообразно заостренным выступом 6 в капилляр 2, и металлической иглы 7, упирающейся острием 8 в конусное углубление 9 на дисковой заглушке 5.

Зонд работает следующим образом.

При опускании зонда на исследуемую поверхность рабочей плоскостью 4 происходит вдавливание ртути 3 в промежуток между конусной поверхностью выступа б дисковой заглушки 5 и стенками капилляра 2. В связи с тем, что конусная поверхность и стенки капилляра не смачиваются ртутью, создается упругое препятствие перемещению ртути в капилляре. Это позволяет сформировать на поверхности исследуемой структуры плоский ртутный контакт с площадью, близкой к площади сечения капилляра. Точечный характер соприкосновения металлической иглы 7 с зондовой заглушкой 5 обеспечивает самоориентацию диска 1 на исследуемой поверхности и плотное их прилегание друг к другу в течение всего процесса сканирования. Намагниченность иглы и зондовой заглушки позволяет удерживать острие иглы в конусном углублении 9 при подъеме зонда и отрыве рабочей плоскости

4 от исследуемой поверхности.

Способность контактного устройства самоориентироваться на исследуемой поверхности устраняет необходимость предварительной юстировки положения исследуемого объекта относительно рабочей плоскости контактного устройства, что позволяет обеспечить экспрессность измерений. Постоянство площади ртутного контакта за счет плотного прилегания рабочей плоскости контактного устройства к исследуемой поверхности в течение всего процесса сканирования повышает точность измерения параметровов.

Простота конструкции ртутного измерительного зонда по сравнению с известным ртутным сканирующим зондом, а также снижение требований к устройству сканиро -0 вания и устройству управления зондом позволяет значительно снизить затраты на изготовление всего устройства в целом.

Кроме того, значительно меньшее, чем в известном зонде, количество ртути, необхо15 димое для зарядки зонда, позволяет снизить степень опасности при работе с ним.

Были изготовлены зонды данной конструкции, эксплуатация которых подтвердила их технико-экономическую эффективность.

Измерительный ртутный зонд, состоящий из металлической иглы и контактного

25 устройства с капилляром, заполненным ртутью, отл и ч а ющийся тем, что, с целью упрощения его конструкции, контактíое устройство выполнено в виде диска из неэлектропроводного и ие смачиваемого

30 ртутью материала со сквозным аксиальным капилляром, в который вставлена конусообразно заостренным выступом дисковая заглушка из электропроводиого и не смачивасмого ртутью материала. Со стороны, про35 тивоположной выступу, эта заглушка имеет конусное углубление, металлическая игла острием упирается в конусное углубление дисковой заглушки, причем игла и дисковая заглушка намагничены.