DE1964522A1 - Messeinrichtung zur Bestimmung des Dotierungsprofils eines Messobjekts aus Halbleitermaterial - Google Patents

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH

Böblingen, 21. Dezember 1969 mö-rz

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10 504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: Docket FI 968 093

Meßeinrichtung zur Bestimmung des Dotierungsprofils eines Meßobjekts aus Halbleitermaterial

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung zur Bestimmung des Dotierungsprofils eines Meßobjekts aus Halbleitermaterial, das aus einem unter einem flachen Winkel schräg angeschliffenen Halbleiterplättchen besteht, mit einem verstellbaren Meßtisch zur Aufnahme des Meßobjekts sowie mehreren - vorzugsweise drei schwenkbaren Prüfspitzen mit daran angebrachten Sonden, die auf das Halbleiterplättchen aufsetzbar sind.

Es ist bekannt, zur Bestimmung des Dotierungs- bzw. Konzentrationsprofils eines Halbleiterplättchens an einem Probestück einen Schrägschliff vorzusehen, so daß dieser Schrägschliff einen stark vergrößerten Querschnitt durch das meist sehr dünne Halbleiterplättchen darstellt. Je nach dem angewendeten Meßverfahren werden drei oder vier Prüfspitzen parallel zur Schnittlinie der Abschrägung mit der Oberfläche ausgerichtet und senkrecht zur Schnittlinie oder zickzackförmig auf dem Schrägschliff in sehr kleinen Schritten verschoben. In jeder dieser PrüfSpitzenstellungen wird anschließend in bekannter Weise der Schicht- bzw. Flächenwiderstand des Halbleitermaterials gemessene Der Schichtwiderstand spielt in der Halbleitertechnik eine wichtige Rolle. Er wird im wesentlichen bestimmt durch die StörStellenverteilung, die Schichtdicke und die Beweglichkeit der Majoritätsträger. Demnach kann durch Messen des Schichtwiderstandes festgestellt

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werden, ob die in einem Prozeßschritt erzeugte Halbleiterzone die gewünschten Eigenschaften, z.B. das gewünschte Dotierungsprofil, aufweist. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus "Proceedings Measurement Techniques for Thin Films - Elektrochemical Society Symposium", Mai 1967, Seiten 258 bis 272 bekannt.

Angesichts der extrem kleinen geometrischen Abmessungen der Meßobjekte, deren Empfindlichkeit gegen Strahlung, mechanischen Druck etc. sowie der sehr geringen Höhenunterschiede der abzutastenden Höhenlinien werden an eine derartige Meßeinrichtung äußerst hohe Anforderungen gestellt. So ist beispielsweise anzustreben, daß der Auflagedruck der Meßsonden möglichst gleich und reproduzierbar ist, da anderenfalls nichtreproduzierbare mechanische Kristallstörungen auftreten und das Meßergebnis verfälschen können. Bei der genannten 3-Spitzen-Methode wird über die beiden äußeren der drei auf einer Geraden angeordneten Sonden ein Strom bestimmter Größe durch das Halbleitermaterial eingeprägt und über eine zwischen den beiden genannten Sonden befindliche dritte Sonde der Spannungsabfall relativ zu einer der beiden übrigen Sonden gemessen. Bei einer einfach zu bedienenden und dennoch hochpräzisen Meßeinrichtung ist es daher wünschenswert, die beiden äußeren Sonden zuerst aufzusetzen und erst anschließend die eigentliche Meßsonde abzusenken. In diesem Fall steht dann direkt am zugehörigen Meßgerät das richtige Meßergebnis zur Verfügung; es brauchen nicht erst die beim Aufsetzen der Prtti.-spitzen aufgetretenen unmaßgeblichen Meßwerte ausgesondert zu werden; ■

Wie bereits erwähnt spielt der definierte Auflagedruck der Prüfspitzen hinsichtlich reproduzierbarer Meßergebnisse eine bedeutende Rolle. Einerseits muß ein guter ohmscher Kontakt erzielt werden, jedoch darf andererseits der Äuflagedruek nicht so groß sein, daß die Prüfspitze die zu messende Halbleitersehicht durchstößt. Der Auflagedruck muß aber nicht nur bezüglich aller Prüfspitzen gleich gemacht werden können, es muß vielmehr auch möglich sein, je nach dem zu messenden Halbleitermaterial den . Auflagedruck zu verändern. Es hat sich beispielsweise erwiesen. Docket Fl 968 093 GO 98 28/1782

daß unterschiedliche Auflägedrucke zweckmäßig sind, je nachdem ob man Silizium, Germanium oder Galliumarsenid mißt. Auch bezüglich dieses Punktes ist es für eine einfache Bedienung einer derartigen Meßeinrichtung unbedingt erforderlich, daß der Auflagedruck nicht bei jedem Meßvorgang neu eingestellt werden muß.

Schließlich muß bei einer derartigen hochpräzisen Meßeinrichtung dafür gesorgt werden, daß nicht infolge von Lichteinstrahlung Photospannungen im Halbleiterkristall entstehen, die ebenfalls eine Meßergebnisverfälschung bedingen würden. Dasselbe gilt bezüglich elektrischer oder auch akustischer Feldeinstreuungen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Meßeinrichtung zur Bestimmung des Dotierungsprofils eines Meßobjekts aus Halbleitermaterial anzugeben, die den oben aufgeführten einzelnen Anforderungen voll entspricht, die insbesondere hochgenaue Meßergebnisse liefert und dabei .dennoch leicht und vor allem betriebssicher zu bedienen ist. Die erfindungsgemäße . Meßeinrichtung ist gekennzeichnet durch eine mechanische Vorrichtung, mittels derer die Sonden zeitlich nacheinander auf das Halbleiterplättchen aufsetzbar sind, durch eine Einsteilvorrichtung für die Auflagedrucke der einzelnen Sonden sowie durch eine nockengesteuerte elektrische Schaltvorrichtung, mittels derer die zur Bestimmung des jeweiligen Halbleiterschicht- bzw. Flächenwiderstandes vorgesehenen Stromversorgungs- und Meßgeräte in Abhängigkeit von der Stellung der Sonden nach einem vorbestimmten Meßablaufplan steuerbar sind. Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Prüfspitzen als rohrförmige Arme ausgebildet, innerhalb derer sich ein Gewicht befindet, das auf einer in Lagern geführten Spindel manuell verschiebbar ist, wobei das Gewicht durch eine Längsnut geführt ist, die auf einem innerhalb des Rohrs angeordneten Rohr gleitet. Auf diese Weise kann jede Prüfspitze separat austariert werden und die Auflagedruckeinstellung braucht nur geändert zu werden, wenn ein anderes Halbleitermaterial als Meßobjekt gewählt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch

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gekennzeichnet, daß zum Abheben bzw. zeitlich versetzten Aufsetzen der Sonden die Führungsstangen für die vertikale Bewegung der Prüfspitzen mit ihrem unteren Ende auf Kurvenflächen gelagert sind, deren Form die AufsetzZeitpunkte bestimmt, wobei die Kurvenflächen auf einer mittels eines Betätigungshebels horizontal schwenkbaren Platte angeordnet sind. Durch die Form der Kurvenflächen kann nicht nur bewirkt werden, daß z.B. die beiden äußeren Sonden vor der inneren Sonde bei der erwähnten 3-Spitzen-Methode aufgesetzt werden, es kann damit ebenfalls erreicht werden, daß bei Betätigung des genannten Hebels die Prüfspitzen anfänglich schneller und kurz vor dem Aufsetzen langsamer abgesenkt werden. Um eine vibrationsfreie Schwenkbarkeit der die Kurvenflächen tragenden Platte zu erzieleny sieht ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen mit der Platte in Verbindung stehenden mechanischen Dämpfer vor. In weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Abdeckhaube die Positioniereinrichtung für das MeßobjeJd bedeckt, wobei die Lageachse der Abdeckhaube gleichzeitig als Betätigungshebel ausgebildet ist/ und diese bei abgesenkten Sonden über einen Anschlag gesperrt ist. Durch diese Abdeckhaube ist sichergestellt, daß im aufgesetzten Zustand der Sonden von dem Bedienungspersonal der Meßeinrichtung keine Verschiebung des Meßobjekts mehr vorgenommen werden kann, was zur Beschädigung des Meßobjekts und der Sonden führen könnte* Schließlich ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zur Licht-, Schall- bzw. allgemeinen Strahlenabschirmung der Meßstelle eine mit der Grundplatte durch ein Scharnier verbundene Abdeckhaube für die gesamte Meßeinrichtung vorgesehen ist, deren Stellung den Schaltzustand eines den automatischen Meßablauf beeinflussenden Mikroschalters beeinflußt. Nachdem die Prüfspitzen vom Bediener der Meßeinrichtung aufgesetzt worden sind und die Abdeckhaube geschlossen ist, wird der weitere elektrische Meßablauf automatisch mittels einer motorangetriebenen nockengesteuerten Schaltvorrichtung durchgeführt. Erfindungsgemäß wird mittels dieser Schaltvorrichtung, zunächst die Güte des jeweiligen ohmschen Kontakts zwischen den Sonden und dem Meßobjekt gemessen, indem die Stromrichtung umgekehrt Docket Fl 968 093 ÖQ98287 1732

wird. Da jeweils der Spannungsabfall zwischen der mittleren Sonde und einer der äußeren Sonden gemessen wird lassen sich aus der so gemessenen Spannung entsprechende Rückschlüsse ziehen. Ferner wird über die nockengesteuerte Schaltvorrichtung das Voltmeter während des Aufsetzens der Sonden bzw. während.des Stanzens der die Meßergebnisse aufnehmenden Lochkarten kurzgeschlossen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Äusführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen j

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindμngsgemäßen Meßeinrichtung im betriebsbereiten Zustand;

Fig. 2 eine stark vergrößerte perspektivische Darstellung der unmittelbaren Meßstelle mit den drei Prüfspitzen sowie dem Meßobjekt;

Fign.3+4 verschiedene zum Teil im Schnitt dargestellte Seitenansichten der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung;

Fig. 5 die Querschnittsdarstellung durch eine Prüfspitze entlang der Schnittlinie 5-5in Fig. 6;

Fig. 6 einen Längsquerschnitt durch eine Prüfspitze;

Fig, 7 eine Äusschnittsvergrößerung des Teils aus Fig. 3, mit dem die vertikale Bewegung der Prüfspitzen mittels der Kurvenflächen und Stoßstangen bewirkt wird;

Fig. 8 die Draufsicht auf die erfindungsgemäße Meßeinrichtung im nlchtabgedeckten Zustand;

FIg₀ 9 eins Draufsicht auf einen Ausschnitt der mechanischen Vorrichtung der Meßeinrichtung sum Abheben i>zw. Aufsetzen cter Prüfspitzen auf das Meßobjekt;

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Fig. 10 ein schematisches elektrisches Schaltbild für den automatischen Meßablauf sowie

Fig. 11 eine Zusammenstellung der während des Meßablaufs auftretenden Impulse.

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In Fig. 1 ist mit 10 ein Tisch bezeichnet, auf welchem das Dreispitzen-Prüfgerät erschütterungsfrei befestigt ist. Der Tisch 10 weist hierzu einen erschütterungsfrei gelagerten Einsatz 11 auf, auf welchem die Grundplatte 12 mittels der Säulen 14 befestigt ist»'Auf der Grundplatte 12 sind in gleichen Winkelabständen drei Montageblöcke 15,/16 und 17 (Fign. 3, 4 und 8) mit den Lagerblöcken 18 bis 20 angeordnet. Jeder der Lagerblöcke ist auf seinem Montageblock in der horizontalen Ebene, parallel zur Grundplatte 12 verschiebbar.

Beispielsweise ist der Lagerblock 20 gegenüber seinem Montageblock 17 in Richtung einer ersten Achse mittels der im Lager 21' geführten Mikrometerschraube 21 -Verschiebbar, bei deren Drehung sich die auf Kugeln 22' gelagerte Platte 22 gegen die Kraft einer (nicht dargestellten) Feder verschiebt. Senkrecht zur Platte 22 ist die mittels der Kugellager 23' darüber angeordnete Platte 23 verschiebbar. Die Verschiebung dieser Platte erfolgt durch die Mikrometerschraube 24 die mittels des Lagers 24" auf der Platte 22 angeordnet ist. Der auf der Platte 23 befestigte Lagerblock 20 ist somit mittels der Mikrometerschrauben 21 und 24 in jeder beliebigen Richtung in der horizontalen Ebene verschiebbar. Die Lagerblöcke 18 und 19 sind in entsprechender Weise durch jeweils zwei Mikrometerschrauben verschiebbar.

Auf den Lagerblöcken 18 bis 20 sind die Prüfspitzen 25 bis 27 mit den Sonden 28 bis 30 schwenkbar gelagert. Die Sonden 28 bis 30 können mit dem auf der Unterlage 32 befestigten Meßobjekt 31 in Eingriff gebracht werden. Wie in Fig. 2 dargestellt, besteht das Meßobjekt 31 aus einer Halbleiteranordnung mit den Schichten 33, 34 und 35, in welcher, da das Material der Schicht 34 von dem der Schichten 33 und 35 verschieden ist, die übergänge zwischen den Schichten 33 und 34 und den Schichten 34 und 35 enthalten sind. Das Meßobjekt ist keilförmig abgeschliffen (Schrägschliff), so daß die übergänge zu Tage treten* Durch Messung des Schicht- oder Flächenwiderstandes in verschiedenen Punkten der abgeschrägten Oberfläche wird die Lage dieser übergänge bestimmt.

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Die Prüfspitze 26 ist im Lagerblock 19 mittels des Gelenks (Fig. 4) schwenkbar gelagert. Die Prüfspitze 26 ist als rohr" förmiger Arm 37 (Fig. 6) ausgebildet, der im Gelenk 36 gleitet und mittels der Stellschraube 37' (Fig. 4) arretierbar und justierbar ist. Die Prüfspitzen 25 und 27 sind in derselben Weise aufgebaut.

Innerhalb des rohrförmigen Arms 37 befindet sich ein Gewicht 38 (Fig. 6), das auf der in den Lagern 40 und 41' geführten Spindel 39 durch Drehen des Knopfs 41 verschiebbar ist. Das . Gewicht 38 wird dabei durch die Längsnut 42 geführt, die auf einem innerhalb des Rohrs 37 angeordneten Rohr 43 gleitet.

Das als Lager für die Spindel 39 dienende kopfseitige Ende des Rohrs 37 weist einen Einsatz 44 auf, welcher die Sonde aufnimmt. Diese Sonde, die mit dem Meßobjekt 31 in Eingriff kommt, besteht aus leitendem Material, beispielsweise aus Wolframkarbid. Die Sonde 29 ragt durch eine öffnung des Einsatzes 44 hindurch und wird durch eine Stellschraube gehalten.

Die Sonde 29 ist elektrisch mit dem innerhalb des Rohrs 43 angeordneten Draht 45 verbunden, der einerseits an dem leitenden Kopfstück 40 angelötet ist und andererseits zu einem digitalen Voltmeter 46 (Fig. 10) führt.

Die Prüfspitzen 25 und 27 sind in entsprechender Weise ausgebildet. Die Sonde 28 der Prüfspitze 25 ist über den Draht (Fig. 10) mit einer Gleichspannungsquelle 48 verbunden, während die Sonde 30 der Prüfspitze 27 über die Leitung 49 zum digitalen Voltmeter 46 führt.

Die Aufnahme 32 für das Meßobjekt 31 ist sowohl in der horizontalen Ebene, also parallel zu der Grundplatte 12, als auch in der senkrechten Ebene, also senkrecht zu der Grundplatte 12 verschiebbar. Die Aufnahme 32 ruht auf einem Montageblock 50 (Fig. 3) der auf der Grundplatte 12 befestigt ist. Der Montageblock 50 weist eine abgeschrägte Oberfläche 51 auf, auf der Docket FI 968 093 β Q 9 8 2 8 / 1 7 9 2

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mittels der Schwalbenschwanz-Gleitführung 52, 55 der Keil 54 verschiebbar befestigt ist. Der Keil 54 wird durch die Federn 56 und 57 (Fig. 4) die oben am Keil 54 mittels der Bolzen 58 und 59 und unten mittels der Bolzen 60 (Fig. 3) an der Montageplatte eingehängt sind, ständig nach unten gezogen. Auf der Oberfläche des Keils 54 ist die Platte 62 (Fig.." .4) angeordnet, deren senkrechte Führungsstangen 63 in den Montageblock 50 hineinragen. Eine Verschiebung des Keils 54 entlang der abgeschrägten Fläche 51 bewirkt eine Auf- und Abbewegung der Platte 62 mit den Stangen 63; ·

Die senkrechte Bewegung der Platte 62 wird durch den im Lager 64' geführten Mikrometer 64 (Fig. 3) gesteuert. Bei einer Drehung der Mikrometerschraube wird ihre Welle 65 axial gegen den Vorsprung 66 des Keils 54 verschoben. Dadurch wird der Keil 54 entgegen der Wirkung der Federn 56 und 57 nach oben und umgekehrt unter der Wirkung der Federn 56 und 57 nach unten verschoben und somit die Platte 62 auf- und abbewegt_o

Auf der Platte 62 ist mittels der Lager 67'* (Fig. 4) der Lagerblock 67 entlang einer ersten Achse in der horizontalen Ebene _t parallel zu der Grundplatte 12,· verschiebbar angeordnet. Auf dem Lagerblock 67 ist mittels der Lager 69 (FIg₀ 3) ein zweiter Lagerblock 68 entlang eines·- sur ersten Achse senkrechten*, zweiten Achse in horizontaler Richtung verschiebbar angeordnet. Das Meßobjekt 31, das auf d©r Aufnahme 32 ruht,'-kann somit sowohl vertikal als auch in der horizontalen Ebene.in jeder. Hichtung verschoben werden. Zur Steuerung der horizontales! -Verschiebung (Fig. 4) dienen die Mikrometer 70 und 71 _t itfobei der Lagerblock 67 relativ zu dar Platte 62 äurcb. den Mikrometer 70 und der Lagerblock 68 relativ zum Lagerblock 67 durch den Mikrometer 71 versehobesi wird» 0i@ Rückstellkräfte.werden jeweils (nicht dargestellte). Fecäeoi erzeugt, .." '.

Di© Mikrometerschraube 71 dieat ä&zu_e das M©B@bj[@2&t »a<sh jeder Bestimmung des FlächenwiSe^staad@s in ein©» b©stisiit@n Punkt relativ sm den Sondeis 20 bis 30 zu verschieben»--Purc'li den Mikro Docket FI 9€S 093 0098*28/ 17Ö2. ' -

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meter 71 wird das Meßobjekt 31 in Richtung der Längsachse des Hebelarms 37 der Prüfspitze 26 verschoben. Die Sonden 28, 30 liegen dabei in einer geraden Linie, die senkrecht zu der Verschiebungsrichtung verläuft. Die abgeschrägte Oberfläche des Meßobjekts 31 wird maschinell hergestellt, derart, daß diese Oberfläche parallel zu der Grundfläche des Mefiobjekthalters verläuft. Alle Meßobjekte 31 besitzen dieselbe Dicke, so daß beim Auswechseln der Meßobjekte keine vertikale Justierung der Aufnahme 32 erforderlich, ist. Wenn jedoch eine neue Sonde benutzt wird, oder wenn Meßobjekte verschiedener Dicke geprüft werden, müssen neue Berechnungen gemacht werden mit Prüfplättchen, die auf ihrer ganzen Oberfläche denselben Widerstand haben. Wenn diese Plättchen verschiedene Dicken haben, ist es notwendig die Aufnahme 32 in vertikaler Richtung zu justieren, so daß die Oberflächen der Meßobjekte in der ursprünglichen Bezugsebene mit den Sonden in Eingriff kommen.

Das in Ineingriffbringen der Sonden 28 bis 30 mit dem Meßobjekt 31 wird durch die Führungsstangen 80 bis 82 (Fign. 3 und 4) gesteuert, von denen die Stange 80 mit der Prüfspitze 25, die Stange 81 mit der Prüfspitze 26 und die Stange 82 mit der Prüfspitze 27 zusammenwirkt.

Die im Block 15 gleitende Führungsstange 80 erstreckt sich „durch die Grundplatte 12 und ruht mit ihrem unteren Ende auf der Kurvenfläche 83 der Platte 84. Dementsprechend gleiten die Führungsstätigen Bl and 82 in den Blöcken 16 und 17 und ruhen mit ihren unteren Enden auf den Kurvenflachen 85 und 86 des Platte. 8.4. Durch geeignete Verdrehung der Kurvenfläche^ 83., 85 und 86 körnen somit die Sonden 28 bis 30 mit de® MeBofoJekt 31 in - Eingriff gebracht werden. Die Kurvenflachen sind dabei so ..angeö-srdaefcir daß sanäehst die Sonde 28, sodann die. Sonde 30. rassä schließlich die Sonde 29 mit dem Meßobjekt 31 in Eingriff lcsss&t-. Die Kujnmss-* flächen könßen auch derart angeordnet s©in_P daS Si© Sonden 28. und 30 das Meßofojokt gleichzeitig berühren» Es ist'lediglich erforderlich, dafi die Sonde 29, die zur Ermittlung des Fl&c&en-. Widerstandes di©Et_p aach den Sonden 28 und 30 mit. dem Meßqfojekt Docket'FX 968 093 0618 21/ 1713k"

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31 in Kontakt kommt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß mechanische Störungen, die durch die Sonden 28 und 30 im Meßobjekt 31 hervorgerufen werden, beendet sind, bevor die Sonde 29 in Eingriff kommt.

Die die Kurvenflächen tragende Platte 84 besitzt eine Nabe mit nach oben gerichtetem Schaft 87, welche den Lagerzapfen 88 des Hebels 89 aufnimmt. Die Platte 84 ist mit dem Lagerzapfen 88 des Hebels 89 durch Stellschrauben drehfest verbunden. Mit dem Lägerzapfen 88 ist ferner die Nabe 90 des Betätigungshebels 91 drehfest verbunden. Bei einer Schwenkbewegung des Betätigungshebels 91 wird somit die Platte 84 gedreht. An den gegenüberliegenden Enden des Hebels 89 sind mittels der Bolzen 92 und 93 (Fig. 3) Federn 94 und 95 befestigt, die an ihren anderen Enden in den Wickeln 96 und 98 der Montageplatte 97 eingehängt sind.

Die Platte 97 ist mit dem Balken 99 (Fig. 9) verbunden der an zwei senkrechten Säulen befestigt ist, die sich von der Grundplatte 12 nach unten erstrecken. Bei einer Schwenkbewegung des Betätigungshebels 91 wird somit der Hebel 89 relativ zu der Platte 97 verdreht, so daß die Federn 94 und 95 gespannt werden.

Auf der Platte 97 ist ferner der Dämpfer 101 (Fig. 3) befestigt, dessen Betätigungshebel 102 mit der die Kurvenflächen tragenden Platte 84 über den Hebel 89 mittels der Schrauben 101' verbunden ist. Der Dämpfer 101 ist so ausgebildet, daß er zwei aufeinanderfolgende , nicht konstante Geschwindigkeiten der Platte 84 beeinflussen kann.

Beim Beginn einer Drehbewegung der Platte 84 (Fig. 9) entgegen dem Uhrzeigersinn wird eine höhere Anfangsgeschwindigkeit übertragen, während in der zweiten Stufe der Drehung der Platte 84 eine geringere Geschwindigkeit übertragen wird. Die vom Dämpfer 101 gesteuerte Geschwindigkeit ist in beiden Fällen von der ursprünglichen Betätigung an abnehmend. Der Zweck des Dämpfers 101 besteht darin, daß auf die Sonden 28 bis 30 bei jeder Bewegung gegenüber dem Meßobjekt 31 eine reproduzierbare Kraft Docket FI 968 093 00.882£71 79 2 .

ausgeübt wird und daß diese Kraft vibrationsfrei ist.

Der Dämpfer 101 weist einen Einstellknopf 102' auf, durch den seine Ausgarigscharakteristik justiert werden kann. Dies ist _λ notwendig, um bei Verwendung mehrerer Meßgeräte dieser Art gleiche Verhältnisse zu erhalten. "■

Der Dämpfer 101 ist am Balken 99 befestigt und unterstützt die freidrehbare Platte 84, die über den Betätigungshebel 102 mit ihm verbunden ist. Auf diese Weise wird eine virbrationsfreie Drehung der Platte 84 erreicht. Von einem die Platte 84 drehenden Motor erzeugte Schwingungen können auf diese Weise unterdrückt werden.

Wie.bereits erwähnt, muß der Betätigungshebel 91 (Fig. 9) im Uhrzeigersinne gedreht werden, um die Federn 94 und 95 und den Dämpfer 101 zu spannen. In dieser Stellung sind die Sonden 28 bis 30 vom Meßobjekt abgehoben.

Wenn nun die Sonden 28 bis 30 nach unten in Eingriff mit dem Meßobjekt 31 gebracht werden sollen, so wird der Schwenkhebel 103 (Fig. 4) nach unten bewegt, bis der Anschlag 104 auf der Platte 105 auftrifft. Die Platte 105 ist mit der Unterseite der Grundplatte 12 durch die Säulen 106 und 100 verbunden.

Wenn der Hebel 103 nach unten bewegt wird, kommt er mit der Schraube 107 des Gleitstücks 108 in Eingriff, das im Block 109 verschiebbar angeordnet ist. Der Block 109 ist auf der Platte 105 mittels des Winkels 110 befestigt. Am oberen Ende des Gleitstücks 108 befindet sich die Verriegelung 111»

Die Verriegelung 111 wird durch die mit ihrem freien Ende mit dem Gleichstück 108 verbundene, eine konstante Kraft ausübende Feder 112 dauernd in die in Fig. 4 dargestellte Lage vorgespannt, Die Feder 112 ist im Block 113 gelagert, der mittels der Schrauben 114 bezüglich des Block 109 justierbar ist. Wenn sich der Hebel 103 nach unten bewegt, wird somit die Kraft der Feder Docket FI 968 093 ÖQ9 828/179 2

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überwunden und die Verriegelung 111 wird so weit nach unten bewegt, daß die Rolle 115, die über den Winkel 116 am Arm 91 befestigt ist, aus der Ausnehmung 117 der Oberfläche der Verriegelung 111 heraustritt.

Wenn die Rolle 115 aus der Ausnehmung 117 heraustritt, können die Federn 94 und 95 sowie der Dämpfer 101 die Noekenplatte (Fig. 9) entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, so daß die Sonden 38 bis 30 nach unten bewegt und in Eingriff mit dem Meßobjekt 31 gebracht werden* Die Kraft der-Federn 94 und 95 dient dazu, mittels des Betätigungshebels 91 die Rolle 115 aus der Verriegelung 111 herauszuhalten. Die Bewegung des Betätigungshebels 91 wird durch den Dämpfer 101 gesteuert. Daher kann die Bedienungsperson den Hebel 103 loslassen, sobald dieser den Anschlag 104 berührt.

Auf dem Winkelträger 116 ist ferner senkrecht über der Rolle 115 die Rolle 118 (Fig. 4) angeordnet. Diese Rolle läuft auf der Unterfläche der Platte 118' an der Unterseite der Grundplatte 12, um sicherzustellen, daß sich der Betätigungshebel parallel zu der Grundplatte 12 bewegt.

Die Drehbewegung des Betätigungshebels 91 und damit der Nockenplatte 84 wird gestoppt, wenn der Träger 116 am Hebel 91 mit dem Betätigungsstift 120 des mittels des Winkels 122 an der Grundplatte 12 befestigten Mikroschalters 119 in Eingriff kommt. Der Kontakt 121 des Mikroschalters muß betätigt werden bevor einer der in Fig. 10 dargestellten Stromkreise wirksam wird. Dadurch wird sichergestellt, daß den Sonden 28 bis 30 kein Strom zugeführt wird bevor diese Sonden mit dem Meßobjekt 31 in Eingriff sind.

Der Hebelärm 91 wird mittels des an seinem Ende angeordneten Handgriffs 123 durch Drehung im Uhrzeigersinne in die in den Fign* 4 und 9 dargestellte Lage zurückbewegt. Wenn der Hebelarm 91 nach links bewegt wird, kommt die Rolle 115 mit der geneigten Fläche 123 der Verriegelung 111 in Eingriff und be-

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wirkt, daß die Verriegelung 111 gegen die Kraft der Feder 112 nach unten bewegt wird, bis die Rolle 115 vom oberen Ende der geneigten Fläche 123 in die Ausnehmung 117 einrastet. Die Bewegung des Hebels 91 nach links wird von dem mittels des Winkels 122 befestigten Anschlag 124 begrenzt.

Der Anschlag 124 besteht aus einem ersten, am Winkel 122 befestigten Teil 125 und aus einem am ersten Teil gelagerten, zweiten Teil 126. Wenn der zweite Teil 126 relativ zum ersten Teil 125 geschwenkt wird, so wird er aus der Bahn des Hebels 91 herausbewegt. Der Schwenkhebel 91 kann dadurch weiter nach links bewegt werden (Fig. 4) bis er mit dem ebenfalls am Winkel 122 befestigten Anschlag 127 in Eingriff kommt.

Durch diese zusätzliche Linksbewegung des Hebels 91 gelangt die Rolle 115 aus der Ausnehmung 117 heraus indem sie auf der geneigten Fläche 128 der Verriegelung 111 gleitet. Dadurch bewegt sich die Verriegelung 111 entgegen der Kraft der Feder 122 nach unten. Wenn der Hebel 91 am Anschlag 127 anliegt, ist die Verriegelung 111 in die in Fig. 4 dargestellte Lage zurückgekehrt, wobei die Endfläche 129 der Verriegelung 111 an der Rolle 115 anliegt. Dadurch wird der Hebel 91 zwischen dem Anschlag 127 und der Verriegelung 111 arretiert.

Bei der zusätzlichen Linksbewegung des Hebels91 von der in Fig. 4 dargestellten Normalstellung werden die Sonden 28 bis 30 vom Meßobjekt 31 weiter abgehoben. Diese Bewegung der Sonden erfolgt dann, wenn die Meßob^ekte 31 in der Aufnahme 32 ausgewechselt werden. '

Wie bereits erwähnt, dient die Mikrometerschraube 71 dazu, das Meßobjekt 31 gegenüber den Sonden 28 bis 30 zu verschieben. Wenn die Sonden mit dem Meßobjekt in Eingriff sind, soll jedoch eine Verschiebung des Meßobjekts vermieden werden. Demgemäß muß die Bedienungsperson in diesem Falle daran gehindert werden, die Mikrometerschraube 71 zu verdrehen. Zu diesem Zweck ist über der Mikrometerschraube 71 eine Abdeckung 130' (Fig. 4) angeordnet. Docket FI 968 093 009828/1792

Die Abdeckung 130 ist mittels des - Schwenkarms 131 auf der Grundplätte 12 gelagert, wobei ihre Lagerachse gleichzeitig als Betätigungshebel 132 ausgebildet ist. Wenn dieser Betätigungshebel entgegen dem Uhrzeigersinne geschwenkt wird, wird die Abdeckung 130 von der Mikrometerschraube 71 wegbewegt.

Wenn die Sonden 28 bis 30 abgesenkt sind, kann der Betätigungshebel 132 wegen des Anschlages 133^ an der Nockenplatte 84 (Fig. 9) nicht geschwenkt werden, da in diesem Falle der Stift 134, der über den Hebel 135 mit dem Betätigungshebel 132 verbunden ist, dem Anschlag 133 gegenüberliegt. Wenn jedoch die Sonden 28 bis

30 vom Meßobjekt abgehoben sind, liegt der Anschlag 133 dem Stift 134 nicht mehr gegenüber. Ist andererseits die Abdeckung 130 von der Mikrometerschraube 71 weggeschwenkt, so ist der Stift'134 von der in Fig. 4 dargestellten Lage nach innen geschoben. Dadurch wird die Nockenplatte 84 daran gehindert, sich so weit zu drehen, daß die Sonden 28 bis 30 nach unten bewegt werden können.

Die Bestimmung des Flächenwiderstandes des Materials des Meßobjekts 31 kann durch dasUmgebungslicht beeinflußt werden, da an den Schichtübergängen des Materials und am Kontakt der Sonde 29 mit dem Meßobjekt Spannungen entstehen können« Das Meßobjekt

31 und die Sonden 28 bis 30 müssen sich daher während der Messung in einem dunklen Raum befinden. Zu diesem Zweck ist die Abdeckhaube

140 vorgesehen, dde mit der Grundplatte 12 durch das Scharnier

141 verbunden ist (Fig. 1). Die Abdeckhaube 140 weist eine Stellschraube 142 auf, die mit dem Hebel 143 des auf der Grundplatte 12 befestigten Mikroschalters 144 (Fig. 10) zusammenwirkt. Der Hebel 143 des Mikroschalters wird nur verstellt, wenn die Abdeckhaube 140 geschlossen ist. Für das Wirksamwerden der in Fig. 10 dargestellten Schaltkreise, durch welche das Meßobjekt 31 unter Strom gesetzt wird, 1st es daher erforderlich, daß sowohl der Mikroschalter 144 als auch der Mikroschalter 121 geschlossen ist. Die Abdeckhaube 140 besteht aus Metall, das gleichzeitig als elektrische Abschirmung des Meßobjekts gegen störende Strahlung während der Messung dient. Gleichzeitig wird durch die Abdeckhaube 140 der akustische Störpegel im Docket FI 968 O93 009829/1792

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- 16 Meßraum reduziert.

Die in Fig. 10 dargestellte Schaltung dient dazu, den Stromfluß durch das Meßobjekt 31 und die Messung des Spannungabfalls im Material des Meßobjekts automatisch zu steuern. Wenn der Stößel

120 des Mikroschalters 121 durch den Träger 116 des Betätigungshebels 91 bewegt wird, wird der Kontakt 150 des Mikroschalters

121 geöffnet und der Kontakt 151 geschlossen.

In diesem Falle wird die Zuführung der von der Quelle 152 gelieferten Wechselspannung zum Relais 153 unterbrochen. Dadurch wird der Kontakt 154 des Relais 153 geöffnet und der Kontakt 155/ 155' geschlossen.

Während der Zeit, in welcher der Mikroschalter 121 den Kontakt 150 mit der Wechselspannungsquelle 152 über die Leitung 156 verbindet, wird der Kondensator 157 über die Diode 157'und den Widerstand 158 aufgeladen. Wenn daher das Relais 153 abgeschaltet wird, so wird durch die Ladung des Kondensators 157 über den Kontakt 155 des Relais 153 und den Kontakt 151 des Mikroschalters 121 das Gleichstromrelais 159 aufgesetzt.

Das Relais 159 hält sich nur während einer kürzen Zeit, in welcher der Kondensator 157 entladen wird. Danach wird dieses Relais abgeschaltet, da der Widerstand 158 den von der Wechselspannungsquelle 152 fließenden Strom begrenzt und die Erregung dieses Relais verhindert. Der Widerstand 158 hat 50 Kiloohm und der Kondensator 157 hat 30 Mikrofarad.

Wenn das Relais 159 aufsetzt, kommt der Kontakthebel 161 mit dem Kontakt 162 in Eingriff und verbindet die Stromquelle mit dem Taktgebermotor 163, wenn der Mikroschalter 144 den mit dem Kontakt 162 über die Leitung 165 verbundenen Kontakt 164 schließt und wenn der von Hand betätigte Schalter 166 in der in Fig. 10 gezeichneten Stellung ist. Der Mikroschalter 144 •schließt den Kontakt 164 nur dann, wenn die Stellschraube 142 der Abdeckhaube 140 den Stößel 143 des Mikroschalters 144

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■ . - 17 -

niederdrückt. Der Handschalter 166 wird nur betätigt, wenn der automatische Meßablauf unterbrochen werden soll.

Mit der Welle des Taktgebermotors 163 sind die Nockenscheiben 167 bis 175 fest verbunden. Jede dieser Nockenscheiben arbeitet mit einem Schalter zusammen, durch welchen die Verbindungen verschiedener Teile der Schaltung geändert werden. Somit kommt durch kurzzeitige Erregung des Relais 159 der Schalter 161 mit dem Kontakt 162 in Eingriff, und der Taktgebermotor bleibt danach für einen Meßzyklus eingeschaltet, da die Nockenscheibe 167 den Schalter 161 in Eingriff mit dem Kontakt 162 hält. Wenn die Nockenscheibe 167 den Schalter 161 vom Kontakt 162 abhebt, ist ein Meßzyklus zur Bestimmung des Flächenwiderstandes in einem Punkt durch Messung des Stroms durch das Material und des Spannungsabfalls als Folge dieses Stroms beendet.

Wenn der Taktgebermotor 163 anläuft bringt die Nockenscheibe den Schalter 176 in Eingriff mit dem Kontakt 177. Dadurch wird der Strom von der Stromquelle 48, der bisher über die Leitungen 178, 179, den Kontakt 180 die Leitung 181 und die Leitung 182 kurzgeschlossen war, unterbrochen. Nunmehr sind die Leitung 182 an den negativen Anschluß und die Leitung 178 an den positiven Anschluß der Stromquelle 48 gelegt.

Wenn das Relais 153 erregt wird, schließt der Schalter 154 den Kontakt 183. Dadurch wird über die Leitungen 178 und 182 ein Kurzschluß für die Stromquelle 48 hergestellt, sobald der Taktgebermotor 163 nicht eingeschaltet ist. Das ist der Fall, wenn die Sonden 28 bis 30 nicht auf das Meßobjekt 31 aufgesetzt sind. Ein zweiter Kurzschlußstromkreis wird über den Schalter 176 herbeigeführt.

Wenn sich der Motor 163 zu drehen beginnt, fließt somit ein Strom von der Stromquelle 48 durch die Leitung 178 zu dem durch di· Nockenscheibe 174 gesteuerten Schalter 184 und von da asu d*r Sonden 28 od«r 29, abhängig davon, ob der Schalter - : "

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Es sei angenommen, daß beim Anlaufen des Taktgebermotors der Schalter 184 mit dem Kontakt 186 im Eingriff ist. Diese Verhältnisse sind im Zeitdiagramm der Fig. 11 dargestellt, in welchem der Schalter 184 als nicht von der Nockenscheibe 174 abgehoben angenommen ist.

Der Strom von der Stromquelle 48 fließt somit über den Schalter 184 durch den Kontakt 186 zum Potentiometer 187, das verschiedene bekannte Widerstände, beispielsweise in Schritten von loXl _e, 100 A , l 000 Ω /10 000Π und 100 000 Jl aufweist. Vom Potentiometer 187 führt die Leitung 188 zu der Prüfspitze 26 mit der Sonde 29. ' *■

Die Leitung 188 ist in der schematischen. Darstellung der Figj„ 10 direkt mit der Leitung 45 verbunden. Tatsächlich ist die Leitung 188 mit dem Gelenkpunkt der Prüfspitze 26 durch die; Stellschraube 37' (Fig. 4) verbunden. Auf diese Weise ist die Leitung 188 mit dem Rohr 37 verbunden. Da die ganze Prüfspitze 26 während des Anlegens des Stroms der Stromquelle 48 leitend, ist, fließt der Strom von der Leitung 188 durch den Hebelarm 37 zum Kopf 40. Der Kopf 40 ist mit der Sonde 29 durch den Einsatz 44 verbunden, so daß der elektrische Stromkreis von der Sonde 29 zur Leitung 188 geschlossen ist.

Wenn der Schalter 184 den Kontakt 186 schließt, ist der Schalter 190, der von der Nockenscheibe 175 gesteuert wird, in Eingriff mit dem mit der Leitung 47 verbundenen Kontakt 191. Die Leitung 47 ist in derselben Weise wie die Leitung 45 mit der Sonde 29 verbunden. Wie aus dem Zeitdiagramm (Fig. 11) hervorgeht, werden die Schalter 184 und 190 gleichzeitig betätigt, um eine Umkehr des Stromflußes durch das Heßobjekt 31 zu erreichen. Der Kontakt 185 ist über die Leitung 192 mit der Leitung 47 verbunden, um den Strom vom positiven Anschluß der Stromquelle 48 der Sonde 28 zuzuführen, wenn der StromfIuS durch das Meßobjekt umgekehrt wird. Bei Beginn der Drehbewegung des Taktgebenaotors 163 ist jedoch der Schalter 184 reit de» Kontakt 186 in 3ingriff und der

"'ibt Am

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Wenn der Taktgebermotor 163 seine Drehbewegung beginnt, bringt däte Nockenscheibe 172 den Schalter 193 mit dem Kontakt 194 in Eingriff. Der Schalter 193 ist mit dem digitalen Voltmeter 46 verbunden und der Kontakt 194 ist über die Leitung 195 mit der Leitung 188 verbunden, so daß bei Beginn der Drehbewegung des •HotKars 163 eine Seite des digitalen Voltmeters 46 mit einer Seite des Potentiometers 187 verbunden ist.

Gleichzeitig wird der von der Nockenscheibe 171 gesteuerte Schalter 196 in Eingriff mit dem Kontakt 197 gebracht. Dieser Kontakt ist über die Leitung 198 mit der Leitung 188 auf der anderen Seite des Potentiometers 187, verbunden.

Somit ist, wenn Strom von der Stromquelle 48 durch das Potentio meter 187 in der durch die Kontakte 184 - 186 und 190 - 191 bestimmten Richtung fließt, der Spannungsabfall am digitalen Voltmeter 46 ablesbar.

"Das digitale Voltmeter 46 erhält jedoch zu dieser Zeit keine Signale vom Spannungsabfall am Potentiometer 187, da die nockenscheibe 170 den Schalter 199 im Eingriff mit dem Kontakt 200 hält, wodurch das Voltmeter 46 für alle Signale gesperrt . Der Schalter 199 ist geerdet.

■Während der Schalter 184 mit dem Kontakt 186 und der Schalter 190 mit dem Kontakt 191 in Eingriff ist, dreht sich die Nockenscheibe 170 in eine Stellung, in welcher der Schalter 199 mit dem Kontakt 201 in Eingriff kommt. Dadurch wird das digitale Voltmeter zur Messung des Spannungsäbfalles am Potentiometer 187 umgesteuert.

Zu dieser Zeit ist das Koppelglied 202, durch welches das digitale Voltmeter 46 mit dem Kartenlocher 203 verbunden ist, durch die Nockenscheibe 169 gesperrt, die den Schalter 204 mit dem Kontakt 205 in Eingriff hält. Das Koppelglied 202 ist somit vom Beginn des Motorzyklus an gesperrt, wie durch die Stellung des Schalters 204 im Zeitdiagramm angedeutet ist.
Docket FI 968 093 009828/1792

BADORIOINAt

Diese Sperre des Koppelgliedes 202 während der Messung durch das Voltmeter 46 bewirkt, daß vom Kartenlocher 203 verursachte elektrische Störungen die Messung des digitalen Voltmeters 46 nicht beeinflussen können. Dadurch wird eine genauere Messung des Flächenwiderstandes des Meßobjekts 31 erreicht.

Nachdem der Schalter 199 mit dem Kontakt 201 für ein bestimmtes Intervall in Eingriff gehalten wurde, während welchem der Spannungsabfall am Potentiometer 187 durch das digitale Voltmeter 46 abgelesen wurde, bringt die Nockenscheibe 170 den Schalter 199 in Eingriff mit dem Kontakt 200, um das Voltmeter 46 wieder zu sperren.

Gleichzeitig bringt die Nockenscheibe 169 den Schalter 204 mit dem mit dem Koppelglied 202 verbundenen Kontakt 206 in Eingriff. Da der Schalter 204 innerhalb des Koppelgliedes 202 geerdet ist, bewirkt die Verbindung des Schalters 204 mit dem Kontakt 206, daß das Koppelglied 202 erregt wird, wobei die vom Voltmeter 46 abgelesenen Werte in den Kartenlocher 203 übertragen werden und die vom Voltmeter 46 abgelesenen Werte in eine Karte gestanzt werden.

Gleichzeitig mit dem Ineingriffkommen des Schalters 204 mit dem Kontakt 206 durch die Nockenscheibe 169 bringt die Nockenscheibe 173 den Schalter_tl76 mit dem Kontakt ISO in Eingriff._; Dadurch wird die Stromquelle 48 kurzgeschlossen und ein weiterer Stromfluß durch das Potentiometer 187 verhindert.

Kurz danach wird der Schalter 204 durch die Nockenscheibe 169 vom Kontakt 206 gelöst und, wie in Fig. 11 dargestellt, mit dem offenen Kontakt 205 in Eingriff gebracht. Das Koppelglied 202 verbindet demnach das digitale Voltameter 46 mit dem Kartenlocher 203 nur während eines kurzen Intervalls, in welchem die im Voltmeter iß gemessene Spannung übertragen wird»

Gleichzeitig mit der Bewegung des Schalters 2O4 zum offenen Kontakt 205 wird der Schalter 184 durch die Nockenscheibe 174 Docket FI 968 093 00 9 828/1792

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vom Schalter 186 abgetrennt und mit dem Schalter 185 in Eingriff gebracht und der Schalter 190 wird durch die Nockenscheibe 175 vom Kontakt 191 gelöst und mit dem mit der Leitung 188 verbundenen Kontakt 207 in Eingriff gebracht. Als Folge dieser Maßnahme wird der Stromfluß durch das Potentiometer 187 umgekehrt.

Während der Zeit des umgekehrten Stromflußes durch das Potentiometer 187 hält die Nockenscheibe 173 den Schalter 176 in Eingriff mit dem Kontakt 180, um den Kurzschluß der Stromquelle 48 fortzusetzen. Somit wird der Schalter 176 durch die Nockenscheibe 173 so lange <=nicht wieder in Eingriff mit dem offenen Kontakt 177 gebracht, bis der Strom durch das Potentiometer 187 und das Meßobjekt 31 in umgekehrter Richtung eine bestimmte Zeit lang geflossen ist.

Nachdem der Strom durch das Potentiometer ,187 und das Meßobjekt 31 infolge der umschaltung der Schalter 184 und 190 umgekehrt worden ist, wird der Schalter 176 wieder mit dem offenen Kontakt 177, wie in Fig. 11 dargestellt, in Eingriff gebracht. Dann wird der Schalter 190 von der Nockenscheibe 170 mit dem Kontakt 201 in Eingriff gebracht und dadurch das digitale Voltmeter 46 wieder angeschaltet.

Der in diesem Falle auftretende Spannungsabfall muß demjenigen, der bei der umgekehrten Stromrichtung im Potentiometer 187 auftrat, genau entsprechen. Dies ist notwendig, um sicherzustellen, daß ein guter Kontakt vorhanden ist. Wenn der Kontakt nicht gut ist, kann der zu ermittelnde Flächenwiderstand des Meßofajekts 31 nicht in einem Meßzyklus ermittelt werden» Dieser Meßzyklus wäre somit wertlos.

Die Ermittlung eines guten Kontaktes durch die Sonde 29 ist jedoch nur erforderlich, wenn eine neue Sonde in die Prüfspitze 26 eingesetzt wird. Wenn die erforderliche Kraft, mit welcher die neueingesetzte Sonde mit dem Meßobjekt in Eingriff kommen muß durch Justieren des Gewichts 38 der Prüfspitze 26 einmal festgestellt ist, ist es nicht mehr notwendig, weitere Justie-Docket FI 968 093 Ö Q 9 8 2 8 /17 9 2

rungen vorzunehmen, da ein guter Kontakt mit dem Meßobjekt 31 immer vorhanden ist, wenn nicht die Sonde bricht oder das Meßobjekt 31 aus vollständig anderem Material besteht.

Wenn beispielsweise von Silizium auf Germanium gewechselt wird, ist es notwendig die Anpresskraft wesentlich zu verringern, da Germanium viel weicher ist und der für Silizium geeignete Anpressdruck ausreichen würde, um eine Germaniumschicht vollständig zu durchdringen. ₌ ,

Wenn das digitale Voltmeter 46 den Spannungsabfall am Potentiometer 187 festgestellt hat, wird der Schalter 199 durch die Nockenscheibe 170 wieder mit dem Kontakt 200 in Eingriff gebracht und das Voltmeter 46 gesperrt. Gleichzeitig bringt die Nockenscheibe 169 den Schalter 204 in Eingriff mit dem Kontakt 206 und erregt das Koppelglied 202, um die abgelesene Spannung auf den Kartenlocher 203 zu übertragen.

Gleichzeitig mit dem Ineingriffbringen des Schalters 204 mit dem Kontakt 206 wird durch die Nockenseheibe 173 der Schalter 176 mit dem Kontakt 180 in Eingriff gebracht. Dadurch wird die Stromquelle 48 wieder kurzgeschlossen und der Stromfluß durch , das Potentiometer 187 unterbunden.

Am Ende des Intervalls, in welchem das Koppelglied 202 das Voltmeter 46 mit dem Kartenlocher 203 verbindet, bringt die Nockenscheibe 169 den Schalter 204 erneut vom Kontakt 206 mit dem offenen Kontakt 205 in Eingriff. Zu diesem Zeitpunkt ist' der Schalter 184 durch die Nockenscheibe 174 außer Eingriff mit dem Kontakt 185 und in Eingriff mit dem Kontakt 186 gebracht und der Schalter 190 ist von der Nockenscheibe 175 außer Eingriff mit dem Kontakt 207 und in Eingriff mit dem Kontakt 191 gebracht. Somit wird die Richtung des Stromes von der Stromquelle 48 wiederum umgekehrt wenn der Schalter 176 in Eingriff mit dem Kontakt 180 kommt.

Gleichzeitig mit der Umschaltung der Schalter 184 und 190 durch Docket FI 968 093 009 8 28/1702

BAD ORf(SlNAL '

die Nockenscheiben 174 und 175 wird der Schalter 193 durch die Nockenscheibe 182 vom Kontakt 194 abgehoben und in Eingriff mit dom mit der Leitung 45 verbundenen Kontakt 208 gebracht. Gleichzeitig mit der umschaltung des Schalters 193 wird der Schalter

196 durch die Nockenscheibe 171 außer Eingriff mit dem Kontakt

197 und in Eingriff mit dem über die Leitung 49 mit der Sonde 30 verbundenen Kontakt 209 gebracht. Wenn die Schalter 193 und 196 die Positionen wechseln, wird das digitale Voltmeter 46 mit der Sonde 49 und der Sonde 30 verbunden. Diese Verbindung erfolgt im Nebenschluß zum Potentiometer 187 und dem Widerstand der Leitung 188.

Wenn somit die Schalter 193 und 196.mit den Kontakten 208 und 209 in Eingriff kommen, tastet das Voltmeter 46 den Spannungsabfall innerhalb des Materials des Meßobjekts 31 ab, der üb^er die Sonden 28 und 29 durch das Meßobjekt fließt. Selbstverständlich muß das Voltmeter 46 zu diesem Zeitpunkt eingeschaltet sein.

Wenn die Nockenscheibe 173 wiederum den Schalter 176 vom Kontakt 180 abhebt und mit dem offenen Kontakt 177 in Eingriff bringt, fließt Strom in einer Richtung durch das Meßobjekt 31 infolge des Stromflußes durch die Leitungen 188 und 47. Nachdem dieser Strom während einer bestimmten Zeit geflossen ist, wird das digitale Voltmeter 46 wieder eingeschaltet mit Hilfe der Nockenscheibe 170, die-den Schalter 199 mit dem Kontakt 201 in Eingriff bringt. Zu dieser Zeit ist das Koppelglied 202, wie aus dem Zeitdiagramm in Fig. 11 ersichtlich, gesperrt.

Während der Erregung des Voltmeter 46 wird der Spannungsabfall in einem Punkt des Materials des Meßobjekts 31 gemessen, mit dem die Sonde 29 im Kontakt steht. Da der größte Teil des Spannungsabfalls unterhalb der Sonde 29 auftritt, ist es? um den korrekten Spannungsabfall su erhalten? lediglich erforderlich, die Sonde 30 von der Sonde 29 iss einem. Abstand anzuordnen *> d@r größer ist als der setefashe effektive -Radius des Kontakts der Sonde 29. Dias hat seine Ursache darin* daß ungefähr 99 % Docket. FI 968 093 -009828/1792

^bad

des rait dem Stromfluß durch die Sonden 28 und 29 verbundenen Spannungsabfalls im Meßobjekt 31 unterhalb der Flächenwiderstands-Sonde 29 auftritt.

Nach einer bestimmten Zeit wird das Voltmeter 46 durch die Nockenscheibe 170 abgeschaltet, die den Schalter 199 vom Kontakt 201 abhebt und mit dem Kontakt 200 in Eingriff bringt. Gleichzeitig bewegt die Nockenscheibe 169 den Schalter 204 in Eingriff mit dem Kontakt 206, um das Koppelglied 202 zur übertragung der gemessenen Werte in den Kartenlocher 203 anzuschalten.

In dem Augenblick, in welchem die Nockenscheibe 169 den Schalter 204 mit dem Kontakt 206 in Eingriff bringt, wird der Schalter 176 zum Kurzschließen der Stromquelle 48 mit dem Kontakt 180 durch die Nockenscheibe 173 in Eingriff gebracht. Der Schalter 176 bleibt solange mit dem Kontakt 180 in Eingriff bis die Nockenscheibe 174 den Sehalter 184 vom Kontakt 186 auf den Kontakt 185 und die Nockenscheibe 175 den Schalter 190 vom Kontakt 191 auf den Kontakt 207 umgeschaltet hat. Die Umschaltung der Schalter 184 und 190 bewirkt eine Stromumkehr durch das Meßobjekt 31. Wenn der Schalter 204 vom Kontakt 206 abgehoben wird, um das Koppelglied 202 abzuschalten, schalten gleichzeitig die Nockenscheiben 174 und 175 die Schalter 184 und 190, um den Stromfluß im Meßobjekt 31 umzukehren. Wenn somit der Schalter 176 durch die Nockenscheibe 173 wieder in Eingriff mit dem offenen Kontakt 177'gebracht wird, wird der Kurzschluß der Stromquelle 48 unterbrochen, so daß Strom in entgegesetzter Richtung durch das Meßobjekt 31 fließen kann.

In dem Intervall, in welchem der Schalter 184 den Kontakt 185 und der Schalter 190 den Kontakt 207 schließt, wird das digitale Voltmeter 46 durch die den Schalter 199 in Eingriff mit dem Kontakt 201 bringende Nockenscheibe 170 angeschaltet. Zu dieser Zeit ist das Koppelglied 202 gesperrt, da es vom Zeitpunkt der Umkehr des Stromflußes her gesperrt war.

Nach einem bestimmten Zeitintervall, in welchem das Voltmeter Docket FI 968 093 0 0 9 8 2 8/1792

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erregt ist, bringt die Nockenscheibe 170 den Schalter 199 mit dem Kontakt 200 in Eingriff und sperrt das Voltmeter 46. 2u diesem Zeitpunkt ist der Schalter 204 im Eingriff mit dem Kontakt 206 und das Koppelglied 202 ist erregt, um die Meßwerte des Voltmeters 46 auf den Kartenlocher 203 zu übertragen*

Nach der Übertragung der Meßwerte bringt die Nockenscheibe 167 den Schalter 161 wieder außer Eingriff mit dem Kontakt 162 und in Eingriff mit dem offenen Kontakt 210. Dadurch wird der Motor ' 163 sofort angehalten, da der Stromkreis zur Wechselspannungsquelle 152 unterbrochen ist.

Der Motor 163 stoppt nach dem Abschalten infolge seines Drehmoments in einer Stellung, in welcher die Nockenscheibe 144 den Schalter 184 in Eingriff mit dem Kontakt 186 und die Nockenscheibe 185 den Schalter 190 in Eingriff mit dem Kontakt 191 gebracht hat. Ebenso hat schon vor der Vollendung des Zyklus _} im Zeitpunkt der Abschaltung des Motors 163 die Nockenscheibe 173 den Schalter 176 in Eingriff mit dem Schalter 180 gebracht und die Stromquelle 48 kursgeschlossen.

Bei der Abschaltung des Taktgebermotors 163 wird auch das Koppelglied 202 wieder gesperrt mittels der Nockenscheibe 169·* die den Schalter 204 mit dem offenen Kontakt 205 verbindet„ Auf diese Weise ist keinerlei Verbindung zwischen dem Voltmeter 46 und dem Kartenlocher 203 vorhanden, während der Zeit, in welcher der Motor 163 nicht erregt ist.

Während der Zeit, in welcher die Sonden 28 bis 30 mit dem Objekt 31 in Eingriff sind, und der Mikrosehalter 121 mit Kontakt 151 in Eingriff steht, ist der Strom durch das Glsishstromrelais 150 infolge' des Widerstandes 158 niefot ausreichend, um dieses Relais nieder au erregen. Solaage die Sonden 28 bis 30 abgesenkt sind^ kaaas, durch dem durch das Relais 159 fI±©@<aM@n Strom der Kondensator 157 nicht 'wieder aufgeladen ?i@,£<ä<§si_o Die Aufladung dieses Kondensators .ist erst möglich? w©an cli® 28 bis 30 vom Meßobjekfe abgehoben sind. ■

Docket Fi 968 093 - 009820/1792 ' ' ■ '

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Wenn der Taktgebermotor 163 rotiert, werden über den von der Nockenscheibe 168 gesteuerten Schalter 213 die Lampen 211 und 212 abwechselnd eingeschaltet. (Siehe Zeitdiagramm in Fig. 11.) Der Schalter 166 kann jederzeit von Hand betätigt werden, um durch Umschalten des Schalters 166 vom Kontakt 216 auf den Kontakt 217 den Motor 163 zu stoppen und den Meßzyklus zu unterbrechen. Wenn der Schalter 166 wieder mit dem Kontakt in Eingriff gebracht wird, läuft der Motor 163 wieder an und der Meßsyklus wird von dem Punkt aus, in welchem er unterbrochen wurde, wieder fortgesetzt.

Der Hauptzweck für eine derartige Unterbrechung im Meßzyklus besteht darin, von der Stromquelle 48 durch Änderung ihrer Anschlüsse bei jeder wesentlichen Änderung des Flächenwiderstandes des Meßobjekts 31 Strompegel in Einheiten von 1 oder zu erhalten» Dadurch wird die Berechnung des Flächenwiderstandes vereinfacht. Eine derartige Änderung des Flächenwiderstandes kann sowohl in ein und derselben leitenden Schicht als auch beim Wechsel der Sonden auf eine SeMeht mit anderer Leitfähigkeit auftreten. ■ ' ·

Parallel zur der Wechselspannungsquelle 152 liegt die Lampe 218 zur Anzeige, ob diese Wechselspaanungsquelle eingeschaltet- '

ist» .".

Ö Θ S SJ S/ 1 f S

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Claims (7)

PA T Ei tC A N S P R Ü C HE.

1. Meßeinrichtung zur Bestimmung des Dotierungsprofils eines Meßqbjekts aus Halbleitermaterial, das aus einem unter einem flachen Winkel schräg angeschliffenen Halbleiterplättchen besteht, mit einem verstellbaren Meßtisch zur Aufnahme des Meßobjekts sowie mehreren - vorzugsweise drei - schwenkbaren Prüfspitzen mit daran angebrachten Sonden, die auf das Halbleiterplättchen aufsetzbar sind, gekennzeichnet durch eine mechanische Vorrichtung/ mittels derer die Sonden (28 30) zeitlich nacheinander auf das Halbleiterplättchen (31) aufsetzbar sind, durch eine Einstellvorrichtung für die Auflagedrucke der einzelnen Sonden (z.B. 29 in Fig. 6) sowie durch eine nockengesteuerte elektrische Schaltvorrichtung (Fig. 10)_; mittels derer die zur Bestimmung des jeweiligen Halbleiterschicht- bzw. Flächenwiderstandes vorgesehenen Stromversorgungs- und Meßgeräte in Abhängigkeit von der Stellung der Sonden nach einem vorbestimmten Meßablaufplan steuerbar sind.

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfspitzen (25 - 27) als rohrförmige Arme (37, Fig. 5 und Fig. 6) ausgebildet sind, innerhalb derer sich ein Gewicht (38) befindet, das auf einer in Lagern (40, 41') geführten Spindel (39) manuell verschiebbar ist, wobei das Gewicht (38) durch eine Längsnut (42) geführt ist, die auf einem innerhalb des Rohrs (37) angeordneten Rohr (43) gleitet.

3. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß zum Abheben bzw. zeitlich versetzten Aufsetzen der Sonden (28 - 30) die Führungsstangen (80 - 82) für die vertikale Bewegung der Prüfspitzen (25 - 27) mit ihrem unteren Ende auf Kurvenflächen (83, 85, 86) gelagert sind, deren Form die AufsetzZeitpunkte bestimmt, wobei die Kurvenflächen auf einer mittels eines Betätigungshebels (91) horizontal schwenkbaren Platte (84) angeordnet sind*

Docket FI 968 093 q q g Q 2 S / 1 7 9 2

BAD

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch drei Prüfspitzen, deren Sonden im aufgesetzten Zustand auf einer Geraden liegen, wobei die Form der Kurvenflächen so gewählt ist, daß zuerst die beiden äußeren Sonden auf dem Halbleiter Meßobjekt aufsetzen.

5. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen mit der die Kurvenflächen (83, 85, 86) tragenden Platte (84) in Verbindung stehenden mechanischen Dämpfer, (101) zur Erzielung einer vibrationsfreien Schwenkbarke.it Platte 484). -

6. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine die Positioniereinrichtung für das Meßobjekt (31) bedeckende^Abdeckhaube (130, Fig. 4 )_y deren. Lager achse gleichzeitig als Betätigungshebel (131) ausgebildet ist> wobei der Betätigungshebel bei abgesenkten Sonden über einen Anschlag (133) an der Nockenplatte (84) gesperrt ist.

7. Meßeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Licht-, Schall- bzw. allgemeinen Strahlenabschirmung der Meßstelle eine mit der Grundplatte (12, Fig. 3) durch ein Scharnier verbundene Gesamtabdeckhaube (140) vorgesehen ist, deren Stellung den Schaltzustand eines den automatischen Meßablauf beeinflussenden Mikroschalters (144, Fig» 10) beeinflußt.

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