DE2636838A1

DE2636838A1 - Semiconductor elements resistivity measuring device - passes current through element and voltage drop is measured by two electrodes

Info

Publication number: DE2636838A1
Application number: DE19762636838
Authority: DE
Inventors: Jiri Dipl Ing Havel; Hans Stut
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-08-16
Filing date: 1976-08-16
Publication date: 1978-02-23

Abstract

The device has a current source for generation of a current (I) in the tested object (O), and a pair of electrodes (e) collecting the voltage drop produced by the current (I) on the object (O) surface along a specified path (s). The voltage drop is measured by a voltmeter. At least one dimension (d) of the object (O), which determines the current distribution and density along the path (s), is measured by a device (1), and the result is applied to a computer which controls a reference element, and/or serves itself as the reference element for a control circuit adjusting current (I) in the object (O), so that a voltage drop is produced, equal to the value of resistivity, averaged over the path (s).

Description

Meßvorrichtung für den spezifischen Widerstand vonMeasuring device for the specific resistance of

Halbleiterkörpern Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrichtung für den spezifischen Widerstand von Halbleiterkörpern mit einer zur Erzeugung eines Meßstroms in dem Meßobjekt dienenden Stromquelle und einem zur Abnahme des durch den Meßstrom an der Oberfläche des Meßob-Jekts längs einer vorgegebenen Strecke s bedingten Spannungsabfalls AU sowie dessen Weitergabe an einen Spannungsmesser dienenden Elektrodenpaar.Semiconductor bodies The invention relates to a measuring device for the specific resistance of semiconductor bodies with a for generating a Measuring current in the device under test serving current source and one to decrease the through the measuring current at the surface of the measuring object along a predetermined distance s caused voltage drop AU as well as its transfer to a voltmeter serving pair of electrodes.

Solche Vorrichtungen werden in der Praxis für die Messung des spezifischen Widerstands von Halbleiterstäben aus Silicium oder Germanium nach der "Zweisondenmessung't gemäß DIN 50 430 und nach der "Viersondenmessung" gemäß DIN 50 431 eingesetzt. Die für die Messung vorgesehenen Halbleiterkörper sind im ersten Fall vorwiegend stabförmig, im zweiten Fall vorwiegend scheibenförmig. Es besteht Interesse, solche Meßorrichtungen zu automatisieren. Mit dieser Aufgabe befaßt sich die vorliegende Erfindung.Such devices are used in practice for the measurement of the specific Resistance of semiconductor rods made of silicon or germanium according to the "two-probe measurement" according to DIN 50 430 and according to the "four probe measurement" according to DIN 50 431 used. the Semiconductor bodies intended for the measurement are predominantly rod-shaped in the first case, in the second case predominantly disc-shaped. There is interest in such measuring devices to automate. This is the object of the present invention.

Für die Messung des spezifischen Widerstands von Halbleiterkörpern nach der bekannten "Zweisonden-MeXmethode" oder "Viersonden-Meßmethode" ist im Interesse einer Vermeidung der Verfälschung des Meßergebnisses wichtig, eine unkontrollierte Welligkeit des Meßstroms zu unterdrücken. Da man gewöhnlich für die Erzeugung des Meßstroms das zur Verfügung stehende Stromnetz heranzieht und die von diesen gelieferte Spannung auf eine Gleichspannung umformt, ist die Unterdrilckung einer kapazitiven Kopplung zwischen der den Meßstrom liefernden Stromquelle und dem sie versorgenden Stromnetz wichtig.For measuring the specific resistance of semiconductor bodies according to the well-known "two-probe MeX method" or "four-probe measuring method" is of interest an avoidance of falsification of the measurement result is important, an uncontrolled one To suppress ripple of the measuring current. Since one is usually responsible for the generation of the Measurement current draws the available power grid and that of these delivered Converted voltage to DC voltage is the suppression of a capacitive one Coupling between the current source supplying the measuring current and that supplying it Power grid important.

Man wird deshalb für eine hoch isolierte Ausgestaltung der den Meßstrom erzeugenden Stromquelle sorgen. Auch dieser Gesichtspunkt wird bei der vorliegenden Erfindung berürksichtigt. One is therefore for a highly isolated design of the measuring current generating power source. This point of view is also used in the present Invention taken into account.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß mindestens eine die für den Wert und/oder die Verteilung der Stromdichte 3 längs der Strecke s maßgebende geometrische Dimension des MeßobJekts messende Vorrichtung zur Beaufschlagung eines Rechners und dieser zur Beaufschlagung des Sollwertgebers und/oder selbst als Sollwertgeber für einen den Wert des Meßstroms J im Meßobjekt einstellenden Regelkreis derart vorgesehen sind, daß sich beim Vorliegen des eingeregelten Meßstroms längs der Strecke s ein Spannungsabfall Au ergibt, der gleich (genauer proportional) dem über die Strecke s gemittelten Wert des spezifischen Widerstands y ist. According to the invention it is provided that at least one for the value and / or the distribution of the current density 3 along the distance s is decisive geometric Dimension of the measuring object measuring device for loading a computer and this to act on the setpoint generator and / or itself as a setpoint generator for a control loop setting the value of the measuring current J in the test object are provided that when the regulated measuring current is present along the path s results in a voltage drop Au that is equal (more precisely proportional) to that across the Distance s is the mean value of the specific resistance y.

Am einfachsten läßt sich die Erfindung überstehen, wenn das Meßob-Jekt ein zylindrischer stabförmiger Halbleiterkristall ist, dessen senkrecht zur Stabachse liegender Querschnitt q dem zufolge überall denselben Wert hat (Zweisonden-Verfahren). Ist der Halbleiter-2 stab kreiszylindrisch mit dem Radius r, so ist q = r#. Erfolgt dann die Zufuhr des Meßstroms J über den Halbleiterstab mittels die gesamten Stirnflächen kontaktierender Elektroden, so stellt sich im Stab eine homogene Stromdichte J und damit auch ein homogenes elektrisches Feld ein, wobei die Richtung der Vektoren parallel zur Stabachse orientiert ist. Der Betrag der Stromdichte j ist dann-duroh J= J/q = der Betrag der elektrischen Feldstärke E durch ~ J = J .9 /q = J . F /r27c und damit der parallel zur Richtung des Stromflusses, also parallel zur Stabachse, längs s gemessene Spannungsabfall 4 U durch A U = J . s .g /q = 3 . J . s/r2m gegeben, wobei die Kreiszahl (= 3,14 ...) ist. Sorgt man nur' dafür, daß der Meßstrom J auf den Wert J5 = K . r/s beziehungsweise = K . q/s eingestellt wird, so wird ersichtlich . U = K . (K = dimensionsbehafteter Proportionalitätsfaktor, zum Beispiel 1 A/m). The easiest way to survive the invention is when the Messob-Jekt is a cylindrical rod-shaped semiconductor crystal, its perpendicular to the rod axis lying cross-section q accordingly has the same value everywhere (two-probe method). If the semiconductor 2 rod is circular-cylindrical with the radius r, then q = r #. He follows then the supply of the measuring current J via the semiconductor rod by means of the entire end faces contacting electrodes, there is a homogeneous current density J and in the rod thus also a homogeneous electric field, with the direction of the vectors is oriented parallel to the rod axis. The magnitude of the current density j is then-duroh J = J / q = the amount of the electric field strength E through ~ J = J .9 / q = J. F / r27c and thus parallel to the direction of the current flow, i.e. parallel to the rod axis, lengthways s measured voltage drop 4 U through A U = J. s .g / q = 3. J. s / r2m given, where the circle number is (= 3.14 ...). One only makes sure that the measuring current J is on the value J5 = K. r / s or = K. q / s is set, it can be seen . U = K. (K = dimensional proportionality factor, for example 1 A / m).

Die für den vorliegenden Fall gemäß der Erfindung vorzusehende Meßvorrichtung muß demzufolge einen den Querschnitt q beziehungsweise den Durchmesser des zu untersuchenden Halbleiterstabes bestimmenden Meßteil aufweisen, den erhaltenen Wert an einen zur Bestimmung des Quotienten q/s zum Beispiel in der Einheit cm oder mm dienenden Rechner weitergeben, der seinerseits über einen entsprechend gesteuerten Generator einen eingeregelten Meßstrom mit der Stärke J = Js liefert.The measuring device to be provided for the present case according to the invention must therefore have the cross-section q or the diameter of the to be examined Semiconductor rod determining measuring part, the obtained value to a for Determination of the quotient q / s, for example in the unit cm or mm pass, which in turn via a correspondingly controlled generator a supplies regulated measuring current with the strength J = Js.

In diesem Zusammenhang kann auf die DT-PS 1 172 370 (VPA 61/1709) hingewiesen Werden. Dort ist eine Einrichtung zum Messen des spezifischen Widerstands eines Längenabschnitts eines stabförmigen Halbleiterkörpers mit beliebiger Funktion seines Querschnitts und spezifischen elektrischen Widerstands über die Stablänge, beruhend auf der Messung des von einem durch den Meßstrom erzeugten Spannungsabfalls,beschrieben, welche durch einen in Querschnittswerten des Prüflinge geeichten, einstellbaren, von einer konstanten Hilfsspannung gespeisten Sollwertspannungsgeber, durch Mittel zum Bilden einer dem Strom im Prüfling proportionalen Istwertspannung, durch einen die Differenz aus Sollwert- und Istwertspannung bildenden Vergleicher und durch ein von diesem gesteuertes Stellglied zum Einregeln des Prtflingsstroms im Sinne einer Erzielung einer konstanten Stromdichte im Meßabschnitt gekennzeichnet ist. Dies bedeutet aber, daß der Meßstrom J sich nicht proportional, sondern reziprok zum Stabquerschnitt bei Vorliegen des Sollwerts der an den Prüfling anzulegenden Meßspannung verhRlt. In this context, DT-PS 1 172 370 (VPA 61/1709) Be advised. There is a facility for measuring resistivity a length of a rod-shaped semiconductor body with any function its cross-section and specific electrical resistance over the length of the rod, based on the measurement of the voltage drop generated by the measuring current, described, which can be adjusted by a calibrated, adjustable, Setpoint voltage generator fed by a constant auxiliary voltage, by means to create an actual value voltage proportional to the current in the test object by means of a the comparator forming the difference between the setpoint voltage and the actual value voltage and through an actuator controlled by this to regulate the DUT current in the sense an achievement of a constant current density in the measuring section is. However, this means that the measuring current J is not proportional, but reciprocal for the rod cross-section when the target value is available for the test item to be applied Measuring voltage

Die Bedeutung der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt Jedoch nicht nur auf dem oben beschriebenen einfachen Ausführungsbeispiel (Zweisondenmessung), sondern auch in der Anwendung auf die g-Messung an scheibenförmigen EIalbleiterkörp2rn und dem Viersonden-Meßverfahren. Hierin müssen die obigen Betrachtungen Jedoch etwas verallgemeinert werden.However, the significance of the device according to the invention does not lie only on the simple embodiment described above (two-probe measurement), but also in the application to the g-measurement on disk-shaped semiconductor bodies and the four-probe measurement method. The above considerations, however, have something to do with this to be generalized.

Der mittels Stromzuführungselektroden dem Meßobjekt zugeführte Meßstrom J ruft in dem Meßobjekt eine Stromdichte 3 hervor, die durch ein Vektorfeld gegeben ist. Wählt man zwischen den beiden Zuführungselektroden eine beliebige Querschnittsfläche Q, so ist bekanntlich das über Q genommene Integral 3J . dq J.The measuring current supplied to the test object by means of current supply electrodes J causes a current density 3 in the measurement object, which is given by a vector field is. If you choose any cross-sectional area between the two supply electrodes Q, then, as is well known, the integral taken over Q is 3J. dq J.

Ferner gilt zwischen dem auf Grund des Stromflusses im Inneren des MeßobJekts entstandenen elektrischen Feldes und dem J-FzldProportionalität, wobei der Proportionalitätsfaktor der spezifische Widerstand g ist, also 1 E . 3, wobei E die elektrische Feldstärke und 3 den Vektor der Stromdichte bedeutet. Für den Spannungsabfall längs der Strecke s gilt somit Nach den Mittelwertsätzen folgt aus (1) wobei g der Mittelwert des spezifischen Widerstands ,längs der Strecke s ist. Ist der spezifische Widerstand überall im Prüfling konstant, so gilt J Außerdem gilt (3) = = . dq.Furthermore, between the electric field created due to the current flow inside the object to be measured and the J-Fzldproportionality, the proportionality factor is the specific resistance g, i.e. 1 E. 3, where E is the electric field strength and 3 is the vector of the current density. The following applies to the voltage drop along the distance s According to the mean value theorems it follows from (1) where g is the mean value of the resistivity along the distance s. If the specific resistance is constant everywhere in the test item, then J also applies (3) = =. dq.

Aus (2) folgt, daß der Meßstrom auf einen Wert einzuregeln ist, für den das Integral jj . ds den Wert "1" erhält, Die Verknüpfung der Gleichungen (2) und (3) liefert eine Beziehung der Form (4) # U = # . α . J, wobei der Faktor oi ersichtlichunabhängig von dem Wert des spezifischen Widerstands 5 und dem eingestellten Meßstrom J lediglich die rein geometrischen Verhältnisse des Prüflinge und der Anordnung der Stromzuführungselektroden und Meßelektroden an der Oberfläche des Prüflinge zum Ausdruck bringt. Er ist aus den gemessenen Dimensionen auf rechnerische oder sonstige Art, zum Beispiel durch eine entsprechend ausgelegte elektrische Schaltung, zu ermitteln.From (2) it follows that the measuring current is to be regulated to a value for which the integral jj. ds receives the value "1", the combination of equations (2) and (3) gives a relationship of the form (4) # U = #. α. J, where the factor oi can be seen regardless of the value of the specific resistance 5 and the one set Measuring current J only shows the purely geometric relationships between the test object and the arrangement the power supply electrodes and measuring electrodes on the surface of the test object expresses. He is from the measured dimensions to computational or other type, for example through an appropriately designed electrical circuit, to investigate.

Der Meßstrom J ist demzufolge so einzuregeln, daß sein Sollwert j5 durch die Beziehung gegeben ist.The measuring current J is therefore to be regulated in such a way that its nominal value j5 is given by the relationship given is.

Die Beziehung (4) spielt vor allem bei Messungen nach DIN 50 431 eine Rolle. Hier werden auf der ebenen Oberfläche einer Halbleiterscheibe oder längs der ManteLlinie eines Halbleiterstabes vier den Halbleiterkörper punktförmig kontaktierende Elektroden angebracht. Die beiden äußeren Elektroden dienen der Zufuhr des Meßstroms J, an den beiden mittleren Elektroden, die im Abstand s voneinander angeordnet sind, wird # U abgenommen. Zu bemerken ist, daß in der Praxi die vier Elektroden stets in einer Geraden auf der Halbleiteroberfläche und äquidistant mit Abstand s auch an der ebenen Oberfläche eines scheibenförmigen Halbleiterkörpers angeordnet werden. Die für diese Fälle ermittelten Beziehungen für den spezifischen Widerstand entsprechen der Form (4). Sie sind: (5) Q ÄU . 2s#. G(d/fi)/J für Anordnungen mit größerem Verhältnis d/s und (6) g U .Tt, . d . F(d/s)/Jln 2 für Anordnungen mit kleinerem d/s. d ist die Dicke der Scheibe.The relation (4) is particularly important for measurements according to DIN 50 431 Role. Here are on the flat surface of a semiconductor wafer or along the ManteLlinie of a semiconductor rod four the semiconductor body point-shaped contacting electrodes attached. The two outer electrodes are used for supply of the measuring current J, at the two middle electrodes, which are at a distance s from one another are arranged, # U is removed. It should be noted that in practice the four Electrodes always in a straight line on the semiconductor surface and equidistant with it Distance s also on the flat surface of a disk-shaped semiconductor body to be ordered. The relationships determined for these cases for the specific Resistance correspond to the form (4). They are: (5) Q ÄU. 2s #. G (d / fi) / J for orders with a larger ratio d / s and (6) g U .Tt,. d. F (d / s) / Jln 2 for arrangements with smaller d / s. d is the thickness of the slice.

Die Korrekturfaktoren sind mittels bekannter Formeln zu berechnen oder veröffentlichten Tabellen beziehungsweise Diagrammen (zum Bei spiel auf Seite 4 und 5 der genannten Norm DIN 50 431 entnehmbar. Für d/s >3,5 ist G(d/s) gleich 1, für d # 0,5 s ist F(d/s) gleich 1). Man hat also in diesen Fällen (5a) /a. 2 . s . G(d/s) - 1 (6a) li td F(d/s)/ln2 - X, Die Aufgabe einer Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es nun, aus den durch den Elektrodenabstand s auf der Oberfläche des Meßob-Jekts und der gemessenen Dicke der Halbleiterscheibe einen Meßgleichstrom J zu erzeugen, der der Beziehung J ~ K 1 genügt. Es ist nun Aufgabe der weiteren Erfindung hierfür geeignete Maßnahmen anzugeben.The correction factors are to be calculated using known formulas or published tables or diagrams (for example on page 4 and 5 of the named standard DIN 50 431 can be found. For d / s> 3.5, G (d / s) is the same 1, for d # 0.5 s, F (d / s) equals 1). So in these cases one has (5a) / a. 2 . s. G (d / s) - 1 (6a) li td F (d / s) / ln2 - X, the task of a device according to the invention is now based on the electrode spacing s on the surface of the measuring object and the measured thickness of the semiconductor wafer a measuring direct current J that satisfies the relation J ~ K 1. It is now the task of the others Invention to specify suitable measures for this.

Da leider einer beliebigen Verkleinerung des Abstandes s der Meßelektroden auf der Halbleiteroberfläche Schwierigkeiten, vor allem auf dem Gebiet der mechanischen Realisierung, im Wege stehen, lassen sich häufig die Korrekturfaktoren F und G nicht ausschalten.Unfortunately, there is an arbitrary reduction in the distance s between the measuring electrodes on the semiconductor surface difficulties, especially on the In the area of mechanical implementation, the correction factors can often stand in the way Do not switch off F and G.

Es gibt Jedoch nach Aussage der genannten Normenschrift Möglichkeiten, sie zu berechnen. Damit steht dieser Weg auch für die Ermittlung vonot und damit des Sollwerts Js des Meßstroms offen. Damit ergibt sich eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung gemaß der Erfindung.However, according to the aforementioned standard, there are possibilities to calculate them. This way also stands for the determination of ot and thus of the setpoint Js of the measuring current open. This results in a first embodiment a device according to the invention.

Sie wird an Hand von Fig. 1 erläutert. Zur Beschreibung weiterer Varianten dienen die Fig. 2 und 3.It is explained with reference to FIG. 1. To describe further variants FIGS. 2 and 3 serve.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Variante einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird eine das Meßobjekt darstellende Halbleiterscheibe 0 nach dem Einbringen in die Apparatur mittels eines Meßfühlers nach der beziehungseise den für die Ermittlung des Geometriefaktors erforderlichen Dimensionen untersucht. Im Beispiel fall handelt es sich um die Ermittlung der Dicke d der Halbleiterscheibe 0, die zum Beispiel optisch, aber auch elektrisch gemessen werden kann. Vorteilhaft sind zum Beispiel induktive Weggeber, die von dem mechanischen Teil des Meßfühlers beaufschlagt sind.In the variant of a device shown in FIG. 1 according to FIG The invention is a semiconductor wafer 0 representing the test object after it has been introduced into the apparatus by means of a sensor according to the relationship for the determination the dimensions required by the geometry factor are investigated. In the example case is it is about determining the thickness d of the semiconductor wafer 0, for example can be measured optically, but also electrically. For example, are advantageous inductive displacement transducers which are acted upon by the mechanical part of the sensor.

Der Meßfühler 1 gibt den Analogwert der gemessenen Dimension d über einen Analogdigitalwandler 2 an den Rechner 3, der mit Hilfe bekannter Formeln aus dem Zahlenwert von d den Geometriefaktor d und den als Sollwert Js zu verwendenden Reziprokwert von CLberechnet und den erhaltenen Wert für die Dauer der -Messung im Speicher 4 zur Verfügung hält.The sensor 1 transmits the analog value of the measured dimension d an analog-to-digital converter 2 to the computer 3, which with the help of known formulas the numerical value of d, the geometry factor d and the setpoint Js to be used Reciprocal value of CL calculated and the value obtained for the duration of the measurement holds available in memory 4.

Für die eigentliche Messung sind die Elektrodenpaare E für die Zuführung des Meßstroms und e für die Abnahme des Spannungsabfalls d u an die Halbleiterscheibe O gelegt. Einzelheiten über die Ausgestaltung der Elektroden E und e sind allgemeiner Stand der Technik und brauchen deshalb hier nicht mehr aufgeführt zu werden.For the actual measurement, the electrode pairs E are for the feed of the measuring current and e for the decrease in the voltage drop d u across the semiconductor wafer O laid. Details of the design of electrodes E and e are more general State of the art and therefore no longer need to be listed here.

Die Stromzuführungselektroden E erhalten den insbesondere als Gleichstrom ausgebildeten Meßstrom J von einer Spannungsquelle 7, insbesondere Gleichspannungsquelle, über ein elektronisches Potentiometer 6, das zugleich als Istwertmesser für den über die Elektroden E fließenden elektrischen Strom ausgestaltet ist. Zu diesem Zweck wird der von der Stromquelle 7 gelieferte Meßstrom über einen Meßwiderstand Ri geführt und der auftretende Spannungsabfall RiJ über einen entsprechenden Wandler 5 in digitaler Form dem Rechner 3 zugeleitet. Dort wird der Jeweils festgestellte Wert der Stromstärke des Meßstroms mit dem gespeicherten Wert von Js verglichen und die jeweils festgestellte Regelabweichung nach Umwandlung in eine elektrische Steuerspannung über den Wandler 8 an das elektrische Potentiometer 6 im Sinne einer Verminderung der Regelabweichung Js - J gelegt.The power supply electrodes E receive the in particular as direct current formed measuring current J from a voltage source 7, in particular a DC voltage source, via an electronic potentiometer 6, which also functions as an actual value meter is designed for the electrical current flowing through the electrodes E. to For this purpose, the measuring current supplied by the current source 7 is passed through a measuring resistor Ri out and the occurring voltage drop RiJ over a corresponding converter 5 fed to the computer 3 in digital form. There the respective person is determined The value of the amperage of the measuring current is compared with the stored value of Js and the system deviation determined in each case after conversion into an electrical one Control voltage via the converter 8 to the electrical potentiometer 6 in the sense of a Reduction of the control deviation Js - J placed.

Eine vereinfachte Schaltskizze für ein solches elektronisches otentiometer 6 ist in Fig. 1 dargestellt. Wesentlich sind die beiden Transistoren T1 und T2 in einer die Elektroden E parallel überbrückenden Spannungsteiler-Schaltung, die durch den Widerstand R5 und die Zenerdiode D gegeben ist. Da die Wirkungsweise und der Aufbau einer solchen Schaltung an sich bekannt sind, kann auf entsprechende Literaturstellen, zum Beispiel "Funkschau", Sept. 1969, Seiten 1767 bis 1774, hingewiesen werden.A simplified circuit diagram for such an electronic potentiometer 6 is shown in FIG. The two transistors T1 and T2 in are essential a voltage divider circuit bridging the electrodes E in parallel, through the resistor R5 and the zener diode D is given. Since the mode of action and the Structure of such a circuit are known per se, can be referenced to the corresponding literature, for example "Funkschau", Sept. 1969, pages 1767 to 1774, should be referred to.

Das Wesen der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht also darin, daß mindestens ein Meßfühler 1 zur Abnahme des Zahlenwerts für die zur Berechnung des Geometriefaktors cc beziehungsweise des Sollwerts für den Meßstrom benötig;te Dimension d an dem Meßobjekt vorgesehen, daß ferner ein von dem Meßfühler beaufschlagter Computer 3 derart programmiert ist, daß er aus dem Zahlenwert von d den Sollwert J5 des anzuwendenden Meßstromsberechnet und für die Dauer des Meßvorgangs speichert, daß ferner der von einer Spannungsquelle 7 gelieferte Meßstrom J über ein elektronisches Stellglied 6 und einen den Istwert des Meßstroms J feststellenden Strommesser (im Beispielsfall den Widerstand Ri) an die Stromzuführungselektroden E und damit an das Meßobjekt gelegt ist, daß außerdem der von dem Strommesser gelieferte Wert für die Stärke des über die Elektroden E fließenden Meßstroms J als Istwert an den als Vergleichsglied ausgebildeten Computer 3 geht und daß schließlich der von dem Computer ermittelte Wert für die Regelabweichting zur Steuerung des Stellgliedes (elektronisches Potentiometer 6) im Sinne einer Verminderung der Regelabweichung vorgesehen ist.The essence of the embodiment shown in Fig. 1 for a device according to the invention thus consists in that at least one sensor 1 for acceptance the numerical value for the calculation of the geometry factor cc or des Setpoint value required for the measuring current; th dimension d is provided on the test object that Furthermore, a computer 3 acted upon by the sensor is programmed in such a way that that it calculates the nominal value J5 of the measuring current to be applied from the numerical value of d and stores for the duration of the measuring process that also that of a voltage source 7 supplied measuring current J via an electronic actuator 6 and the actual value of the measuring current J determining the ammeter (in the example the resistance Ri) is placed on the power supply electrodes E and thus on the DUT that also the value supplied by the ammeter for the strength of the over the electrodes E flowing measuring current J as actual value to the as comparison element trained Computer 3 goes and that finally the value determined by the computer for the Control deviation for controlling the actuator (electronic potentiometer 6) in the sense of a reduction of the control deviation is provided.

Ergänzend kann noch zu der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung bemerkt werden, daß gegebenenfalls das Meßobjekt in einer Umgebung mit konstant gehaltener Temperatur gehalten wird, um die Temperaturabhängigkeit des spezifischen Widerstands des Halbleitermaterials zu berücksichtigen. Ferner wird die Anordnung zweckmäßig so ausgestaltet, daß der Speicher 4 den gespeicherten Sollwert 5 automatisch beim Losen der Elektroden E von dem Meßobjekt löscht.In addition, the device shown in FIG. 1 can also be noted be that, if necessary, the test object in an environment with a constant Temperature is kept to the temperature dependence of the resistivity of the semiconductor material must be taken into account. Furthermore, the arrangement becomes appropriate designed so that the memory 4, the stored target value 5 automatically when Loose the electrodes E from the measurement object erases.

Der gesuchte Meßwert von , also der Spannungsabfall A U wird über die Elektroden e abgenommen und an einen Auswerter 9, zum Beispiel einem Spannungsmesser, weitergeleitet.The desired measured value of, i.e. the voltage drop A U, is over the electrodes e removed and sent to an evaluator 9, for example a voltmeter, forwarded.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform dargestellt. Hier besteht der Versorgungskreis für den Meßstrom J ebenfalls aus einer Gleichspannungsquelle 7, einem elektronischen Potentiometer 6 als Stellglied für den Meßstrom j, der über die Stromzuführungselektroden E an das PrüfobJekt 0, also eine Halbleiterscheibe oder einen Halbleiterstab, gelegt wird. Zur Abnahme des Spannungsabfalls AU und damit des Wertes für den spezifischen Widerstand im Bereich der Elektroden E dienen die Elektroden e und ein Auswerter 9, sodaß auch in dieser Beziehung Übereinstimmung mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung gegeben ist. Schließlich ist auch noch im Stromkreis für den Meßstrom ein den Istwert des Meßstroms feststellender Regelfühler, wieder in Gestalt eines Festwiderstands Ri, gegeben, der Jedoch hier unmittelbar auf ein Vergleichsglied, den Diskriminator 13, als Istwertgeber arbeitet.In Fig. 2, a second embodiment is shown. Here is the supply circuit for the measuring current J also from a direct voltage source 7, an electronic potentiometer 6 as an actuator for the measuring current j, which is about the power supply electrodes E to the test object 0, so a semiconductor wafer or a semiconductor rod. To decrease the voltage drop AU and so that the value for the specific resistance in the area of the electrodes E are used the electrodes e and an evaluator 9, so that agreement in this respect as well with the device shown in Fig. 1 is given. Finally there is also In the circuit for the measuring current, a control sensor that determines the actual value of the measuring current, again in the form of a fixed resistor Ri, given here, however, directly on a comparison element, the discriminator 13, works as an actual value transmitter.

Als Sollwertgeber dient ein elektronischer Speicher, insbesondere ROM-Speicher 11, in welchem die Istwerte für den Meßstrom J beziehungsweise im vorliegenden Fall für die Spannung JSRi in Abhangigkeit von der Dicke d der Halbleiterscheibe 0 oder einer sonstigen kritischen Dimension gespeichert sind. Um sie abzurufen, wird der mittels des Meßfühlers 1 ermittelte und in einen elektrischen Analogwert, insbesondere Spannungswert, zur Verfügung gestellte Zahlenwert für den jeweils ermittelten Wert von d über einen Dekoder 10 an den Speicher 11 geleitet. Der von dem Speicher 11 nach Anlieferung des gemessenen Wertes von d ausgespuckte Sollwert von RjJs wird nach Umwandlung in eine elektrische Spannung durch den Digital-Analogwandler 12 an den Diskriminator 13 als Istwert gegeben, um dort mit dem jeweils vorliegenden Sollwert von RiJ unter Feststellung der Jeweiligen Regelabweichung a verglichen zu werden. Die Regelabweichung A wird über einen Verstärker 14 im Sinne einer Verminderung der Regelabweichung A über das Stellglied 6, zum Beispiel einem elektronischen Potentiometer entsprechend Fig. 1, zur Regelung des Meßstroms J verwendet. Der Auswerter 9 ist sowohl im Falle einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 als auch in diesem Falle so beschaffen, daß er den nach dem Abklingen der Regelschwingungen sich einstellenden Endwert von? beziehungsweise registriert.An electronic memory, in particular, serves as a setpoint generator ROM memory 11, in which the actual values for the measuring current J or in the present Case for the voltage JSRi as a function of the thickness d of the semiconductor wafer 0 or some other critical dimension are stored. To retrieve them the determined by means of the sensor 1 and converted into an electrical Analog value, in particular voltage value, numerical value provided for each determined The value of d is passed to the memory 11 via a decoder 10. The one from the store 11 after delivery of the measured value of d, the target value of RjJs spat out becomes after conversion into an electrical voltage by the digital-to-analog converter 12 given to the discriminator 13 as an actual value to be there with the respectively present Setpoint of RiJ compared with determination of the respective control deviation a to become. The control deviation A is calculated via an amplifier 14 in the sense of a reduction the control deviation A via the actuator 6, for example an electronic potentiometer corresponding to FIG. 1, used to regulate the measuring current J. The evaluator 9 is both in the case of a device according to FIG. 1 and in this case, that he adjusts the final value of? or registered.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird an Hand der Fig. 3 nun näher beschrieben.A particularly advantageous embodiment of a device according to the invention will now be described in more detail with reference to FIG.

Sie ist insbesondere auf die Viersonden-Meßmethode zugeschnitten.It is especially tailored to the four-probe measurement method.

Auch in diesem Fall wird der Geometrie-Korrekturvaktor X ermittelt. Im Gegensatz zu den in Fig. 1 und Fig. 2 beschriebenen Ausführungsformen wird jedoch hier dieser nicht unmittelbar als Sollwert verwendet, sondern der Quotient zwischen dem Istwert des Meßstroms J und dem Faktor oC gebildet, beziehungsweise eine hierzu proportionale Spannung V abgeleitet, die dann mit einer fest vor gegebenen Referenzspannung Vref in einem Komparator 25 verglichen wird. Der Istwert des Meßstroms wird durch die Regelung so lange geändert, bis die genannte Spannung V gleich der Referenzspannung Vref (die vorzugsweise durch eine fest vorgegebene Spannungsquelle erzeugt und bei allen Messungen unverändert eingesetzt wird), geworden ist.The geometry correction factor X is also determined in this case. In contrast to the embodiments described in FIGS. 1 and 2, however here this is not used directly as a setpoint, but the quotient between the actual value of the measured current J and the factor oC, or one for this proportional voltage V derived, which then with a fixed before given reference voltage Vref is compared in a comparator 25. The actual value of the measuring current is given by the regulation changed until the said voltage V equals the reference voltage Vref (which is preferably generated by a fixed voltage source and at is used unchanged for all measurements).

Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung wird der von dem Dikkenmesser 1 ermittelte Wert von d in Form einer elektrischen Spannung zur Steuerung eines Impulsgenerators 15 verwendet, der eine Impulsfolge mit einer dem Jeweils ermittelten Wert von d analogen, insbesondere proportionalen Frequenz erzeugt. Anstelle des Impulsgenerators kann vorteilhafterweise auch ein Spannungsfrequenzwandler 15 eingesetzt werden. Die am Ausgang des Impulsgeneratorsbeziehungsweise Spannungsfrequenzwandlers 15 erscheinende Spannung wird in einem programmierbaren Frequenzteiler 16 mit dem vorgegebenen Abstand der Meßsonden (also der Elektroden e usw.) dividiert, so daß am Ausgang von 16 eine periodische Wechselspannung erscheint, deren Frequenz f gleich dem Quotienten d/s ist. Die auf ein vorgegebenes ZeitinterTall At fallende Zahl der durch diese Wechselspannungen gegebenen Spannungsimpulse wird in einem entsprechenden Impulszähler 17 nachgeschalteten Dekoders 18 zur Adressierung eines Speichers, zum Beispiel PROM-S-veicher, gegeben.In the device shown in Fig. 3 of the thickness knife 1 determined value of d in the form of an electrical voltage for controlling a Pulse generator 15 used, which determined a pulse train with a respective Value of d analog, generated in particular proportional frequency. A voltage-frequency converter can advantageously also be used instead of the pulse generator 15 can be used. The one at the output of the pulse generator or voltage frequency converter 15 appearing voltage is in a programmable frequency divider 16 with the predetermined distance of the measuring probes (ie the electrodes e etc.) divided so that a periodic alternating voltage appears at the output of 16, the frequency of which is equal to f is the quotient d / s. The number that falls within a given time interval At the voltage pulses given by these alternating voltages are converted into a corresponding Pulse counter 17 downstream decoder 18 for addressing a memory, for Example PROM-S-distributor, given.

Dieser Speicher 19 enthält - in Abhängigkeit vom Quotienten d/s gespeichert - mindestens einen der beiden in den Beziehungen (5) beziehungsweise (6) angegebenen Korrekturfaktoren G(d/s) und F(d/s).This memory 19 contains - stored as a function of the quotient d / s - at least one of the two specified in relationships (5) and (6), respectively Correction factors G (d / s) and F (d / s).

Wird nach dem Einbringen eines scheibenförmigen Meßobjekts O in die Meßapparatur der Meßfuhler 1 mit einem Meßwert für d beaufschlagt, so erscheint über den Dekoder 18 eine entsprechende Adresse am Eingang des Speichers 19, der dadurch den dem vorliegenden Wert für d/s entsprechenden Wert des Geometriefaktors G(d/s) beziehungsweise F(d/s) als Zahlenwert zur Verfügung stellt.Is after the introduction of a disk-shaped test object O in the Measuring apparatus applied to the measuring sensor 1 with a measured value for d, it appears Via the decoder 18, a corresponding address at the input of the memory 19, the thereby the value of the geometry factor corresponding to the present value for d / s G (d / s) or F (d / s) is available as a numerical value.

Dieser Faktor muß entsprechend den Beziehungen (5) beziehungsweise (6) zur Ermittlung des Faktors d eingesetzt werden. Hierzu sind verschiedene Wege möglich. Man kann beispielsweise einen Computer einsetzen, der den angeforderten Wert vond gemäß einer der Formeln (5) beziehungsweise (6) ausrechnet und für die Regelung des Meßstroms J zur Verfügung stellt. Damit wären Anklänge zu einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 gegeben. Im Falle der Fig. 3 wird Jedoch etwas anders verfahren.This factor must correspond to the relationships (5) respectively (6) can be used to determine the factor d. There are several ways to do this possible. For example, a computer can be used to provide the requested Calculates the value of d according to one of the formulas (5) or (6) and for the Regulation of the measuring current J is available. That would be reminiscent of a device according to FIG. 1 given. In the case of FIG. 3, however, the procedure is somewhat different.

Ein Oszillator 21 zur Erzeugung einer periodischen, impulsartigen Wechselspannung, zum Beispiel mit einer Frequenz von 10 MHz, ist mit drei Ausgängen versehen, wobei zu Jedem dieser drei Ausgänge im Oszillator ein Frequenzteiler in den Oszillator integriert ist.An oscillator 21 for generating a periodic, pulse-like AC voltage, for example with a frequency of 10 MHz, has three outputs provided, with each of these three outputs in the oscillator having a frequency divider in the oscillator is integrated.

Demzufolge erscheint an einem etinnemoer,steusgangdes Oszillators 21 eine Folge periodischer Impulse mit einer Frequenz 1, an einem zweiten Ausgang eine Impulsfolge mit einer Frequenz f2 und an einem dritten Ausgang Impulse mit der Frequenz f3. Die mit der Frequenz fd erscheinenden Impulse dienen zur Begrenzung der Zeitsnanne jt, während der die Zählung der den Zähler 17 passierenden und für die Abfragung des im Speicher 19 gespeicherten und zu dem festgestellten Wert von d gehörenden Korrekturfaktors G(d/s) beziehungsweise F(d/s) dienenden Impulse erfolgt. Zu diesem Zweck kann eine Synchronisierung der beiden Impuisgeneratoren15 und 21 zweckmäßig sein. Außerdem ist der Zähler 17 mit einem elektronischen Schalter kombiniert, der durch die Frequenz 3 gesteuert wird.As a result, a constant control output of the oscillator appears 21 a sequence of periodic pulses with a frequency of 1, on one second output a pulse train with a frequency f2 and at a third output Pulses with the frequency f3. The pulses appearing with the frequency fd are used to limit the period of time during which the counting of the counters passing through the counter 17 and for the query of the stored in the memory 19 and to the determined Value of d belonging correction factor G (d / s) or F (d / s) serving pulses he follows. For this purpose, the two pulse generators15 and 21 be appropriate. In addition, the counter 17 is provided with an electronic switch combined, which is controlled by frequency 3.

Die übrigen Frequenzen f1 und 2, die ebenfalls von dem Oszillator 21 geliefert werden, dienen zur Erzeugung von die Geometrie des betreffenden Meßobjekts eindeutig kennzeichnenden Impulspaketen.The remaining frequencies f1 and 2, also from the oscillator 21 are supplied, are used to generate the geometry of the object to be measured clearly identifying impulse packages.

Zu diesem Zweck wird die eine der beiden zueinander synchronisierten Frequenzen, also die Frequenz f2, über ein fremdgesteuertes Schaltglied geführt und durch die Steuerung dieses Schaltgliedes so getastet, daß die gewünschten Impulspakete entstehen. Zur Tastung dieser Frequenz f2 dient die in entsprechender Weise modulierte Frequenz f1.For this purpose, one of the two is synchronized with each other Frequencies, i.e. the frequency f2, passed through an externally controlled switching element and keyed by the control of this switching element so that the desired pulse packets develop. The correspondingly modulated frequency is used to sample this frequency f2 Frequency f1.

Das angestrebte Ziel ist, für den Regelvorgang die Größetzur Verfügung- zu haben. d ist in diesem Falle durch (5 a) oder (6 a) definiert. In beiden Formeln ist ein Korrekturfaktor, nämlich G(d/s) oder F(d/s), der im Speicher 19 gespeichert und durch den vom Sensor 1 festgestellten Meßwert für d in digitaler Form abgerufen wird und zur,Verfugung steht, Er dient zur Beaufschlagung eines ersten Frequenzteilers 20, der die Frequenz f1 so verändert, daß die den Frequenzteiler passierende Frequenz am Ausgang des Frequenzteilers als Frequenz f1 . G(d/s) beziehungsweise f1 . F(d/s) erscheint.The aim is to make the size available for the control process. to have. In this case, d is defined by (5 a) or (6 a). In both formulas is a correction factor, namely G (d / s) or F (d / s), which is stored in the memory 19 and called up in digital form by the measured value for d ascertained by the sensor 1 and is available, It is used to act on a first frequency divider 20, which changes the frequency f1 so that the frequency passing the frequency divider at the output of the frequency divider as frequency f1. G (d / s) or f1. F (d / s) appears.

Ein zweiter Frequenzteiler 22 kann für eine nochmalige Modulation von 9 vorgesehen sein, wenn der Geometriefaktor a gemäß (6 a) bestimmt wird, um die dann erforderliche "Multiplikation" mit der Dicke d des MeßobJekts 0 zu ermöglichen. Die Konstanten in den Gleichungen (5 a ) und (6 a) können entweder in Produktform mit dem Korrekturfaktor G(d/s) beziehungsweise F(d/s) im Speicher 19 mitgespeichert sein. Sie können aber auch bei der Bemessung der Referenzspannung Vref mit berücksichtigt werden. FUr die Elemente" 20 und 22 kommen zum Beispiel im einschlägigen Handel erhältliche programmierbare dynamische Frequenzteiler in Betracht.A second frequency divider 22 can be used for a further modulation of 9 can be provided if the geometry factor a is determined according to (6 a) to the then required "multiplication" with the thickness d of the measuring object 0 to enable. The constants in the Equations (5 a) and (6 a) can either in product form with the correction factor G (d / s) or F (d / s) in the memory 19 must also be saved. But you can also use the dimensioning of the reference voltage Vref must also be taken into account. For the elements "20 and 22 come for example commercially available programmable dynamic frequency dividers in Consideration.

Die beiden Frequenzen f1 und f2 dienen zur Beaufschlagung des bereits genannten fremdgeseuerten Schaltgliedes 23, welches zum Beispiel durch eine Triggerschaltung, am einfachsten durch eine entsprechende Logik, zum Beispiel ein NAND-Gatter, realisiert sein kann. Das Ziel ist, die Frequenz f2 durch die veränderte Frequenz f1 so zu tasten, daß Impulspakete entstehen, die als eindeutiges Maß für den Geometriefaktor und damit für den Sollwert des einzustellenden Meßstroms J gelten können. Am Ausgang des Schaltgliedes 23 erscheinen dann elektrische Impulse, die der Frequenz 2 entsprechen, die jedoch in diskreten Impulsfolgen, also Impulspakete, unterteilt sind, deren Länge ein Maß für den Jeweiligen Geometriefaktor g darstellt.The two frequencies f1 and f2 are used to act on the already externally controlled switching element 23, which is activated, for example, by a trigger circuit, the easiest way to do this is through a corresponding logic, for example a NAND gate can be. The goal is to increase the frequency f2 by changing the frequency f1 feel that pulse packets arise, which are a clear measure of the geometry factor and thus can apply to the nominal value of the measuring current J to be set. At the exit of the switching element 23 then appear electrical pulses corresponding to the frequency 2, which, however, are divided into discrete pulse sequences, i.e. pulse packets, whose Length represents a measure for the respective geometry factor g.

Zu bemerken ist noch, daß man die Apparatur so ausgestalten kann, daß wahlweise die Frequenz f1 einmal mit dem Geometriefaktor OL nach (5 a), das andere Mal mit dem Geometriefaktor , gemäß (6 a) moduliert wird. Das Ziel ist am einfachsten erreichbar, indem man zwei Speicher 19 vorsieht, auf die der Zähler 17 alternativ schaltbar ist, so daß einnal der Korrekturfaktor G(d/s), das andere Mal der Korrekturfaktor F(d/s) zur Verfügung gestellt und auf den Frequenzteiler 20 geschaltet wird. Dabei empfiehlt es sich, um nicht die Referenzspannung Vref verändern zu müssen, wenn die konstanten Faktoren in den Formeln (5 a) beziehungsweise (6 a) zusammen mit dem Korrekturfaktor gespeichert werden. Zu bemerken ist noch, daß man im Falle der Verwendung von (6 a) den Frequenzteiler 20 benötigt (um die Multiplikation mit der Dicke d zu bewirken). Es muß also in diesem Fall die Frequenz £1 über die beiden Frequenzteiler 20 und 22 geführt werden, während im Falle der Verwendung von (5 a) der Frequenzteiler 20 abgeschaltet sein kann.It should also be noted that the apparatus can be designed in such a way that that optionally the frequency f1 once with the geometry factor OL according to (5 a), the other times with the geometry factor, according to (6 a) is modulated. The goal is on Easiest achievable by providing two memories 19 on which the counter 17 is alternatively switchable, so that one time the correction factor G (d / s), the other Times the correction factor F (d / s) is made available and applied to the frequency divider 20 is switched. It is advisable not to use the reference voltage Vref having to change when the constant factors in formulas (5 a) and (6 a) can be saved together with the correction factor. It should also be noted that in the case of the use of (6 a) the frequency divider 20 is required (to the Multiplication by the thickness d). So in this case it has to be the frequency £ 1 can be passed through the two frequency dividers 20 and 22, while in the case of the Using (5 a) the frequency divider 20 can be switched off.

Zu bemerken ist außerdem, daß im Falle der Verwendung der Formel (6 a) der vom Dickenmesser 1 gelieferte Meßwert zur Steuerung eines der Frequenzteiler 20 oder 22, also am einfachsten des Frequenzteilers 22, verwendet wird.It should also be noted that in the case of using the formula (6 a) the measured value supplied by the thickness meter 1 for controlling one of the frequency dividers 20 or 22, that is to say the simplest of the frequency divider 22, is used.

Im Interesse einer hochisolierten Trennung der mit dem Istwert des Meßergebnisses zu beaufschlagenden Apparateteile werden die am.In the interest of a highly isolated separation of the with the actual value of the Apparatus parts to be acted upon are the on.

Ausgang des fremdgesteuerten Schalters 23 erscheinenden Impulspakete mittels eines optoelektronischen Koppelgliedes 26 weitergeleitet. Sie werden also am Eingang des Koppelgliedes durch eine dort vorgesehene lichterzeugende Halbleiterdiode in Lichtsignale verwandelt, die eine der Größe des zu übertragenden Korrekturfaktors entsprechende Bemessung der Signaldauer oder ihrer Strahlungsintensität aufweisen. Da Jedoch die Ansprechzeit von Halbleiterleuchtdioden sehr kurz ist, bereitet es keine Schwierigkeiten, zu erreichen, daß Jeder Impuls in den am Ausgang des fremdgesteuerten Schalters 23 erscheinenden Impulspaketen als Lichtblitz von dem optoelektronischen Koppelglied 26 uebertragenwird. Der an der Ausgangsseite des Koppelgliedes 26 vorgesehene Phototransistor beziehungsweise eine photoelektrische Halbleiterdiode oder ein sonstiger optoelektrischer Wandler erzeugt dann wieder Impulspakete, die den ursprünglichen Impulspaketen in der Zahl ihrer Einzelimpulse völlig entsprechen. Sie werden in einem Zähler 27 gezählt und das Ergebnis dem Multiplizierer 24 zur Verfügung gestellt. Bei entsprechender Ausgestaltung des Multiplizierers 24, zum Beispiel als hybrider Multiplizierer, wird die Funktion des Zählers durch den Multiplizierer übernommen.Output of the externally controlled switch 23 appearing pulse packets forwarded by means of an optoelectronic coupling member 26. So you will at the input of the coupling element by a light-generating semiconductor diode provided there converted into light signals, one of the size of the correction factor to be transmitted have a corresponding dimensioning of the signal duration or its radiation intensity. However, since the response time of semiconductor light emitting diodes is very short, it prepares no difficulty in achieving that every pulse in the at the output of the externally controlled Switch 23 appearing pulse packets as a flash of light from the optoelectronic Coupling link 26 is transmitted. The provided on the output side of the coupling member 26 Phototransistor or a photoelectric semiconductor diode or something else The opto-electrical converter then generates again pulse packets, which are the original Completely correspond to impulse packages in the number of their individual impulses. You will be in a counter 27 is counted and the result is made available to the multiplier 24. With a corresponding design of the multiplier 24, for example as a hybrid one Multiplier, the function of the counter is taken over by the multiplier.

Der von der Spannungsquelle 7 gelieferte Meßstrom J wird über ein am Ausgang eines Komparators 25 vorgesehenes Stellglied 6 und einen Festwiderstand Ri geführt. Der an dem Festwiderstand Ri auftretende Spannungsabfall wird ebenfalls dem Multiplizierer 24 zur Verfügung gestellt. Dieser gibt also das Produkt V - Ri . J .The measuring current J supplied by the voltage source 7 is via a at the output of a comparator 25 provided actuator 6 and a fixed resistor Ri led. The voltage drop occurring across the fixed resistor Ri is also the multiplier 24 is provided. So this gives the product V - Ri . J.

in Abhängigkeit von dem Jeweils über Riund die Elektroden E und damit über das MeßobJekt 0 fließenden Meßstrom wieder. Es wird in Form einer elektrischen Gleichspannung an den Komparator 25 gegeben, der andererseits mit der Referenzspannung Vref beaufschlagt wird.depending on the respective via Riund the electrodes E and thus Measurement current flowing through the measuring object 0 again. It will be in shape given an electrical DC voltage to the comparator 25, the other hand the reference voltage Vref is applied.

Nach den vorstehenden Ausführungen wird verständlich,.daß der Regelvorgang dann abgeschlossen ist, sobald V 2 Ri geworden ist Dies gilt für den Fall, daß mit den Impulspaketen der exakte Wert des Geometriefaktors d übertragen wird. In diesem Fall muß also, um den Regelvorgang rechtzeitig zum Stillstand zu bringen Vref =K.Ri gewählt werden.After the above it is understandable. That the control process is then completed as soon as V 2 has become Ri. This applies in the event that with The exact value of the geometry factor d is transferred to the pulse packets. In this Case must therefore, in order to bring the control process to a standstill in time, Vref = K.Ri to get voted.

Sind andererseits die Impulspakete nur so bemessen, daß sie nur den Wert von G(d/s) oder d . F(d/s) transportieren, so muß die Referenzspannung Vref entsprechend eingestellt werden, da es immer darauf ankommt, daß der endgültige Meßstrom den Wert J = K erhält, Es empfiehlt sich, die mit entsprechend hohen elektrischen Spannungen-zu beaufschlagenden Teile der Apparatur, nämlich.den Komparator 25 und den Multiplizierer 24, in einem hochisolierenden Gehäuse 28 - getrennt von den übrigen Teilen der Anordnung - anzuordnen. Die Anwendung hoher Spannungen ist auch in Anbetracht der Hochohmigkeit der Meßobjekt O in der Praxis kaum zu vermeiden.On the other hand, if the pulse packets are only dimensioned in such a way that they only have the Value of G (d / s) or d. F (d / s) transport, the reference voltage Vref must be set accordingly, as it always depends on the final Measuring current receives the value J = K, it is recommended to use those with correspondingly high electrical Parts of the apparatus to be acted upon by voltages, namely the comparator 25 and the multiplier 24, in a highly insulating housing 28 - separate from the rest Parts of the arrangement - to arrange. The use of high voltages is also contemplated the high resistance of the test object O can hardly be avoided in practice.

Deshalb wird auch bei der in Fig. 3 dargestellten Anordnung die die Elektroden E sowie den Komparator 25 mit Strom versorgende Stromquelle 7 als Isoliertransformator ausgestaltet. Außerdem ist auch die Beaufschlagung des Zahlers 27 beziehungsweise des Multiplizierers 24 mit den Impulspaketen über den bereits genannten optoelektronischen Koppler 26 vorgesehen, da auch diese Teile innerhalb des Gehäuses 28 anzuordnen sind.Therefore, in the arrangement shown in Fig. 3, the Electrodes E and the comparator 25 with current supplying power source 7 as an insulating transformer designed. In addition, the charging of the payer is 27 respectively of the multiplier 24 with the pulse packets via the optoelectronic one already mentioned Coupler 26 is provided since these parts are also to be arranged within the housing 28 are.

Im folgenden werden die Besonderheiten der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform kurz aufgeführt: Die Dicke d einer Siliciumscheibe 0 wird gemessen und in eine proportionale Impulsfrequenz f(d) umgewandelt. Nach dem Dividieren durch den Abstand s der Meßsonden ergibt sich eine Impulsfrequenz f(d/s). Ihre Impulse werden über einen festen Zeitraum d t gezählt. Das Ergebnis dient zum Abrufen des zur Bestimmung von erforderlichen Korrekturfaktors G(d/s) beziehungsweise F(d/s) aus einem entsprechenden Speicher 19. Der zur Verfügung gestellte Wert - und falls erforderlich auch der Meßwert von d - dient zur Modulation einer von owei zueinander synchronen Frequenzen f1 und f2 nach Maßgabe des gemessenen Wertes von d. Die modulierte Frequenz dient dazu, um aus der nicht modulierten Frequenz Impulspakete zu formen, deren Impulszahl dem aus d ermittelten Wert von d entspricht.In the following, the special features of those shown in FIG. 3 are shown Embodiment briefly listed: The thickness d of a silicon wafer 0 is measured and converted into a proportional pulse frequency f (d). After dividing by the distance s between the measuring probes results in a pulse frequency f (d / s). Your impulses are counted over a fixed period of time d t. The result is used to retrieve the to determine the required correction factor G (d / s) or F (d / s) from a corresponding memory 19. The value made available - and if so Also required is the measured value of d - is used to modulate one of the two to one another synchronous frequencies f1 and f2 according to the measured value of d. The modulated Frequency is used to form pulse packets from the non-modulated frequency, whose number of pulses corresponds to the value of d determined from d.

Diese Impulspakete dienen zur Beaufschlagung eines vorzugsweise hybriden Multiplizierers 24, der andererseits mit dem Istwert des Meßstroms beziehungsweise einer diesem Istwert entsprechenden Spannung beaufschlagt wird. Das Ergebnis aus dem Multiplizierer 24 dient zur Einregelung des Meßstroms J.These pulse packets are used to act on a preferably hybrid one Multiplier 24, on the other hand with the actual value of the measuring current respectively a voltage corresponding to this actual value is applied. The result the multiplier 24 is used to adjust the measuring current J.

Unter Berücksichtigung der Beziehungen (5 a) und (6 a) für den Geometriefaktor &ergeben sich folgende Möglichkeiten der Korrektur in dem Be'reich von ca. d/s =0,5 bis ca. d/s = 7 (Norm : 0,5 - 4)t a) Im ganzen Bereich wird nur gemäß einer der beiden Formeln (5 a) und (6 a) gearbeitet. Daraus ergeben sich folgende Werte: d/s a 40,5; 72 -> F(d/s) G <0,997; 0,198> -) G(d/s) 6 <0,360; 0,997>.Taking into account the relationships (5 a) and (6 a) for the geometry factor & there are the following options for correction in the range of approx. d / s = 0.5 to approx. D / s = 7 (standard: 0.5 - 4) t a) In the entire range, only one the two formulas (5 a) and (6 a) worked. This results in the following values: d / s a 40.5; 72 -> F (d / s) G <0.997; 0.198> -) G (d / s) 6 <0.360; 0.997>.

Aus diesen Zahlen ist zu ersehen, daß die Korrektur mit dem Faktor G(d/s) vorteilhafter ist. Sie ist auch, wie die obigen Betrachtungen zeigen, technisch einfacher durchzuführen, weil nur eine Modulation der Frequenz f1 erforderlich ist. From these figures it can be seen that the correction with the factor G (d / s) is more advantageous. As the above considerations show, it is also technical easier to perform because only a modulation of the frequency f1 is required.

b) Wenn man, wie erwdhnt, beide Möglichkeiten der Korrektur ausnützt, also sowohl gemäß (5 a) als auch gemäß (6 a) arbeitet, so empfiehlt es sich auf folgenden Vergleich zu achten: d/s # <0,5; 1,55>--> F(d/s) # <0,997; 0,757>.b) If, as mentioned, both options for correction are used, therefore works according to (5 a) as well as according to (6 a), it is recommended to use pay attention to the following comparison: d / s # <0.5; 1.55> -> F (d / s) # <0.997; 0.757>.

d/s # <1,23; 7> --> G(d/s) # <0,759;0,997>. d / s # <1.23; 7> -> G (d / s) # <0.759; 0.997>.

Ein Vergleich der beiden Möglichkeiten zeigt, daß für die Möglichkeit a) nur ein einfacher Dekoder 18 aber ein Speicher 19 mit einer relativ großen Zahl an Speicherplätzen erforderlich ist. Bei der Möglichkeit b) erhält man den Vorteil einer noch größeren Genauigkeit der Korrekturwerte und damit von cm bei geringerem Speicherplatzbedarf. Man hat aber einen höheren Aufwand in bezug auf den Dekoder. A comparison of the two possibilities shows that for the possibility a) only a simple decoder 18 but a memory 19 with a relatively large number of storage space is required. Option b) has the advantage an even greater accuracy of the correction values and thus of cm with less Storage space requirements. But you have more effort in terms of the decoder.

Zu bemerken ist noch, daß man anstelle der Teile 15 bis 19 einen Mikroprozesser einsetzen kann. Die Meßgrößen d und s werden in den Mikroprozesser eingespeist, der dann den herzustellenden Korrekturwert für F(d/s) beziehungsweise G(d/s) oder gar den entsprechenden Wert für OL liefert. It should also be noted that instead of parts 15 to 19, a Can use microprocessors. The measurands d and s are in the microprocessor fed in, which then sets the correction value to be produced for F (d / s) or G (d / s) or even the corresponding value for OL.

Zu bemerken ist, daß infolge der Temperaturabhängigkeit von entweder eine entsprechende Mitregistrierung der Temperatur mit dem gewonnenen Wert für den spezifischen Widerstand oder eine Regelung der Temperatur am Ort des Meßobjekts auf einen kann stanten Wert oder eine rechnerische Temperaturkorrektur vorgesehen sein kann, die dann mit der Auswertung 9 für # U zu koppeln wäre. It should be noted that due to the temperature dependence of either a corresponding registration of the temperature with the value obtained for the specific resistance or a regulation of the temperature at the location of the measurement object A constant value or a calculated temperature correction can be provided which would then have to be coupled with evaluation 9 for # U.

Die vorliegenden Darstellungen zeigen deutlich, daß eine der Erfindung entsprechende Meßapparatur in verschiedener Weise aufgebaut sein kann. Es ist verständlich, daß nur ein Teil der Realisierungsmöglichkeiten in diesem Rahmen erfaßt sein können. Dies gilt auch für weitere Kombinationen der beschriebenen Meßapparaturen im Rahmen dieser Erfindung.The present representations clearly show that one of the invention corresponding measuring apparatus can be constructed in various ways. It's understandable, that only a part of the realization possibilities can be covered in this framework. This also applies to other combinations of the described measuring apparatus in the frame of this invention.

3 Figuren 20 Patentansprüche3 Figures 20 claims

Claims

Claims 1. Measuring device for the specific resistance of semiconductor bodies with one for generating a measuring current J in the test object 0 serving current source and one for the decrease of the measuring current J on the surface of the measurement object O along a predetermined distance s conditional voltage range # U and its transfer to a voltmeter serving electrode pair e, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that at least one is used for the value and / or the distribution of the current density - along the distance s the decisive geometric dimension d of the test object 0 measuring device (1) for loading a computer and this to act on the setpoint generator and / or itself as a setpoint generator for a control loop setting the value of the measuring current J in the DUT 0 is provided in this way are that when the longer measuring current J is present along the distance s results in a voltage drop vUU that is equal (more precisely proportional) to that over the distance s is the mean value g of the specific resistance y.

2. Measuring device according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the computer is designed such that it with the measured value of dimension d, the value of the given by the relationship # U = #. J .α defined geometry factor OL directly or a value proportional to OL with a known geometry-independent proportionality factor.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the measuring current is regulated to a nominal value Js, that J- K

4. Device according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h it is noted that the value supplied by the computer is immediate CFig is used to control the setpoint generator. 1 and 2).

5. Device according to one of claims t to 4, d a d u r c h g e it does not indicate that the value supplied by the computer is the one to be applied of the control circuit for the measuring current J by a sensor (R1) determined actual value superimposed in the sense of a quotient formation and a fixed setpoint (Vref) is used (Fig. 3).

6. Device according to one of claims 1 to 5, d a d u r c h g e I do not know that the value of the geometrical dimension sought d detecting sensor (i) the measured value obtained as a calculation variable to the computer (3), it calculates the setpoint J5 of the current J on the basis of this forwarding, saves this setpoint until the actual value J of the measuring current reaches its final value Value is regulated1 and that the actual value of the Measuring current J also to the computer (3) provided as a comparison element of the controller is forwarded.

7. Device according to one of claims 1 to 6, d a d u r c h g e It is not possible to indicate that for the delivery of the setpoint values for the measuring current 3 a with these setpoints depending on the dimension d (11) provided and this memory by the value of the dimension d of the measuring object 0 detecting sensor (1) is addressable.

8. Device according to one of claims 1 to 7, d a d u r c h g e it is not indicated that the values Js determined by the computer for the nominal value of the measured current J in the form of voltage values that are directly or inversely proportional to the actual value (DC voltage values).

9. Device according to one of claims 1 to 8, d a d u r c h g It is noted that the values supplied by the computer for the nominal value of the measuring current in the form of pulse packets with a value characterizing the relevant setpoint Pulse number are made available.

10. The device according to claim 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n é t that the value of the dimension d of the measuring object determined by the measuring sensor (1) O for controlling a pulse generator (15), in particular a voltage frequency converter (15), and the pulses delivered by it after division by the distance s of Measuring electrodes in a frequency divider (16) an.ein pulse counter (17) with set Counting duration j t are given that, furthermore, that determined by the pulse counter (17) Value of the frequency fd / s via a decoder for addressing at least one part the information required to determine the nominal value Js of the measuring current J as a function of memory (19) containing d / s, in particular PROM memory (19), is provided.

11. The device according to claim 10, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that from an oscillator (21) with the frequencies f1 and 9 generated pulses in different ways to a comparator or externally controlled switch (23) are placed that on their way with the frequency f1 successive pulses a modulation experienced by the computer in such a way that they are necessary for the generation of the nominal value Js of the measuring current J carry the required information with it, while the pulses of frequency f2 without further influencing the comparator or respectively externally controlled switch (23) are placed.

12. The apparatus of claim 11, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the pulses of frequency f1 to modulate the pulses f2, in particular to form packets from the pulses occurring at the frequency t2.

13. The apparatus of claim 12, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the sequence of pulses with the frequency f2 is modulated by the Pulses of frequency f1 by opening and closing the externally controlled Switch (23) in turn is modulated.

14. Device according to one of claims 11 to 13, d a -d u r c h G e k e r n z e i c h n e t that for modulating the frequency f1 at least one programmable frequency divider (20, 22) provided and with which the actual value the measuring current ascertaining computer is applied.

15. Device according to one of claims 11 to 14, d a -d u r c h it is not noted that the comparator or externally controlled Switch (23) information given to act on a multiplier (24) provided and there with the actual value J of the measuring current J or one of this Actual value proportional value with the creation of a quotient from the actual value and the voltage V corresponding to the nominal value of the measuring current is.

16. The apparatus of claim 15, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the pulse packets emitted by the externally controlled switch (23) to a pulse counter (27) which acts directly on the multiplier (24) are laid.

17. Device according to one of claims 11 to 16, d a -d u r c h g e k e n n n n z e i c h n e t that.between the output of the comparator or externally controlled switch (23) and the multiplier (24) or the this upstream pulse counter (27) an optoelectronic coupling element (26) for the transmission of the impulses or impulse packets over the isolating distance is provided.

18. Device according to one of claims 1 to 17, d a -d u r c h it is noted that the multiplier (24) is a hybrid multiplier is trained.

19. Device according to one of claims 11 to 18, d a -d u r c h it is noted that the value of the determined in the multiplier (24) Product passed on to a comparator (25) to determine the control deviation in order to be compared there with a fixed reference voltage Vref.

20. Device according to one of claims ii to 19, d a -d u r c h it is noted that the comparator (25) and the multiplier (24) including a pulse counter (27) connected upstream of this and the power supply (7) are housed in an insulating housing (28).