ES2642836T3 - Dispositivo y sistema de tratamiento para la medición de la movilidad y la densidad de carga laminar en materiales laminares conductores - Google Patents

Abstract

Un dispositivo para la medición de la movilidad y la densidad de carga laminar en materiales laminares conductores que comprende: una fuente (15) de microondas; un primer guiaondas situado para recibir potencia de microondas de dicha fuente de microondas; una montura ajustable (60) adaptada para colocar de manera ajustable un elemento de material laminar en una pluralidad de emplazamientos de medición para recibir una potencia de microondas transmitida desde dicho primer guiaondas; un imán (130) situado para inducir un campo magnético en el emplazamiento de ensayo; un primer detector (18) para detectar la potencia de la fuente de potencia de microondas; un segundo detector (23) para detectar la potencia de la potencia de microondas reflejada desde un elemento de material laminar en un emplazamiento de medición entre la pluralidad de emplazamientos de medición; un tercer detector para detectar la potencia de microondas de efecto Hall, en el que dicha montura ajustable comprende, además, un primer efector terminal adaptado para colocar el elemento de material laminar en la pluralidad de emplazamientos de medición para recibir una potencia de microondas transmitida desde dicho primer guiaondas, siendo amovible dicho primer efector terminal entre una posición de ajuste y una posición de ensayo, en el que dicha posición de ajuste es una posición en la que la posición rotacional del elemento de material laminar es ajustable de manera selectiva, y dicha posición de ensayo es una posición en la que se puede llevar a cabo al menos un ensayo sobre el elemento de material laminar usando el primer guiaondas, en el que el dispositivo comprende además un rotador-elevador para engranar dicho elemento de material laminar y moverlo a lo largo de un segundo eje sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal de dicho primer efector terminal, estando configurado el rotador-elevador, además para rotar alrededor del segundo eje usando una unidad motriz, en el que cada uno de dicho primer efector terminal y de dicho rotador-elevador comprenden al menos un elemento de vacío para engranar dicho elemento de material laminar, en el que el rotador-elevador es operable cuando dicho elemento de material laminar está en dicha posición de ajuste, elevando el rotador-elevador dicho elemento de material laminar de dicho primer efector terminal para su rotación cuando dicho material laminar está en dicha posición de ajuste, en el que dicho primer efector terminal engrana dicho elemento de material laminar en dicha posición de ensayo mientras se lleva a cabo dicho al menos un ensayo sobre el elemento de material laminar usando el primer guiaondas.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo y sistema de tratamiento para la medicion de la movilidad y la densidad de carga laminar en materiales laminares conductores

La presente invencion versa sobre la medicion y la representacion no destructivas de materiales, usando microondas en la medicion de la densidad y la movilidad de carga laminar y de la resistencia laminar en obleas semiconductoras y en dispositivos de visualizacion de panel plano.

Los instrumentos existentes que emplean microondas en la medicion de la resistencia laminar en obleas de GaAs emplean una configuracion de guiaondas en la banda X con una impedancia caractenstica de 300 ohmios que no permite una medicion precisa de las obleas con capas de revestimiento delgadas. Tales instrumentos se presentan en la patente estadounidense n° 4.605.893, de Norman Braslau. Una desventaja de estos instrumentos es una incapacidad de medir por separado las propiedades de multiples capas conductoras en obleas que contienen tales capas; por ejemplo, una oblea de transistores de alta movilidad de electrones (HEMT), que contiene una capa bidimensional (2D) de canales y una capa de revestimiento. Por lo tanto, hay que medir la resistencia y la movilidad laminar a temperaturas por debajo de 300 grados Kelvin, tal como a 77 grados Kelvin, en tales sistemas existentes para aumentar la movilidad de la capa de canales con respecto a la conductancia de la capa de revestimiento. Estos instrumentos tambien requieren complicados procedimientos de calibracion. El documento WO 02/090922 A2 da a conocer un modulo fuente de microondas que proporciona radiacion de microondas a una frecuencia de 10 GHz y que esta conectado a traves de un acoplador a un ramal lateral y a un ramal principal con un ajuste de guiaondas circular para fijar la posicion vertical position del guiaondas con una montura para sujetar una muestra de material de ensayo.

Tambien se conocen tecnicas destructivas para la medicion de la resistencia y la movilidad laminares. Sin embargo, tales tecnicas danan necesariamente las obleas u otro material que se esten midiendo.

Un dispositivo para la medicion no destructiva de la movilidad y la densidad de carga laminar en materiales laminares incluye una fuente de microondas, un guiaondas circular configurado para transmitir microondas recibidas de la fuente de microondas a un material laminar conductor, tal como una oblea semiconductora o un dispositivo de visualizacion de panel plano, un primer detector para recibir la potencia directa de microondas, un segundo detector para detectar la potencia de microondas reflejada desde el material, y un tercer detector para detectar la potencia de efecto Hall. Un guiaondas circular, que tiene solo el modo TE11, esta terminado por la oblea detras de la cual hay situado un corto a una distancia de una longitud de onda de 1A Se aplica un campo magnetico variable perpendicular al plano de la oblea (y a lo largo del eje del guiaondas). En esta configuracion, una onda TE11 incidente dada causara dos ondas reflejadas. Una es la onda reflejada ordinaria en la misma polarizacion que la incidente. Esta es usada para medir la resistencia laminar. La otra onda reflejada esta causada por el efecto Hall. Su polarizacion es perpendicular a la anterior onda y esta puede ser detectada por separado con una sonda debidamente configurada.

Un dispositivo (reivindicacion 1) para la medicion de la movilidad y la densidad de carga laminar en materiales laminares conductores incluye una fuente de microondas; un guiaondas circular situado para recibir una potencia de microondas de la fuente de microondas; una montura adaptada para colocar un elemento de material laminar en un emplazamiento de medicion para recibir potencia de microondas transmitida desde el guiaondas circular; un iman situado para inducir un campo magnetico en el emplazamiento de medicion; un primer detector situado para detectar la potencia de la fuente de potencia de microondas; un segundo detector situado para detectar la potencia de la potencia de microondas reflejada desde un elemento de material laminar en el emplazamiento de medicion; y un tercer detector situado para detectar la potencia de microondas de efecto Hall. Puede proporcionarse un cuarto detector para detectar la intensidad del campo magnetico en el emplazamiento de medicion. La montura puede tener una superficie y un disco situados en la montura, teniendo dicho disco una superficie plana rebajada con respecto a dicha superficie de la montura, siendo giratorio dicho disco alrededor de un eje sustancialmente perpendicular al plano de dicha superficie plana del disco, y teniendo dicho disco un orificio en el mismo, no siendo coaxial dicho orificio con dicho eje de rotacion.

Un procedimiento (reivindicacion 19) para la medicion de la movilidad y la densidad de carga laminar en materiales laminares conductores incluye generar potencia de microondas; transmitir sucesivamente solo el modo TE11 de la potencia de microondas generada a una muestra de material natural; durante la etapa de transmision, aplicar un campo magnetico de intensidades seleccionadas; detectar la intensidad del campo de microondas en una posicion directa; detectar la intensidad reflejada del campo de microondas desde cada uno de los cortos conductores y una muestra; detectar la intensidad del campo de microondas de efecto Hall; y, en funcion de las intensidades del campo de microondas detectadas, calcular valores para la movilidad y la densidad de carga laminar.

Se da a conocer un sistema automatico de tratamiento para la medicion de la movilidad y la densidad de carga laminar en materiales laminares conductores. El sistema puede comprender una fuente de microondas, un guiaondas situado para recibir potencia de microondas de dicha fuente de microondas, y un efector terminal adaptado para colocar un elemento de material laminar en un emplazamiento de medicion para recibir la potencia de microondas transmitida desde dicho guiaondas circular. El efector terminal puede ser amovible entre una posicion de

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ajuste y una posicion de ensayo, siendo la posicion de ajuste una posicion en la que la posicion rotacional del elemento de material laminar es ajustable de manera selectiva, y siendo la posicion de ensayo la posicion en la que puede llevarse a cabo al menos un ensayo sobre el elemento de material laminar usando el guiaondas. El sistema puede comprender, ademas, un iman situado para inducir un campo magnetico en el emplazamiento de ensayo, un primer detector para detectar la potencia de la fuente de potencia de microondas, un segundo detector para detectar la potencia de la potencia de microondas reflejada desde un elemento de material laminar en el emplazamiento de medicion, y un tercer detector para detectar la potencia de microondas de efecto Hall.

El sistema automatico de tratamiento puede comprender, ademas, un segundo efector terminal configurado para engranar el elemento de material laminar, y una unidad de resistencia laminar que tiene unas bobinas primera y segunda mutuamente enfrentadas para medir la resistencia laminar del elemento de material laminar, siendo amoviblemente ajustable el segundo efector terminal con respecto a la unidad de resistencia laminar para permitir que la unidad realice una pluralidad de mediciones sobre el elemento de material laminar.

Se da a conocer una montura para el material laminar que comprende un efector terminal para engranar un elemento de material laminar y moverlo a lo largo de un primer eje, estando configurado el efector terminal, ademas, para ser girado alrededor del primer eje usando un primer servomotor. Tambien hay incluido un rotador-elevador para engranar el elemento de material laminar y moverlo a lo largo de un segundo eje sustancialmente perpendicular a dicho primer eje, estando configurado el rotador-elevador, ademas, para girar alrededor del segundo eje usando un segundo servomotor, comprendiendo cada uno de dicho primer efector terminal y de dicho rotador-elevador al menos un elemento de vacfo para engranar dicho elemento de material laminar. La montura puede comprender, ademas, una base ajustable que es amovible usando un tercer servomotor, estando montado el efector terminal en la base ajustable para su movimiento con respecto al rotador-elevador.

En las figuras se muestran ejemplos.

La Fig. 1 es un diagrama esquematico de un aparato segun un ejemplo de la invencion.

La Fig. 2 es un diagrama esquematico de un aparato segun un ejemplo de la invencion.

La Fig. 3 es una vista de una porcion de un aparato segun un ejemplo de la invencion.

La Fig. 4 es una seccion transversal del aparato de la Figura 3.

La Fig. 5 es una vista del aparato.

Las Figuras 5A, 5B y 5C son vistas de un componente del aparato.

La Fig. 6 es un diagrama de flujo del soporte logico usado segun la invencion.

La Fig. 7 es una vista en perspectiva de un sistema automatico de manipulacion de obleas para su uso con el aparato de las Figuras 1-5C.

La Fig. 8 es una vista en perspectiva del sistema de la Fig. 7, unido al aparato de las Figuras 1-5C.

La Fig. 9 es una vista en detalle del sistema de la Fig. 7, que ilustra diversos componentes del sistema.

La Fig. 10 es una vista en detalle de un efector terminal del sistema de la Fig. 7, engranado con un elemento de material laminar.

La Fig. 11 es una vista en detalle del efector terminal de la Fig. 10 en una posicion girada.

La Fig. 12 es una vista en detalle del efector terminal y el elemento de material laminar de la Fig. 10 en una posicion de ensayo.

La Fig. 13 es una vista en detalle del efector terminal y el elemento de material laminar de la Fig. 10 en una posicion posterior al ensayo.

La Fig. 14 es una vista en perspectiva del sistema automatico de manipulacion de obleas de la Fig. 7, que incluye un subsistema de resistencia laminar.

La Fig. 15 es una vista en detalle del subsistema de resistencia laminar de la Fig. 14.

La Fig. 16 es una vista en detalle de un modulo de resistencia laminar del subsistema de la Fig. 14.

La Fig. 17 es una vista en detalle de un efector terminal del subsistema de resistencia laminar de la Fig. 14 engranado con un elemento de material laminar que ha de ser sometido a ensayo.

La Fig. 18 es una vista en detalle del efector terminal y el elemento de material laminar de la Fig. 17 configurado en una posicion de ensayo dentro del modulo de resistencia laminar.

La Fig. 19 es una vista en detalle del efector terminal y el elemento de material laminar de la Fig. 14 en una posicion posterior al ensayo.

Descripcion detallada

La presente invencion incluye un aparato y un procedimiento para la medicion de la resistencia laminar y la densidad de carga laminar en materiales semiconductores. El dispositivo incluye una fuente de microondas, que tiene una salida acoplada a una configuracion de guiaondas en la que se desvfa una pequena cantidad de la onda incidente, y la mayor parte de la onda incidente es transmitida a lo largo de un ramal principal. El ramal principal esta acoplado a un guiaondas circular. El guiaondas circular transmite unicamente el modo TE11 (electrico transversal 1, 1) de la potencia de microondas. El guiaondas circular recibe potencia en una interfaz, y emite potencia a una region de ensayo que tiene una montura para soportar ya sea un elemento conductor de ensayo, tal como un corto o una oblea u otro elemento laminar conductor que haya de ser sometido a ensayo. Se proporciona un iman para aplicar un campo magnetico en la region de ensayo. Se detectan al menos cuatro valores en el calculo de la resistencia

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laminar y de la densidad de carga laminar en un procedimiento y un aparato de la invencion. Se proporciona un detector para detectar la potencia total de la emision de microondas. Se proporciona un segundo detector para detectar la intensidad de una onda convencional reflejada con la misma polarizacion que la onda incidente. Se proporciona un tercer detector para detectar una segunda onda reflejada que tiene una polarizacion opuesta a la de la onda incidente. Preferentemente, se proporciona una sonda de efecto Hall para detectar esta onda reflejada rotada, sonda que esta electricamente acoplada a un acoplador direccional. La porcion desviada de la onda incidente, despues de atravesar un atenuador variable y un desfasador variable, tambien se acopla a este acoplador direccional de Hall para eliminar, mediante interferencias destructoras, cualquier senal incidente espuria en dicho detector. El acoplador direccional de Hall se acopla entonces a un detector. Un cuarto detector detecta la intensidad del campo magnetico.

Las Figuras 1 y 2 representan esquematicamente los componentes de un aparato 10 segun la invencion. El aparato 10 incluye el modulo fuente 15 de microondas, que puede proporcionar microondas que tienen una frecuencia de aproximadamente 10 GHz, aunque puedan emplearse otras frecuencias. Por ejemplo, pueden emplearse frecuencias mas elevadas para permitir una menor area de medicion en la oblea u otro elemento que este siendo sometido a ensayo. El modulo fuente 15 puede incluir, por ejemplo, un diodo Gunn, y pueden emplearse otras fuentes. El modulo fuente 15 incluye la fuente 16 de microondas, tal como un diodo Gunn que este acoplado a medios para desviar una pequena porcion de la potencia directa a un ramal lateral, o ramal de atenuacion y fase. El medio para desviar una pequena porcion de la potencia directa a un ramal lateral puede ser un acoplador 21. El acoplador 21 puede ser, por ejemplo, un acoplador de grna transversal, y, mas espedficamente, a tftulo de ejemplo, puede ser un acoplador de grna transversal de 20dB o un acoplador direccional. El acoplador direccional 21 esta acoplado al ramal lateral 22, presentado posteriormente. La mayona de la emision de potencia de la fuente 16 esta acoplada, a traves del acoplador 21, a un segundo acoplador direccional 210. El segundo acoplador direccional 210 proporciona una porcion de la potencia al detector 18 de potencia directa. El segundo acoplador direccional 210 puede ser un acoplador de 10dB. El segundo acoplador direccional 210 emite la mayona de la potencia a traves de un guiaondas, hacia el aislador 17. El aislador 17 puede ser convencional o de cualquier otro diseno adecuado para impedir que la potencia de otras partes del aparato 10 entre en la fuente 15. Puede usarse un segundo aislador en serie con el aislador 17.

El desvfo de una porcion de la potencia directa al ramal lateral 22 se usa para equilibrar debidamente la sonda de efecto Hall a cero en ausencia de un campo magnetico aplicado. El ramal lateral 22 tiene un solo atenuador variable 35 controlador por ordenador y un desfasador variable 40 controlador por ordenador para producir una senal muy pequena de la debida fase que puede ser usada para hacer una correlacion ultrafina al poner a cero la sonda de efecto Hall en ausencia de un campo magnetico. Dado que el atenuador variable 35 y el desfasador variable 40 estan preferentemente controlados por ordenador, se facilitan los ajustes. Se entendera que, en principio, el atenuador variable y el desfasador podnan ser manualmente ajustables.

La salida principal del acoplador 21 se denominara ramal principal 24. Preferentemente, el ramal principal 24 tiene un guiaondas para la transmision de potencia de microondas a la transicion 25. El ramal principal 24 puede incluir un guiaondas rectangular convencional 20. Segun se muestra en la Fig. 2, en el ramal principal 24 se muestra el detector 23 de potencia reflejada. El detector 23 de potencia reflejada detecta la potencia de microondas que es transmitida desde la transicion 25 hacia la fuente 15. El detector 23 de potencia reflejada detecta la potencia reflejada desde elementos de ensayo nuevamente hacia el ramal principal 24. El acoplador direccional 220, en el ramal principal 24 y acoplado a la fuente 15 y a la transicion 25, dirige la potencia reflejada del ramal principal 24 al detector 23 de potencia reflejada.

Segun se ha hecho notar en lo que antecede, se proporciona un guiaondas circular situado para recibir potencia de microondas desde la fuente 15. Espedficamente, el guiaondas circular 50 esta acoplado con la fuente 15 a traves del acoplador 21 y del ramal principal 24. Hay un guiaondas rectangular convencional 20 acoplado mediante una transicion adaptada 25 en el guiaondas circular 50. El guiaondas circular 50 es un guiaondas cilmdrico con una seccion transversal circular. El guiaondas circular 50 transmite solo el modo TE11 de la potencia. La interfaz 25 del guiaondas circular esta acoplada al guiaondas circular 50, mostrado, por ejemplo, en la Figura 2. El acoplamiento del guiaondas circular 50 con el guiaondas convencional 20 debe ser calibrado cuidadosamente para minimizar la reflexion y la perdida de intensidad de la senal. A continuacion, se expone el procedimiento de calibracion. El guiaondas circular 50 esta montado en la interfaz 25 perpendicular al eje mayor del guiaondas convencional 20. La calibracion puede efectuarse mediante el ajuste de la posicion del guiaondas circular 25 a lo largo de su eje mayor con respecto a la interfaz 25. En una realizacion, el guiaondas circular 50 esta montado en la interfaz 25. Se proporciona un ajuste 55 del guiaondas circular en forma de un mango que rota el guiaondas circular 50, para que pueda ajustarse la posicion rotacional del guiaondas circular 50.

Se proporciona una montura 60 para sujetar una muestra de material laminar en un emplazamiento de medicion en el que se recibe la potencia de microondas transmitida desde el guiaondas circular 50. La muestra puede ser una oblea u otro material semiconductor 59 de ensayo. Se proporciona un corto movil 65 en el lado opuesto de la oblea u otro material desde la abertura del guiaondas circular 50. El corto movil 65 sera colocado a una longitud de onda de % desde la oblea u otro material. El corto movil 65 puede tener la forma de una clavija metalica pulida. El corto movil 65 se monta en la montura 60, que puede tener la forma de un plato de vacuosujecion. La montura 60 esta adaptada

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para sujetar una oblea u otro material en forma de lamina en un extremo del guiaondas circular 50 opuesto a la interfaz 25. Se proporciona el corte movil 65 dentro de la montura 60 y es capaz de ser situado con precision. La montura 60 puede moverse con respecto al guiaondas circular 50 para ajustar el espacio entre el guiaondas 50 y el corto movil 65.

Hay situado un detector, el detector 18 de potencia directa, en el modulo fuente 15 para detectar la potencia directa. Segun se ha hecho notar anteriormente, un acoplador direccional 220 esta situado en el ramal principal 24 para dirigir la potencia reflejada de microondas to detector 23. La potencia reflejada detectada por el detector 23 tiene la misma polarizacion que la potencia directa de microondas. La sonda 70 de Hall esta insertada en el guiaondas circular 50 situada para detectar la potencia de microondas de efecto Hall reflejada desde material colocado en el plato de vacuosujecion. La sonda 70 de Hall puede estar situada en diversas posiciones dentro del guiaondas circular 50. La potencia de efecto Hall tiene una polarizacion perpendicular a la polarizacion de la onda incidente. Segun se expresa posteriormente, el proceso de calibracion y puesta a punto permite que el detector 95 de Hall detecte unicamente la potencia de efecto Hall.

La sonda 70 de Hall se acopla a traves de la lmea coaxial 75 a una entrada del acoplador direccional 80. El acoplador direccional 80 puede ser un acoplador direccional de 20 dB. La salida del ramal 22, despues de atravesar el modulo atenuador y el desfasador variable, se conecta a una entrada del acoplador direccional 80. La salida del acoplador direccional 80 se acopla al detector 95 de Hall. El proceso de calibracion, segun se describe posteriormente, permite que el detector 95 de Hall detecte unicamente la potencia que tenga una polarizacion perpendicular a la de la potencia directa. Esta potencia detectada por el detector 95 de Hall es, asf, potencia de efecto Hall reflejada desde una muestra.

Ahora se describiran detalles de una realizacion ejemplar de la transicion, del guiaondas circular y de la montura. La Figura 3 es una vista isometrica, con un recorte parcial, de la interfaz 25. La Figura 4 es una vista en seccion a lo largo de la lmea 4-4 de la Fig. 3. La interfaz 25 tiene una camara rectangular primaria 100 acoplada en un extremo de la misma al guiaondas convencional 20. En un lado superior de la rectangular 100 se proporciona una abertura a la que esta unido el guiaondas circular 50. Interior a la interfaz 25, frente al guiaondas convencional 20, se proporciona un tope 115 de haz que llena por completo una abertura y que tiene una cara ahusada, preferentemente con un angulo de 30 grados con respecto a la vertical, en 120. Se apreciara que la interfaz 25 puede ser modificada por los expertos en la tecnica mediante disenos alternativos para minimizar la reflexion y la perdida en la interfaz entre el guiaondas circular 50 y el guiaondas convencional 20. En las Figuras 3-4 puede verse que el guiaondas circular 50 incluye un reborde 107 de la sonda en un extremo superior de la misma que tiene en el una abertura para una sonda en 110. En 110 puede insertarse una sonda de Hall.

La Figura 5 es una vista lateral que representa una disposicion ejemplar que incluye el guiaondas circular 50, el soporte o montura 60, y soporte ffsico ejemplar relacionado. El soporte o montura 60 sirve para colocar un elemento de material laminar para recibir potencia de microondas del guiaondas circular 50. Se muestra al guiaondas convencional 20 acoplado a la interfaz 25. La interfaz 25 es mostrada acoplada al guiaondas circular 50. El reborde 107 de la sonda, situado en un extremo del guiaondas circular 50 frente al acoplamiento a la interfaz 25, esta frente al soporte 60, en la forma de un plato de vacuosujecion. El plato 60 de vacuosujecion esta soportado por un brazo, que es un soporte 62 de plato. El soporte 62 de plato esta soportado por tornillos ajustables 121, 122, permitiendo con ello es ajuste de la posicion del plato 60 de vacuosujecion en dos ejes. Los tornillos 121, 122 estan soportados en el puente 124, el cual esta montado, a su vez, de forma ajustable, segun se muestra en 125, 126. Se puede proporcionar el muelle 123 en el tornillo 122 para reducir la transferencia de cualquier vibracion en el puente 124. Se entendera que pueden emplearse otras configuraciones para la colocacion del soporte 60 con respecto al guiaondas circular 50.

Con referencia a la Fig. 5A, se muestra un ejemplo de soporte. En este ejemplo, un accesorio 500 de posicionamiento esta montado de forma giratoria en una base 502. El accesorio 500 tiene en el mismo un disco giratorio 504 con un orificio cilmdrico pasante situado descentrado. El disco 504 puede ser descrito como un disco excentrico en el accesorio 500. Mas en particular, el accesorio 500 tiene una superficie, que es generalmente plana, y el disco 504 tiene una superficie 505 que puede ser plana y estar elevada de la superficie 501 de la montura. La superficie 501 de la montura y la superficie 505 del disco pueden ser paralelas. El disco 504 es giratorio alrededor de un eje sustancialmente perpendicular al plano de la superficie 501 de la montura. El orificio 506, que puede definir un cilindro circular recto, no es coaxial con el eje de rotacion del disco 504. La rotacion del disco 504 ajusta la posicion del orificio 506 con respecto a la base 502, permitiendo efectivamente el ajuste del orificio 506 en la direccion vertical. El orificio 506 define la porcion de una oblea u otro material fijado en el accesorio 500 expuesto a la salida del guiaondas circular 50. La rotacion del disco 504 permite el ajuste vertical, que, combinado con el ajuste horizontal usando el tornillo 520 segun se describe posteriormente, permite el alineamiento con el guiaondas 50. El accesorio 500 puede ser un accesorio de vacrn o plato de vacuosujecion, que tiene una camara interior a baja presion y pequenos orificios en la misma para fijar el material en el accesorio. Pueden realizarse conexiones a una bomba a traves de una toma en 507. Puede emplearse el mango 510 para poner el accesorio 500 en su posicion y sacarlo de la misma.

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El accesorio 500 esta montado de manera giratoria en la base 502 mediante un tomillo fijador 520 que presiona en un arbol que se extiende atravesando orificios en monturas elevadas 522, 524, que estan ngidamente fijadas a la base 502. Un cojinete de empuje y un muelle de compresion en la montura 524 mantienen el accesorio 500 en su sitio. El tornillo 520 se acopla en un orificio roscado en la montura 522, para que la rotacion del tornillo 520 mueva el arbol, permitiendo con ello el ajuste de precision de la posicion de la colocacion del accesorio en un eje horizontal. En operacion, la posicion del accesorio se ajusta mediante el ajuste tanto del tornillo 520 como del disco giratorio 504 hasta que el accesorio este debidamente situado. El accesorio 500 puede ser bloqueado entonces en su sitio. El brazo 530, tambien fijado ngidamente a la base 502, impide la rotacion del accesorio 500 mas alla de un punto predefinido. Una superficie concava aproximadamente semicilmdrica definida en el dedo 532 del brazo 530 recibe un mando cilmdrico 507 en un borde del accesorio 500. Con referencia a la Fig. 5B, se muestra el accesorio 500 en una posicion cerrada u operativa desde el lado opuesto.

Con referencia a la Fig. 5C, la base 502 esta dividida en una porcion estacionaria 540 y una porcion amovible 542, en la que se monta el accesorio 500. La porcion amovible 542 es amovible con respecto a la porcion estacionaria 540 perpendicular al eje del tornillo 520, permitiendo con ello el ajuste de la posicion del accesorio 500 para ajustar el espacio entre el accesorio 500 (y, por ende, de cualquier muestra montada en el mismo) y la abertura de guiaondas circular 50. En esta realizacion, surcos 543 y rafles 544 coincidentes, y pasadores 548 y orificios 549 coincidentes, permiten el ajuste de la porcion amovible 542 solamente en una direccion. Un pasador roscado 550 tiene una cabeza 551 que se acopla con una superficie de la porcion amovible 542; el cuerpo 552 del pasador 550 atraviesa un orificio liso 554 en la porcion amovible 542 y se acopla con un orificio roscado 556 en la porcion estacionaria 540. Se mantiene una separacion constante, ademas, proporcionando un dispositivo para empujar a la porcion amovible 542 hasta la separacion maxima permitida por la posicion del pasador 550. Se muestra un ejemplo como el muelle helicoidal 558, que se acopla en las superficies de la porcion amovible 542 y de la porcion estacionaria 540. Puede emplearse cualquier sustituto adecuado para el muelle helicoidal 558.

Con referencia nuevamente a la Fig. 5, la Figura 5 tambien muestra en general la posicion del iman 130, que proporciona el campo magnetico necesario. El campo magnetico se aplica perpendicular al plano de la oblea u otra muestra y a lo largo del eje mayor del guiaondas circular 50. El diseno de uno o mas imanes adecuados para proporcionar la intensidad deseada del campo magnetico esta dentro del nivel de un dominio normal de la tecnica. Segun se hace notar posteriormente, en un ejemplo, la intensidad del campo magnetico en la oblea u otro elemento colocado en el soporte es, idealmente, de hasta 1 tesla o mayor, si es necesario.

Ahora se expondran la calibracion y el funcionamiento del aparato. Todo este proceso puede ser llevado a cabo a temperatura ambiente. Se entiende que la temperatura ambiente incluye un intervalo de temperaturas en las que los seres humanos pueden trabajar con comodidad. La temperatura ambiente excluye las temperaturas bajas, tales como la temperatura de ebullicion del nitrogeno lfquido a presion atmosferica. Preferentemente, los medidores de potencia estan conectados al cable del detector de Hall, a una entrada o emplazamiento de potencia directa y a un emplazamiento de potencia reflejada. Se proporciona un magnetometro para medir la intensidad del campo magnetico. Preferentemente, se usan medidores comerciales con comunicaciones de bus RS232 o IEEE 488. En el plato de vacuosujecion se situa y se posiciona un corto 58, tal como una placa de PC recubierta de cobre chapada en oro. Se aumenta al maximo el ajuste 35 de atenuacion controlado por ordenador. La posicion del guiaondas circular 50 se ajusta para obtener una potencia minima en el detector 95 de Hall. Mientras se monitoriza el medidor de potencia del detector de Hall, se ajusta entonces el ajuste 35 de atenuacion controlado por ordenador, preferentemente de manera automatica usando el soporte logico informatico, para llevar la potencia detectada a un mmimo. A continuacion, se regula el ajuste 40 de fase controlado por ordenador, preferentemente de forma automatica usando el soporte logico informatico, para obtener un mmimo de la potencia de Hall detectada. El ajuste de la atenuacion y el ajuste de fase son regulados automaticamente usando el soporte logico informatico para obtener un mmimo aqrn. Se registran la potencia del detector Hall, la potencia del detector directo y la potencia del detector reflejado. Se quita el corto y se lo sustituye con la muestra que ha de ser sometida a ensayo. Se regula el corto ajuste 65 de puesta a punto de la posicion del plato de vacuosujecion para obtener una potencia reflejada minima. El ajuste 55 del guiaondas circular, el ajuste 35 de la atenuacion y el ajuste 40 de fase se regulan todos para un mmimo en el detector Hall. A continuacion, se registran las tres potencias para un campo magnetico nulo, y despues, sucesivamente, a intensidades del campo magnetico incrementalmente mayores. La intensidad del campo vana de 0 a 9*10-4 T como mmimo. Preferentemente, se vana el campo magnetico automaticamente usando un soporte logico informatico que controla la alimentacion electrica del iman para obtener el campo magnetico deseado. En principio, con desarrollos adicionales, podnan usarse intensidades del campo magnetico significativamente menores segun el procedimiento. El numero de valores del campo magnetico y la separacion entre los valores del campo magnetico pueden ser optimizados para maximizar la precision del analisis.

Acto seguido, los datos son interpretados para obtener lecturas de movilidad, densidad de carga laminar y resistencia laminar. Con referencia a la Figura 6, se proporciona una vision general del soporte logico. El soporte logico puede ser escrito para un ordenador personal que use un chip Intel Pentium o uno compatible como procesador, y los sistemas operativos DOS o Windows. El sistema de soporte ffsico descrito anteriormente esta indicado en general por el bloque 600. El primer modulo, 605, es un modulo de adquisicion y control de senales. Este modulo recibe senales de los detectores en el aparato descrito anteriormente y controla el desfasador variable y el modulo atenuador, asf como el iman. Las senales recibidas son: deteccion de la potencia de Hall; deteccion de

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la potencia directa del corto de Cu y la oblea; deteccion de la potencia reflejada del corto de Cu y la oblea; y deteccion de la intensidad del campo magnetico. Se hace que esas senales atraviesen amplificadores de potencia y/o receptores superheterodinos hasta convertidores analogico-digital, y el modulo 605 obtiene valores de la salida digital. Una vez que estas senales son adquiridas, los correspondientes valores de entrada de tension son pasados al modulo 610 de correlacion de senales para su procesamiento ulterior.

El modulo 610 de correlacion de senales recibe entradas del modulo 605 de adquisicion de senales como tensiones no tratadas de entrada. Estas tensiones son introducidas en algoritmos para obtener valores en unidades IRE correctas. Esta etapa es una correlacion sencilla.

La salida del modulo 610 de correlacion de senales es recibida por el modulo 615 de transformacion. El modulo de transformacion convierte la salida en una estructura 625 de ficheros de salida Sigma que luego es lefda por el modulo 630 de analisis espectral de movilidad. El fichero de salida Sigma esta compuesto de 14 lmea de informacion general de ensayo, que normalmente incluye el nombre, la fecha e informacion similar de la muestra, seguido por una lmea que contiene el grosor de la muestra, seguido por una lmea para cada campo magnetico en el que se recogieron datos Hall. Cada una de estas lmeas de datos contiene registros separados por tabuladores para el campo magnetico, Sigma_XX, SD_XX, Sigma_XY y SD_XY, siendo SD_XX y SD_XY las desviaciones tfpicas para los valores de Sigma_XX y Sigma_XY, respectivamente. Todos los registros estan en unidades MKSA, es decir, los grosores en metros, el campo magnetico en teslas, y las conductividades en siemens/metro. Se usa este fichero como entrada para el modulo de analisis espectral de la movilidad para obtener los valores finales de movilidad y las densidades de carga laminar. Este modulo se compone de dos bibliotecas informaticas separadas de enlace dinamico, que llevan a cabo diversos calculos matematicos para analizar los datos Hall dependientes del campo magnetico. Estos modulos leen datos de entrada del fichero de salida Sigma y generan un fichero 635 de salida del espectro de movilidad cuyos picos indican la presencia de tipos diferenciados de portadora y un fichero 640 de ajuste multiportadora que incluye los valores mas probables de movilidad y densidad de carga laminar para esos tipos de portadora.

La unica manera de encontrar soluciones que sean mas precisas o cuantitativas que los picos del espectro de movilidad es restringir el intervalo de las soluciones posibles haciendo suposiciones sobre las portadoras de la muestra. Por ejemplo, la tecnica de ajuste multiportadora parte de la premisa explfcita de que hay un numero fijo de portadoras, cada una con una movilidad diferenciada.

Los calculos llevados a cabo por el soporte logico implican los principios siguientes. Cuando se ajusta a la debida distancia el corto de microondas en la parte posterior de la cavidad detras de la oblea, la relacion entre un coeficiente r de reflexion de la amplitud, la resistencia laminar de la oblea R, y la impedancia Z del guiaondas circular para el modo TE11 es:

T = {R-Z)I(R + Z)

Se ha descubierto que, para un guiaondas circular de radio 1,045 cm, la impedancia es 697,5 ohmios/cuadrado, que permite una medicion precisa de un revestimiento delgado.

Debe determinarse el campo electrico de microondas en la oblea. La amplitud del campo electrico en diversos ejes —por ejemplo, Ex— se representa como Ex = (1 + r ) (Pincident/A)1/2 y Ey = (PHall/A)1/2. En la direccion x, la amplitud es la suma de las amplitudes de onda incidente y reflejada o la amplitud de la onda transmitida (estacionaria). Para la direccion y, la unica senal de microondas en propagacion es la onda de Hall, que es generada en la oblea y detectada en la direccion reflejada. El valor A es una constante, que puede ser determinada por la integracion en la seccion transversal circular del modo del guiaondas. La conductividad, Oxx o Oxy, dependiendo del eje, puede representarse usando estos valores, como Oxx = (1/Z) (1 - r2 - F2)/((1 + r )2 + F2), y como Oxy = (F/(2Z(1 + r)) ((1 +

r) (3 - r ) - F2)/((1 + r )2 + F2), siendo F = E^/E+Xl. Hay tambien un coeficiente constante usado para multiplicar los

valores teoricos de F, dado que las corrientes que son localmente perpendiculares al modo TE11 excitado no se acoplan exactamente con el modo TE11 ortogonal. La constante puede obtenerse por integracion y tiene un valor entre 0 y 1. El anterior analisis supone que los modos adicionales que se generan cerca de la oblea son despreciables. En algunos casos, eso no es valido. Para esos casos, se ha desplegado un analisis multimodal y puede ser usado para determinar Sigma_XX y Sigma_XY a partir de las potencias reflejadas de microondas.

Para obtener la movilidad, los resultados de los calculos anteriores son empleados junto con la intensidad B del campo magnetico detectado. Para una especie de portadora en una en una unica capa conductora, la movilidad de la portadora esta dada por p = (Oxy/B)/Oxx.

El procedimiento de ajuste multiportadora funciona como sigue: En primer lugar, el programa determina el mejor ajuste para una sola portadora usando el procedimiento Simplex para minimizar la desviacion de mmimos cuadrados entre los datos de Hall ajustados y medidos (Oxx y Oxy). La incertidumbre en cada uno de los datos medidos es usada para ponderar los terminos en la suma de mmimos cuadrados y obtener con ello la solucion mas probable. Las

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incertidumbres en la movilidad derivada y la densidad de portadoras son estimadas a partir de los componentes de la matriz hessiana en el mmimo (en la solucion).

A continuacion, el programa determina el mejor ajuste usando dos portadoras. Los valores de partida para el procedimiento Simplex son obtenidos desplazando la portadora unica determinada previamente a movilidades ligeramente mayores y menores. El procedimiento Simplex es identico al procedimiento para una sola portadora, salvo que ahora hay dos movilidades que variar. Las incertidumbres en los parametros derivados son determinadas, nuevamente, como en la descripcion para una sola portadora. El programa tambien usa la prueba F de Fisher para estimar la significacion de la segunda portadora; es decir, estima si la adicion de la segunda portadora mejoro el ajuste lo bastante como para concluir que probablemente exista una segunda portadora. Esta es una caractenstica muy util, dado que permite al usuario estimar el numero de portadoras estadfsticamente significativas que estan presentes en la muestra. El procedimiento continua, anadiendo una portadora cada vez y estimando la significacion de las portadoras anadidas, hasta que el numero de portadoras supere la mitad del numero de campos magneticos, punto en el que termina el procedimiento.

A continuacion, se presenta un resumen de resultados de ensayo que comparan las tecnicas anteriores con las tecnicas destructivas conocidas, concretamente la tecnica de Hall de CC de campo magnetico unico con contactos:

TABLA

SUMARIO DE RESULTADOS DE ENSAYOS pHEMT A - HALL DE CC DE CAMPO MAGNETICO UNICO CON CONTACTOS B - RF DE CAMPOS MAGNETICOS MULTIPLES SIN CONTACTOS

MUESTRAS pHEMT DE REVESTIMIENTO DELGADO

Movilidad de la OBLEA n° 1 en cm2/V-s Carga laminar x E12 portadoras/cm2

A

5391 2,67

B

4721 2,848

B

4780 2,837

B

4753 2,859

4751,3 2,848

DE

24,115 0,00898146

DE%

0,508% 0,315%

Movilidad de la OBLEA n° 2 en cm2/V-s Carga laminar x E12 portadoras/cm2

A

5391 2,67

B

4721 2,831

B

4780 2,852

B

4753 2,827

4751,3 2,83666667

DE

24,115 0,01096459

DE%

0,508% MUESTRA pHEMT DE REVESTIMIENTO GRUESO 0,387%

Movilidad en cm2/V-s Carga laminar x E12 portadoras/cm2

A

7096 2,44

B

7783 1,46

Puede proporcionarse soporte logico de analisis para ser usado en mediciones no destructivas sin contactos de obleas completas semiconductoras o materiales de dispositivos de visualizacion de panel plano para ser usados por operarios con formacion minima. Los investigadores experimentados estan dotados de la capacidad de llevar a cabo estudios detallados variando parametros de ensayo facilmente accesibles. Tales parametros de ensayo incluyen la intensidad del campo magnetico y la atenuacion de la senal de microondas a lo largo del ramal. El soporte logico tambien puede proporcionar una visualizacion grafica, incluyendo graficos de los espectros de movilidad con la conductividad y la concentracion como funciones de la movilidad.

Se pueden mostrar graficos de densidad y movilidad de carga laminar en funcion del campo magnetico usando una solucion de una sola portadora para los datos de cada campo. La solucion de una sola portadora es usada como una comprobacion general del analisis; una muestra con una sola portadora debena presentar la misma densidad y la misma movilidad de carga laminar con independencia del campo magnetico. En cambio, una muestra con mas de una portadora detectable debena presentar variaciones en funcion del campo magnetico.

Todos los resultados pueden presentarse como numeros de concentracion laminar en la ventana de texto del soporte logico. Podna lanzarse un calculo de la concentracion volumetrica de las portadoras electricas poniendo un tic en la ventana de la pantalla de resultados del soporte logico. Si se selecciona esta operacion, la tecnica multiportadora extrae la solucion de una sola portadora y la presenta en una ventana separada, junto con los campos de entrada para el grosor de las capas y el tipo de portadora. Esta informacion es usada a continuacion para calcular las anchuras de vaciado desde las interfaces de la superficie superior y del sustrato de interfaz electrica ffsica, para poder obtener el verdadero grosor de la capa conductora. Alternativamente, el usuario podna introducir

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un grosor y hacer que el programa presentara los resultados volumetricos para el ajuste de una a muchas portadoras en funcion del grosor introducido.

Debena hacerse notar que pueden usarse tecnicas de analisis de campo unico como alternativa al analisis multiportadora descrito en lo que antecede.

Se apreciara que pueden obtenerse variaciones en la movilidad y la densidad de carga laminar en una capa realizando un ensayo en una muestra, moviendo a continuacion la muestra en la montura en el plano perpendicular al eje central del guiaondas circular 50, y repitiendo entonces el ensayo. Se puede repetir este procedimiento para obtener un mapa de la movilidad y la densidad de carga laminar.

Subsistema automatico de representacion

La Fig. 7 ilustra un subsistema para ser usado con el aparato descrito en relacion con las Figuras 1-5C, y que puede ser usado para automatizar el procedimiento de representacion de la movilidad de la oblea o el panel plano. Este subsistema automatico 700 de representacion de la movilidad (denominado “autocartografo” en lo sucesivo), puede ser montado dentro y/o encima de un armario 702 del sistema. La Fig. 8 muestra el armario 702 del autocartografo colocado y unido al sistema de representacion de la movilidad de las Figuras 1-5C. Segun se apreciara, el autocartografo 700 puede ser proporcionado como una actualizacion a los sistemas actuales de representacion de la movilidad, o como una opcion integrada para unidades nuevas que hayan de ser construidas.

La Fig. 9 muestra los principales componentes del autocartografo 700, incluyendo un rotador-elevador 704, un efector terminal 706, un servomotor 708 para hacer girar el efector terminal alrededor de su eje longitudinal, una superficie 710 de rodadura del eje x, y un servomotor 712 para ajustar la superficie de rodadura del eje x. No se muestran los servomotores que haran funcionar el rotador-elevador 704. El rotador-elevador 704 elevara y hara girar a la oblea 59 que ha de ser sometida a ensayo. El efector terminal 706 sujetara la oblea 59 sometida a ensayo, y el servomotor 708 asociado con el efector terminal 706 hara girar al efector terminal (y a la oblea) hasta la orientacion vertical deseada para que la oblea pueda ser insertada en el area de ensayo.

La Fig. 10 es una vista en detalle de la oblea 59 montada en el efector terminal 706 usando un par de pasadores 714 de alineamiento. Un operario cargana una oblea 59 que ha de ser sometida a ensayo en el efector terminal 706 usando los pasadores 714 de alineamiento situados para recibir la oblea de tamano particular que ha de ser sometida a ensayo. Se proporcionana una pluralidad de ubicaciones diferentes para los pasadores correspondientes a los diferentes tamanos de oblea para permitir que el usuario asentara facilmente la oblea en el efector terminal en la posicion debida para el ensayo. Una vez que la oblea 59 esta colocada en el efector terminal 706, el operario pondra en marcha un programa automatizado de ensayo controlado por ordenador, que active automaticamente los elementos 707 de vacfo (Fig. 18) situados en el efector terminal 706 para sujetar la oblea 56 en su sitio durante el ensayo.

La Fig. 11 muestra como se usa el servomotor 708 para hacer girar al efector terminal 706 y la oblea 59 90 grados para que asuman una posicion vertical deseada para el ensayo. Una vez que se alcanza la posicion vertical, el servomotor 712 asociado con la superficie 710 de rodadura del eje x funcionara moviendo el efector terminal 706 y la oblea 59 a lo largo del eje x hasta una posicion de ensayo (Fig. 12), entre los polos del iman 713 del sistema de representacion de la movilidad de las Figuras 1-5C. Esta es la posicion de ensayo. El programa de ensayo informatizado controlara el rendimiento del ensayo deseado de la movilidad y la recogida de puntos de datos necesarios para completar el mapa de movilidad, de la manera descrita previamente en relacion con las Figuras 16.

Despues de que se recoja la serie de puntos de datos, la oblea es retirada del iman 130 y es girada de nuevo a su posicion horizontal, usando el servomotor 708 asociado con el efector terminal 706, segun se muestra en la Fig. 13. En este punto, el conjunto rotador-elevador 704 se elevara para acoplarse con la oblea 59. El rotador-elevador se acoplara con la oblea usando uno o mas elementos de vacfo (no mostrados) y hara girar la oblea para cambiar el angulo zeta de la oblea (el angulo al que se producira un conjunto particular de barridos de datos), preparando la oblea para la recogida de otra serie de puntos de datos de ensayo de la manera ya descrita. Asf, una vez que se ha alcanzado el angulo zeta apropiado, el rotador-elevador 704 volvera a bajar la oblea hasta el efector terminal 708, los elementos de vacfo del efector terminal seran accionados, y el efector terminal y la oblea volveran a ser girados 90 grados. El efector terminal y la oblea volveran a ser movidos entre los polos del iman 130 y la serie deseada de puntos de datos recogidos para la nueva posicion del angulo zeta. Este procedimiento de ensayo se repetira hasta que se recoja el numero deseado de puntos de datos para la oblea sometida a ensayo. En una realizacion, se obtendra un mapa completo de la movilidad de la oblea usando esta tecnica.

Segun se ha hecho notar previamente, todas las etapas anteriores pueden ser automatizadas y controladas usando un programa informatico apropiado.

Subsistema de resistencia laminar

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La Fig. 14 muestra el subsistema autocartografrico de las Figuras 7-13, unido al sistema de medicion de la movilidad de las Figuras 1-5C, en combinacion con una prestacion de subsistema adicional para medir automaticamente la resistencia laminar de una oblea. La Fig. 15 ilustra los principales componentes de los subsistemas combinados de los modulos autocartografico y de resistencia laminar, incluyendo un par de efectores terminales 706, 716, un servomotor 708 para controlar la rotacion de ambos efectores terminales alrededor de su eje longitudinal, y un modulo 718 de resistencia laminar. Se proporciona una superficie 710 de rodadura deslizante para mover los efectores terminales a lo largo del plano del eje x en relacion con el sistema de medicion de la movilidad y el modulo 718 de resistencia laminar. Los efectores terminales 706, 716 y el servomotor 708 seran montados en la superficie 710 de rodadura deslizante, y el modulo 718 de resistencia laminar permanecera estacionario. No se muestra el servomotor que operara el rotador-elevador 704.

El modulo 718 de resistencia laminar puede tener un par de bobinas enfrentadas 720, 722 (Fig. 16) usadas para medir la resistencia de la oblea 59 u otro material laminar apropiado (por ejemplo, un panel plano) colocado entre las mismas. Los principios de operacion del modulo 718 de resistencia laminar, asf como los detalles del diseno, son dados a conocer en las patentes estadounidenses nos 6.711.948 B2, expedida el 30/3/2004, y 6.443.002 B2, expedida el 3/9/2002, cedidas a Lehighton Electronics.

El autocartografo de esta realizacion se configurara y funcionara de la misma manera descrita anteriormente en relacion con las Figuras 7-13.

La Fig. 16 muestra el modulo 718 de resistencia laminar con mayor detalle, ilustrando la posicion de las bobinas superior e inferior 720, 722 de medicion, entre los cuales se insertara una oblea o lamina 59 para su ensayo usando el efector terminal 716 y sus componentes asociados.

La Fig. 17 muestra una oblea ejemplar 59 colocada en el efector terminal 716 asociado con el modulo 718 de resistencia laminar antes de ser insertada en el modulo para su ensayo. La Fig. 18 muestra la oblea 59 colocada dentro del modulo 718 de resistencia laminar para su ensayo. Para lograr esta colocacion, el operario del sistema colocara la oblea 59 sobre el efector terminal 716 usando pasadores de posicionamiento (no mostrados) similares a los usados para el efector terminal 708. El operario iniciara entonces un programa informatico configurado para controlar el movimiento del efector terminal 716 a lo largo de la direccion x con respecto al modulo 718 de resistencia laminar. El programa activara automaticamente los elementos 724 de vacfo (Fig. 15) del efector terminal 716 para sujetar la oblea 59 en su sitio. El programa hara entonces que el efector terminal 716 se deslice a lo largo del eje x (mediante la operacion del servomotor 712) para colocar la oblea dentro del modulo 718 de resistencia laminar. Asf, la oblea se movera entre las bobinas 720, 722 a una pluralidad de emplazamientos de ensayo a lo largo del eje x para efectuar la serie deseada de mediciones de la resistencia laminar.

La Fig. 19 muestra la oblea 59 retirada del modulo 718 de resistencia laminar despues de efectuar una primera serie de mediciones de ensayo. El rotador-elevador 704 es colocado para que se acople con la oblea, la eleve separandola del efector terminal y la haga girar para cambiar el angulo zeta. Una vez que se alcanza el nuevo angulo zeta deseado, el rotador-elevador 704 vuelve a colocar la oblea sobre el efector terminal 716, los elementos 724 de vacfo seran reactivados para inmovilizar la oblea en el efector terminal, y se usara el servomotor 712 de la superficie de rodadura del eje x para reinsertar la oblea 59 en el modulo 718 de resistencia laminar de la manera previamente descrita para recoger otra serie de puntos de datos asociados con el nuevo angulo zeta. Este procedimiento volvera a llevarse a cabo hasta que se complete la representacion de la resistencia laminar. Se apreciara que todas estas etapas pueden automatizarse y controlarse usando un programa informatico apropiado.

Aunque la invencion ha sido descrita en lo que antecede con respecto a realizaciones particulares, seran evidentes para los expertos en la tecnica modificaciones y sustituciones dentro del alcance de la invencion, definido por las reivindicaciones.

Claims (20)

1. 5

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   15

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   REIVINDICACIONES

   1. Un dispositivo para la medicion de la movilidad y la densidad de carga laminar en materiales laminares conductores que comprende:

   una fuente (15) de microondas;

   un primer guiaondas situado para recibir potencia de microondas de dicha fuente de microondas; una montura ajustable (60) adaptada para colocar de manera ajustable un elemento de material laminar en una pluralidad de emplazamientos de medicion para recibir una potencia de microondas transmitida desde dicho primer guiaondas;

   un iman (130) situado para inducir un campo magnetico en el emplazamiento de ensayo;

   un primer detector (18) para detectar la potencia de la fuente de potencia de microondas;

   un segundo detector (23) para detectar la potencia de la potencia de microondas reflejada desde un

   elemento de material laminar en un emplazamiento de medicion entre la pluralidad de emplazamientos de

   medicion;

   un tercer detector para detectar la potencia de microondas de efecto Hall,

   en el que dicha montura ajustable comprende, ademas, un primer efector terminal adaptado para colocar el elemento de material laminar en la pluralidad de emplazamientos de medicion para recibir una potencia de microondas transmitida desde dicho primer guiaondas, siendo amovible dicho primer efector terminal entre una posicion de ajuste y una posicion de ensayo,

   en el que dicha posicion de ajuste es una posicion en la que la posicion rotacional del elemento de material laminar es ajustable de manera selectiva, y dicha posicion de ensayo es una posicion en la que se puede llevar a cabo al menos un ensayo sobre el elemento de material laminar usando el primer guiaondas, en el que el dispositivo comprende ademas un rotador-elevador para engranar dicho elemento de material laminar y moverlo a lo largo de un segundo eje sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal de dicho primer efector terminal, estando configurado el rotador-elevador, ademas para rotar alrededor del segundo eje usando una unidad motriz,

   en el que cada uno de dicho primer efector terminal y de dicho rotador-elevador comprenden al menos un elemento de vacfo para engranar dicho elemento de material laminar,

   en el que el rotador-elevador es operable cuando dicho elemento de material laminar esta en dicha posicion de ajuste, elevando el rotador-elevador dicho elemento de material laminar de dicho primer efector terminal para su rotacion cuando dicho material laminar esta en dicha posicion de ajuste,

   en el que dicho primer efector terminal engrana dicho elemento de material laminar en dicha posicion de ensayo mientras se lleva a cabo dicho al menos un ensayo sobre el elemento de material laminar usando el primer guiaondas.
2. 2. Dispositivo de la reivindicacion 1 que, ademas, comprende una sonda situada en dicho primer guiaondas, estando acoplada dicha sonda a dicho tercer detector, siendo dicho primer guiaondas un guiaondas circular.
3. 3. Dispositivo de la reivindicacion 2 que, ademas, comprende un acoplador direccional situado para recibir potencia de microondas de dicha fuente, estando acoplado dicho acoplador direccional a un ramal lateral y un ramal principal, estando acoplado dicho ramal principal a dicho primer guiaondas, y estando acoplado dicho ramal lateral a dicho tercer detector.
4. 4. Dispositivo de la reivindicacion 3 en el que dicho ramal lateral esta acoplado a dicho tercer detector a traves de un atenuador variable (35) y de un desfasador variable (40).
5. 5. Dispositivo de la reivindicacion 1 que, ademas, comprende medios de calculo para recibir datos de dichos detectores y para calcular la movilidad y la densidad de carga laminar en funcion de dichos datos.
6. 6. Dispositivo de la reivindicacion 5 que, ademas, comprende un amplificador de potencia para recibir una senal de al menos uno de dichos detectores y para proporcionar una senal de salida a dichos medios de calculo.
7. 7. Dispositivo de la reivindicacion 5 que, ademas, comprende un receptor superheterodino para recibir una senal de al menos uno de dichos detectores y para proporcionar una senal de salida a dichos medios de calculo.
8. 8. Dispositivo de la reivindicacion 1 que, ademas, comprende un segundo guiaondas entre dicha fuente de microondas y dicho primer guiaondas, en el que dicho primer guiaondas esta situado de manera ajustable con respecto a dicho segundo guiaondas.
9. 9. Dispositivo de la reivindicacion 8 en el que dicho segundo detector esta situado para detectar la intensidad reflejada de un campo de microondas en dicho segundo guiaondas, comprendiendo dicho dispositivo, ademas, un cuarto detector para detectar la intensidad del campo magnetico en el emplazamiento de medicion.

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10. 10. Dispositivo de la reivindicacion 1 que, ademas, comprende un corto, hecho de material conductor, estando montado dicho corto de manera ajustable con respecto a dicho dispositivo para que dicho emplazamiento de medicion este entre dicho corto y un extremo de dicho primer guiaondas.
11. 11. Dispositivo de la reivindicacion 1, en el que dicha montura ajustable, ademas, comprende:

    un cuerpo que tiene una primera superficie plana;

    un disco situado en dicha montura, siendo giratorio dicho disco alrededor de un eje sustancialmente perpendicular a un plano de dicha primera superficie plana, teniendo dicho disco, ademas, un orificio en el mismo que no es coaxial con dicho eje de rotacion;

    en el que dicho disco esta configurado para hacer contacto con dicho elemento de material laminar para colocar de manera ajustable dicho elemento de material laminar para que al menos un emplazamiento de dicha pluralidad de emplazamientos de medicion este situado adyacente a dicho primer guiaondas para recibir una potencia de microondas de dicho primer guiaondas.
12. 12. Dispositivo de la reivindicacion 11, en el que dicha montura ajustable comprende un plato (62) de vacuosujecion.
13. 13. Dispositivo de la reivindicacion 11 que, ademas, comprende una base, estando situada dicha montura ajustable de forma giratoria sobre la base.
14. 14. Dispositivo de la reivindicacion 11, en el que dicha montura ajustable esta situada en una porcion ajustable de dicha base, por lo que se puede ajustar una separacion entre dicha montura ajustable y un guiaondas de dicho aparato de ensayo.
15. 15. Dispositivo de la reivindicacion 1, en el que dicho primer efector terminal tiene un eje longitudinal, siendo giratorio dicho primer efector terminal alrededor de dicho eje longitudinal, siendo ademas trasladable dicho efector terminal con respecto a dicho dispositivo a lo largo de dicho eje longitudinal.
16. 16. Dispositivo de la reivindicacion 1 que, ademas, comprende una unidad motriz del efector terminal, estando asociada dicha unidad motriz del efector terminal con dicho primer efector terminal para hacer girar dicho primer efector terminal alrededor de dicho eje longitudinal, en el que dicho primer efector terminal esta en una posicion rotada cuando dicho elemento de material laminar esta en dicha posicion de ensayo para dicho al menos un ensayo que ha de efectuarse en el elemento de material laminar usando el primer guiaondas.
17. 17. Dispositivo de la reivindicacion 1 que, ademas, comprende:

    un segundo efector terminal configurado para engranar dicho elemento de material laminar; y una unidad de resistencia laminar que tiene unas bobinas primera y segunda mutuamente enfrentadas para medir una propiedad de resistencia laminar de dicho elemento de material laminar, en el que dicho segundo efector terminal es ajustable de manera amovible con respecto a dicha unidad de resistencia laminar para permitir que la unidad mida dicha propiedad de resistencia laminar en una pluralidad de emplazamientos en dicho elemento de material laminar.
18. 18. Dispositivo de la reivindicacion 1 que, ademas, comprende una base ajustable que es amovible con respecto a dicho dispositivo usando una cuarta unidad motriz, estando montado el efector terminal en la base ajustable para su movimiento con respecto al rotador-elevador.
19. 19. Un procedimiento de operacion para la medicion de la movilidad y la densidad de carga laminar en un elemento conductor (59) de material laminar, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

    suministrar una potencia (15) de microondas;

    proporcionar un primer guiaondas, situado para recibir la potencia de microondas;

    adaptar una montura ajustable (60) para colocar de manera ajustable el elemento (59) de material laminar en una pluralidad de emplazamientos de medicion para recibir potencia de microondas transmitida desde dicho primer guiaondas;

    en el que

    - un iman (130) esta situado para inducir un campo magnetico en un emplazamiento de ensayo;

    - un primer detector (18) detecta la potencia de la potencia de microondas;

    - un segundo detector (23) detecta la potencia de la potencia reflejada de microondas, reflejada desde el elemento de material laminar en un emplazamiento de medicion entre una pluralidad de emplazamientos de medicion;

    - un tercer detector detecta la potencia de microondas de efecto Hall para un elemento (59) de material laminar, tal como una oblea

    10

    15

    20

    en el que dicha montura ajustable comprende, ademas, un primer efector terminal adaptado para colocar el elemento de material laminar en la pluralidad de emplazamientos de medicion para recibir una potencia de microondas transmitida desde dicho primer guiaondas, siendo amovible dicho primer efector terminal entre una posicion de ajuste y una posicion de ensayo,

    en el que dicha posicion de ajuste es una posicion en la que la posicion rotacional del elemento de material laminar es ajustable de manera selectiva, y dicha posicion de ensayo es una posicion en la que se puede llevar a cabo al menos un ensayo sobre el elemento de material laminar usando el primer guiaondas, en el que el dispositivo comprende, ademas, un rotador-elevador para engranar dicho elemento de material laminar y moverlo a lo largo de un segundo eje sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal de dicho primer efector terminal, estando configurado el rotador-elevador, ademas para rotar alrededor del segundo eje usando una unidad motriz,

    en el que cada uno de dicho primer efector terminal y de dicho rotador-elevador comprenden al menos un elemento de vado para engranar dicho elemento de material laminar,

    en el que el rotador-elevador es operable cuando dicho elemento de material laminar esta en dicha posicion de ajuste, elevando el rotador-elevador dicho elemento de material laminar de dicho primer efector terminal para su rotacion cuando dicho material laminar esta en dicha posicion de ajuste,

    en el que dicho primer efector terminal engrana dicho elemento de material laminar en dicha posicion de ensayo mientras se lleva a cabo dicho al menos un ensayo sobre el elemento de material laminar usando el primer guiaondas.
20. 20. El procedimiento de la reivindicacion 19, teniendo la potencia de microondas una frecuencia de al menos 10 GHz.