JP3410725B2 - 準半球面形のファブリペロー共振器および該ファブリペロー共振器を作動させる方法 - Google Patents

準半球面形のファブリペロー共振器および該ファブリペロー共振器を作動させる方法

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JP3410725B2 JP2000564059A JP2000564059A JP3410725B2 JP 3410725 B2 JP3410725 B2 JP 3410725B2 JP 2000564059 A JP2000564059 A JP 2000564059A JP 2000564059 A JP2000564059 A JP 2000564059A JP 3410725 B2 JP3410725 B2 JP 3410725B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、ｍｍ（ミリ）波帯での薄膜材料
の表面抵抗を測定するための準半球面形（ｑｕａｓｉ−
ｈｅｍｉｓｐｈａｅｒｉｓｃｈ．）のファブリペロー共
振器に関する。
【０００２】通信技術的なコンポーネント（たとえばフ
ィルタ、発振器）を製造するためには、良導電性の薄膜
材料、特に高温超伝導体（たとえばＹＢＣＯ）から成る
薄膜材料が構造化される。薄膜材料はフィルムとして、
大面積の基板（ウェーハ）上にスパッタリングプロセス
または蒸着プロセスにより形成される。適当なフィルム
製造であることを証明するためには、非破壊的に測定さ
れた材料パラメータ（とりわけジャンプ温度もしくは転
移温度Ｔｃ、臨界電流密度ｊｃ）が利用され、この場
合、表面抵抗Ｒｓは最も重要なパラメータとなる。この
パラメータを関与ウェーハ面にわたって定量的に測定す
る、局所分解された走査により、超伝導性のフィルム特
性の再現可能性および均質性が検出される。
【０００３】低い温度でＲｓを温度可変に測定するため
にファブリペロー共振器を使用することに関しては、超
伝導性の鏡材料（ニオブ）の使用下に既にコミヤマ（Ｋ
ｏｍｉｙａｍａ）他［Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．
６８（４）、１９９６年１月２２日、第５６２頁〜第５
６３頁、タイトル「Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｄｅｐｔ
ｈ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ．．．」］により、かつ
ＷＵＢ−ＤＩＳ ９４−９ではオルバッハ−ベルビッヒ
（Ｓ．Ｏｒｂａｃｈ−Ｗｅｒｂｉｇ）によりタイトル
「Ｏｂｅｒｆｌａｅｃｈｅｎｉｍｐｅｄａｎｚ ｅｐｉ
ｔａｋｔｉｓｃｈ ａｕｆｇｅｗａｃｈｓｅｎｅｒ Ｙ
Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ−Ｆｉｌｍｅ ｂｅｉ ８７ＧＨ
ｚ」でそれぞれ報告されている。第１の論文が局所分解
された測定のための手段を報告していないのに対して、
第２の論文では試料を回転させるための、手でガイドさ
れる伝動装置による調節が行われる旨が記載されてい
る。固定温度（７７Ｋ）での局所分解されたＲｓ測定
は、常伝導性の鏡材料（アルミニウム）を使用して実施
される：マルテンス（Ｍａｒｔｅｎｓ）他著（米国特許
第５２３９２６９号明細書）。
【０００４】ＭＩＯＰ９７の会議資料に基づき、ハイデ
ィンガ（Ｒ．Ｈｅｉｄｉｎｇｅｒ）およびシュバープ
（Ｒ．Ｓｃｈｗａｂ）により、ミリ波帯での表面抵抗を
測定するための準半球面形のファブリペロー共振器が知
られている。鏡材料におけるＤＣ導電率の変化およびこ
れによって生ぜしめられるＲｓ変化が、２０〜３４０Ｋ
の広い温度範囲にわたってかつ種々の材料配列（Ｃｕ、
Ａｇ、黄銅）のために、Ｑ測定に関して完全に被検体全
体にわたって、つまり局所分解されずに、検出されてい
る。室温でのみ作動させることのできる、特別にフォー
カスされた鏡配列を備えた第２の共振器では、鮮明な抵
抗段を有するデモンストレーション鏡により局所的なＲ
ｓ不均質性の記録が実演される。このことは自由空間実
験であり、すなわち閉鎖された環境ではない。
【０００５】これまで知られている試みはＲｓ値の、組
み合わされた局所分解型・温度可変型の定量測定を可能
にしないか、もしくは不満足にしか可能にしない。超伝
導性のニオブに基づいた前記システムでは、結合孔にお
ける散乱損失が小さく保持されるように結合ジオメトリ
を調整することができない。その理由は、内在的には、
本発明において使用される銅に比べてニオブが難加工性
であることや、特に直接的な補正手段を可能にしない、
ニオブの転移温度（９．４Ｋ）よりも下での高周波技術
的なジオメトリ検査が必要となることにもある。これら
の実験を用いても、局所的な表面抵抗Ｒｓの絶対値はこ
れまでまだ測定されていない。
【０００６】局所分解された測定の試みは信頼できる系
統的な走査では、手で作動されるリンク機構ガイドの難
動性および位置決め精度不足が原因で失敗している（Ｏ
ｒｂａｃｈ（１９９４））。（準）共焦点型のファブリ
ペロー共振器を用いた局所分解された測定は、温度環境
の所要の安定性を有していない。なぜならば、この共振
器は、温度可変測定を実施するために相応するクライオ
雰囲気（低温雰囲気）を備えていないからである。
【０００７】本発明の根底を成す課題は、外部から作用
する高められた分量に起因し得る高められた表面抵抗値
を有する範囲を識別することによって不適当なフィルム
範囲を分離することである。表面にわたってＲｓの温度
依存性を的確に比較測定することにより、スパッタリン
グプロセスパラメータまたは蒸着プロセスパラメータと
の系統的な相関性を得るための、外部から持ち込まれ
た、材料品質に与えられる影響の大きさおよび局所的な
転移温度を量化するための適当なデータベースが提供さ
れることが望まれる。
【０００８】この課題は、請求項１の上位概念部に記載
の形式の準半球面形のファブリペロー共振器（ＦＰＲ）
において、請求項１の特徴部に記載の特徴を有するファ
ブリペロー共振器および請求項６に記載の方法ステップ
を有する方法により解決される。
【０００９】本発明の新規性は、銅鏡と適当な蒸発器ク
ライオスタットシステムとを備えた（準）半球面形の共
振器構造を用いたＲｓの、高度に分解された定量的な測
定のための高度に開発された測定技術の組み合わせにあ
り、この場合、蒸発器クライオスタットシステムは、２
つの放射線シールドの使用下およびコンピュータ制御さ
れる作動エレメント（アクチュエータ）の適当な配置下
に、ミリ波ビーム内での超伝導性の薄膜試料の再現可能
な部位・温度バリエーションを可能にする。
【００１０】内側の放射線シールドは外側の放射線シー
ルドによって完全に取り囲まれている。両放射線シール
ドは、それぞれ冷媒により貫流されるベースプレートを
有しており、このベースプレートには、それぞれたとえ
ば金属コーティングにより鏡面化された（ｖｅｒｓｐｉ
ｅｇｅｌｔ．）フードが装着されている。両ベースプレ
ートは、冷媒流から見て直列に接続されており、この場
合、内側の放射線シールドのベースプレートは冷媒供給
の開始側に位置していて、非熱伝導性の基部またはせい
ぜい劣熱伝導性の基部を介して機械的に安定して外側の
ベースプレートに載設されている。
【００１１】内側の放射線シールドのベースプレートに
は、準半球面形のファブリペロー共振器が、良好に熱伝
導接触して設置されている。球面状の鏡は固くかつ良好
に熱結合されてこのベースプレートに組み付けられてい
る。このベースプレートには、投影された共振器軸線に
対して対称的に少なくとも２つの加熱エレメントが位置
しており、これらの加熱エレメントの熱導入は球面状の
鏡への熱伝達経路に設けられた温度センサを介して監視
されかつ制御される。平面状の鏡は移動可能な劣熱伝導
性のカンチレバーアームに取り付けられており、したが
って規定されたクライオシステムを維持するために、フ
レキシブルな良熱伝導性の（金属）ベルトを介してベー
スプレートに結合されており、これにより方法自由度、
特に共振器軸線を中心とした鏡の最大３６０゜の回転が
可能となる。さらに、平面状の鏡は取り付けられた専用
の加熱エレメントによって別個に加熱可能であるので、
平面状の鏡の温度は近傍に設けられた温度センサを介し
て監視されかつ制御される。加熱エレメントは、規定さ
れた熱導入を維持して、鏡間の熱平衡が加熱時でも得ら
れるようにするために働く。
【００１２】第２の放射線シールドも同じく熱遮断もし
くは熱分離された状態で組付けプレートに載設されてお
り、この組付けプレート上には、共振器が間接的に、カ
ンチレバーアームの基部が直接的に、それぞれ組み付け
られている。
【００１３】両放射線シールドは、これらの放射線シー
ルドを貫通する劣熱伝導性のカンチレバーアームに基づ
き、各１つの切欠きを有しており、これによって共振器
空間内で必要となるマリピュレーション（たとえば試料
交換）時に放射線シールドを取り外すことができる。測
定中に放射線シールドを放射線に対して常時閉鎖された
状態に保持するためには、カンチレバーアームの範囲
に、所定の範囲でオーバーラップした二重壁が設けられ
ており、この場合、両部分壁がそれぞれ所属の旋回アー
ムに装着されており、この旋回アームは内側の放射線シ
ールドのためには内側のベースプレートに中心点で旋回
可能に支承されていて、外側の放射線シールドのために
は相応して下側のベースプレートに旋回可能に支承され
ている。カンチレバーアームの側方移動時では、両部分
壁が円運動を行いながら連行される。
【００１４】低温（ｋｒｙｏｇｅｎ．）の設備はしばし
ば、冷却出力ができるだけ小さく保持され得るように、
つまりクライオ範囲での熱容量または質量ができるだけ
小さく保持されるように設計される。この場合、共振の
読取り時間中での共振器の、熱に起因する離調（Ｖｅｒ
ｓｔｉｍｍｕｎｇ）に基づき、別の対抗的な必要性が生
じる。すなわち、このような離調は少なくとも無視し得
る程度のままとなることが望ましく、これに相応して両
鏡は最小質量、つまり必要大の熱容量を有している。
【００１５】請求項２〜請求項５には、不都合のないハ
ンドリング（取扱い）と、不都合のない測定方法経過と
を可能にする共振器の有利な構成が記載されている。
【００１６】平面状の鏡と内側のベースプレートとの良
好な熱結合のためには、平面状の鏡の完全な１回転のた
めに相応する長さのフレキシブルな熱伝導性ベルトが必
要となるので、平面状の鏡には、いずれかの回転位置で
このベルトが共振器範囲に落下し得ることを阻止する装
置が取り付けられなければならない。このためには、平
面状の鏡がホッパ形のつばによって取り囲まれており、
このつばによって、共振器範囲内へのベルトの侵入が阻
止される（請求項２）。
【００１７】両ベースプレートの間の熱分離（熱絶縁）
ならびに外側のベースプレートと組付けプレートとの間
の熱分離はガラス繊維ピンによって実現される。もちろ
ん、熱伝達を十分に遮断しかつ当該システムのために適
している別の材料も、同じく使用され得る（請求項
３）。このような載設は、さらにプレートへの機械的な
曲げモーメントの導入を遮断するという役目をも有して
いる。このことは特に、全てを取り囲む真空室のベース
プレート上での組付けプレートの載設に云える。
【００１８】測定中の共振器における調節がカンチレバ
ーアームに限定されていて、それゆえにカンチレバーア
ームに設けられた全ての作動エレメントもしくはアクチ
ュエータが両放射線シールドの外側に位置している（請
求項４）と、両放射線シールドは構造的に最も単純なま
まとなる。さらに、全ての作動エレメントが放射線シー
ルドの外側に保持され、これにより共振器空間における
寄生の熱導入が行われなくなる。他方において、作動エ
レメントの機能のためには、作動エレメントが、室温を
有する雰囲気中に位置していて、そしてその場合にのみ
作動エレメントが動作され得ることが重要となる。
【００１９】上記特徴を有する共振器により初めて、導
電性の薄膜材料の、局所分解された、温度に依存した表
面抵抗Ｒｓの非破壊的で無接触式の測定のための請求項
６に記載の方法が可能となる。
【００２０】高度に表面熱調質された両鏡は互いに向け
られて方向付けられており、この場合、平面状の鏡は、
３つの自由度で運動可能なカンチレバーアームに組み付
けられている。したがって、平面状の鏡に被着された薄
膜材料の暴露表面のいかなる部位をも、球面状の鏡の出
力結合開口により放出されたマイクロ波の焦点へ微段階
的に移動させることができる。
【００２１】両放射線シールドを介して、規定された低
温の雰囲気が調節され、このような低温の雰囲気は温度
影響を量化（ｑｕａｎｔｉｆｉｚｉｅｒｅｎ）すること
を可能にする。
【００２２】測定法のシーケンスはコンピュータ制御さ
れて行われ、これにより、許容され得る、特に経済的に
許容され得る時間で、測定された薄膜に関する説得力の
あるデータを提供することができる。
【００２３】被検体で反射されたマイクロ波は敏感な検
出系を介して検出される。この検出系の入力側は球面状
の鏡に入力結合開口のすぐ隣に並んで設けられた出力結
合開口である。マイクロ波の透過率（Ｔｒａｎｓｍｉｓ
ｓｉｏｎ）は周波数の関数として検出され、コンピュー
タにおいてローレンツ分布（Ｌｏｒｅｎｔｚｖｅｒｔｅ
ｉｌｕｎｇ）による最小二乗誤差（ｋｌｅｉｎｓｔ．Ｆ
ｅｈｌｅｒｑｕａｄｒａｔｅ）の方法に基づいた整合に
よってパラメータ化される。これから、Ｑ値が取得さ
れ、このＱ値は球面状の鏡における反射損失（表面抵抗
Ｒｓｐｈ）および入力結合・出力結合のための結合孔に
よる散乱損失の量だけ補正される。このことから最後
に、表面抵抗の、部位および温度に関連した値が決定さ
れる。
【００２４】完全にコンピュータアシストされた測定プ
ロセスガイドを介して達成され得る、部位・温度可変の
密に位置する測定点により、初めて、モデルアシストさ
れた整合および転移温度決定の形での種々異なるフィル
ム範囲の定量的な判定が可能となる。これによって、フ
ィルム形成を証明しかつ意図的に改善するために、使用
時に重要となるデータベースが形成される。
【００２５】以下に、本発明の実施例を図面につき詳し
く説明する。
【００２６】Ｒｓの非破壊的・無接触式の測定は、ガウ
スの基本モードの分析により、（準）半球面形のファブ
リペロー共振器において行われる。この共振器は高い表
面品質と高い導電率とを有する銅製の球面状の鏡１と銅
製の平面状の鏡４とから成っており、両鏡１，４は、鏡
間隔Ｌが鏡半径ｒよりも少しだけ小さくなるか、または
最大でも鏡半径ｒに等しくなるような相互間隔を有して
いる。
【００２７】球面状の鏡１には、放電加工（Ｅｌｅｋｔ
ｒｏｅｒｏｓｉｏｎ）を介して、高周波技術的に設計さ
れた２つの結合孔２，３が貫通加工されている（図２参
照）。両結合孔２，３はミリ波信号（ｆ＝１４４〜１４
６Ｇｈｚ）の入力結合もしくは出力結合のために働く。
【００２８】平面状の鏡４には、被着された薄膜材料６
を有するウェーハ５がクランプを介して装着されてい
る。これにより、薄膜材料６をマイクロ波に暴露するこ
とができる。共振器を通る透過率、つまり言い換えれば
薄膜材料６の表面における反射率が、周波数の関数とし
て、敏感な検出系を介して出力により検出される。この
検出系の入力側は球面状の鏡１に設けられた出力結合開
口を成す結合孔３である（図２参照）。入力結合のため
の結合孔２はこの場合、共振器軸線１２に位置してお
り、そして出力結合のための結合孔３は入力結合のため
の結合孔２のすぐ隣に並んで位置している。重要となる
のは、これらの結合孔２，３がビーム光学的な理由か
ら、共振器軸線１２の近傍で相並んで近接して位置して
いることだけである。
【００２９】極めて重要となるのは、共振線拡幅を招
き、ひいてはピックアップされたＱ値を誤めてしまう温
度変動を排除する目的で、共振器構造を取り囲む均一の
低温（ｋｒｙｏｇｅｎ．）の雰囲気を達成することであ
る。このことは、二重の放射線シールド７，８によって
達成される。両放射線シールドのうち、内側の放射線シ
ールド７は冷却面温度にあり、外側の放射線シールド８
は排ガス温度にある。なぜならば、ベースプレート９，
１０に設けられた通路を通じて冷媒の貫流が直列式に行
われ、そして上側のベースプレート９が最初に流過され
るからである。
【００３０】上側のベースプレート９と平面状の鏡４と
に設けられた加熱エレメント２５，２６におけるコンピ
ュータガイドされた加熱出力によって形成される小さな
熱導入に基づき、測定系の温度を、達成された最低温度
（冷媒として液体ヘリウムが使用される場合には１０
Ｋ、冷媒として窒素が使用される場合には７５Ｋ）より
も上で変化させることができる。
【００３１】ミリ波帯での試料もしくは薄膜材料６の再
現可能な移動はカンチレバーアーム１４に設けられた作
動エレメント（アクチュエータ）２３，２４を介して行
われる。作動エレメント２３，２４は全て両放射線シー
ルド７，８の外側に位置しているが、しかし真空室３０
の内側に位置している。信頼性の良い微調節を行うため
に、作動エレメント２３，２４はコンピュータによりガ
イドされているので、機械的な真空貫通案内部は必要と
ならない。
【００３２】共振器および該共振器を作動させるための
方法の基本的な性能をデモンストレーションするため
に、平面状の鏡４の暴露表面は５０ｍｍの直径の円板形
の測定対象物、つまり薄膜材料６から成っており、この
場合、この薄膜材料６の一方の半円面は銅から成ってお
り、他方の半円面は黄銅から成っており、これによって
表面抵抗Ｒｓの鮮明な段部を有している。１４５ＧＨｚ
のマイクロ波の焦点２９は、測定のために分離線に対し
て垂直に表面全体にわたって運動する（図３ａ）。
【００３３】図３ｂには、測定された共振器Ｑ値が、銅
−黄銅鏡を成す薄膜材料６（図３ａ）における半径方向
の位置との関係で、第１に室温（Ｔ＝２９３Ｋ、上側の
曲線）で、第２にＴ＝７５Ｋ（下側の曲線）でそれぞれ
描かれている。銅−黄銅鏡を成す薄膜材料６の全直径に
わたってプロービングが行われる。この場合、Ｒｓ段部
は、黄銅の値（Ｔ＝２９３ＫでＲｓ＝１９０ｍΩおよび
Ｔ＝７５ＫでＲｓ＝１５０ｍΩ）から、銅の値（Ｔ＝２
９３ＫでＲｓ＝９７ｍΩおよびＴ＝７５ＫでＲｓ＝３４
ｍΩ）への連続的な移行部として、２ｗｏ＝６．５ｍｍ
の区間にわたって確認される。銅・黄銅範囲内のＱは一
定であるが、しかし明らかに互いに異なる温度依存性を
示している。黄銅から銅への滑らかな移行部、つまり飛
躍的でない移行部は、共振器におけるビームの算出され
た焦点２ｗｏに相当し、したがって系の局所分解のため
の上限を成している。鏡縁部におけるＱの鮮明な低下
は、ビームが鏡縁部にオーバラップし始めるやいなや開
始する、縁部における回折損失により発生する。
【００３４】性能はさらに、高温超伝導体ＹＢａ２Ｃｕ
３Ｏ７の測定で裏付けられる。ＹＢＣＯ層（４００ｎ
ｍ）は基板もしくはウェーハ５に被着されていて、３イ
ンチ（Ｚｏｌｌ）の直径を有している。図４ａには、７
７Ｋの温度における、つまり転移温度Ｔｃよりも下での
超伝導体表面のＲｓチャートが示されている。Ｒｓ値は
全面にわたってグレー階調として描かれており、Ｒｓの
明らかに面状の不均質性が生じる（図４ａ）。
【００３５】位置１、位置２および位置３では、観察さ
れた不均質性を分類するために別の温度可変測定が実施
された。これらの位置におけるＲｓ値は図４ｂに温度と
の関係で描かれている。この測定から判るように、表面
のそれぞれ識別された範囲は温度（Ｔｃ）、残留損失な
らびにＲｓ（Ｔ）曲線の湾曲度に関して互いに異なって
いる。このことから、最後に責任のある材料パラメー
タ、たとえば散乱率および粒子境界面特性を取り除くこ
とができる。測定された薄膜を有する基板は検査後に無
傷のまま、準半球面形のファブリペロー共振器から取り
出されて、別の測定またはコンポーネントの製作に供給
され得る。 ［図面の簡単な説明］
【図１】準半球面形のファブリペロー共振器の全体構造
を示す断面図である。
【図２】ファブリペロー共振器を単独で示す図である。
【図３ａ】部位に関連した表面抵抗を測定するためのデ
モンストレーション対象物としての銅・黄銅鏡を示す図
である。
【図３ｂ】所属のＱ値を半径方向の位置との関係で示す
線図である。
【図４ａ】ＹＢＣＯ薄膜面上での局所的な表面抵抗の分
布を示すチャートである。
【図４ｂ】選び出された部位における局所的な抵抗の経
過を温度との関係で示す線図である。
【符号の説明】
１ 球面状の鏡、 ２，３ 結合孔、 ４ 平面状の
鏡、 ５ ウェーハ、 ６ 薄膜材料、 ７，８ 放射
線シールド、 ９，１０ ベースプレート、 １１ ベ
ルト、 １２ 共振器軸線、 １３ 組付けプレート、
１４ カンチレバーアーム、 １５ 貫通部分、 １
６ 閉鎖プレート、 １７，１８ アーム、 １９，２
０ 放射線シールド切片、 ２１ つば、 ２２，２
３，２４ 作動エレメント、 ２５，２６ 加熱エレメ
ント、 ２７，２８ 温度センサ、 ２９ 焦点、 ３
０ 真空室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヤコブ ブルバッハ ドイツ連邦共和国 エッゲンシュタイン −レオポルツハーフェン レオポルトシ ュトラーセ 112 (72)発明者 ユルゲン ハルプリッター ドイツ連邦共和国 ブルーフザル ネル ケンヴェーク ６ (56)参考文献 米国特許5239269（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 27/02 H01P 7/06

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性の薄膜材料の表面抵抗Ｒｓの非破
    壊的で無接触式の、温度可変でかつ局所分解された測定
    のための準半球面形のファブリペロー共振器であって： 高い表面品質を備えた、高い導電性の球面状の鏡（１）
    が設けられていて、該球面状の鏡（１）が、相並んで隣
    接して位置しかつ共振器軸線（１２）の近傍に位置す
    る、共振器空間（１，４）に対するミリ波の入力結合
    （２）および出力結合（３）のための２つの結合孔
    （２，３）を備えており、 ビーム方向で当該共振器を仕切る、同じく高い導電性の
    平面状の鏡（４）が設けられていて、該平面状の鏡
    （４）上に、検査したい薄膜材料（６）を有するウェー
    ハ（５）が緊定されており、 さらに、前記両鏡（１，４）を規定の温度に調節するこ
    とのできる冷却装置（クライオスタット）と、共振器全
    体を取り囲む真空室とが設けられている 形式のものにおいて、 前記冷却装置が、熱伝導的に互いに分離された２つの放
    射線シールド（７，８）から成っており、両放射線シー
    ルド（７，８）が、それぞれ冷媒により貫流される良熱
    伝導性のベースプレート（９，１０）を有しており、該
    ベースプレート（９，１０）に、金属被覆された壁を備
    えたそれぞれ１つの室（７，８）が載設されており、第
    １の放射線シールド（７）内、つまり実際の共振器空間
    内に、前記両鏡（１，４）が位置しており、第２の放射
    線シールド（８）が第１の放射線シールド（７）を完全
    に取り囲んでおり、 内側の放射線シールド（７）のベースプレート（９）上
    に球面状の鏡（１）が、平面状の鏡（４）へ向けられた
    状態で設置されていて、該ベースプレート（９）に対し
    て良好な熱伝導接触を有しており、 平面状の鏡（４）がその周面で、熱を良好に伝導する、
    十分な長さのフレキシブルなベルト（１１）を介して第
    １のベースプレート（９）に結合されていて、共振器軸
    線（１２）を中心にして最大３６０゜まで平面状の鏡
    （４）の回転が実施され得るようになっており、 第２の放射線シールド（８）が、熱伝導的に分離された
    状態で組付けプレート（１３）に載設されており、該組
    付けプレート（１３）に、共振器軸線（１２）の方向と
    側方と回転方向とに移動調節可能なカンチレバーアーム
    （１４）の基部が載設されており、 該カンチレバーアーム（１４）の、前記両放射線シール
    ド（７，８）を貫通して延びる貫通部分（１５）が、非
    熱伝導性の材料またはせいぜい劣熱伝導性の材料から成
    っており、前記貫通部分（１５）の、前記両放射線シー
    ルド（７，８）の外側に位置する近位の端面が、前記カ
    ンチレバーアーム（１４）の駆動部分に設けられた良熱
    伝導性の閉鎖プレート（熱壁１６）に固定されており、
    前記貫通部分（１５）の、前記両放射線シールド（７，
    ８）の内側に位置する遠位の端面に当該共振器の平面状
    の鏡（４）が組み付けられており、 前記両ベースプレート（９，１０）の中心点にそれぞれ
    １つのアーム（１７，１８）が旋回可能に取り付けられ
    ており、該アーム（１７，１８）の自由端部にそれぞれ
    放射線シールド切片（１９，２０）が起立しており、両
    放射線シールド切片（１９，２０）が、やはり前記カン
    チレバーアーム（１４）によって貫通されていて、該カ
    ンチレバーアーム（１４）の側方運動時に該カンチレバ
    ーアーム（１４）によって連行されるようになってい
    て、前記両放射線シールド（７，８）が、前記カンチレ
    バーアーム（１４）の側方変位時でも放射線に対して常
    時閉鎖されたままとなっており、 さらに当該共振器の前記両鏡（１，４）は、低温部分を
    熱的に不活性にするために、共振の読取り時間中での当
    該共振器の、熱による離調が無視し得る程度のままとな
    るような熱容量（質量）を有している ことを特徴とする、準半球面形のファブリペロー共振
    器。
  2. 【請求項２】 平面状の鏡（４）が、球面状の共振器に
    向かって開いた、共振器空間を妨げないホッパ形のつば
    （２１）を有しており、該つば（２１）が、平面状の鏡
    （４）の回転時に熱伝導性の前記ベルト（１１）を共振
    器空間から遠ざけている。請求項１記載の準半球面形の
    ファブリペロー共振器。
  3. 【請求項３】 前記カンチレバーアームの、前記両放射
    線シールドの壁を貫通する貫通部分（１５）と、両ベー
    スプレート（９，１０）と組付けプレート（１３）との
    間のスペーサ部材（２２）とが、ガラス繊維材料から成
    っている、請求項２記載の準半球面形のファブリペロー
    共振器。
  4. 【請求項４】 前記カンチレバーアーム（１４）のため
    の作動エレメント（２２，２３，２４）が、前記両放射
    線シールド（７，８）（クライオ範囲）の外側に位置し
    ている、請求項３記載の準半球面形のファブリペロー共
    振器。
  5. 【請求項５】 前記ベースプレート（９）に共振器空間
    内で共振器軸線（１２）に対して対称的に複数の加熱エ
    レメントが取り付けられており、さらに平面状の鏡
    （４）に少なくとも１つの加熱エレメント（２５，２
    ６）が取り付けられており、それぞれ対応する温度セン
    サ（２７，２８）が熱導入を監視している、請求項４記
    載の準半球面形のファブリペロー共振器。
  6. 【請求項６】 請求項１から５までのいずれか１項記載
    の準半球面形のファブリペロー共振器を用いた、導電性
    の薄膜材料の表面抵抗Ｒｓの非破壊的で無接触式の、温
    度可変でかつ局所分解された測定のための方法におい
    て、以下の方法ステップ： ｉ． それぞれ高い表面品質と良好の熱伝導性とを有
    する球面状の鏡（１）と該球面状の鏡（１）に向けられ
    た平面状の鏡（４）とから成る固有の共振器内で、平面
    状の鏡（４）に、被着された薄膜材料（６）を有するウ
    ェーハ（５）を緊定し、自由表面を、球面状の鏡（１）
    を介して入力結合されたマイクロ波の焦点（２９）へ移
    動させ、 ｉｉ． 当該共振器を、当該共振器を直接に取り囲む内
    側の放射線シールド（７）と、該放射線シールド（７）
    を完全に取り囲む第２の放射線シールド（８）とから成
    る、当該共振器を取り囲む蒸発器クライオスタットによ
    って、規定された温度の均一な低温雰囲気内に保持し、
    この場合、外側の放射線シールド（８）を排ガス温度に
    保持し、 ｉｉｉ．熱伝導性を有しないか、またはせいぜい最小の
    熱伝導性しか有しないカンチレバーアーム（１４）の、
    前記両放射線シールド（７，８）を貫通する貫通部分
    （１５）の自由端部に固定された平面状の鏡（４）を、
    前記カンチレバーアーム（１４）の基部に設けられた、
    前記両放射線シールド（７，８）の外側に位置する、コ
    ンピュータ制御された作動装置（２３，２４）を介して
    所定の位置にまで移動させ、この場合、クライオスタッ
    トが開放された状態で、平面状の鏡（４）をまず作動装
    置（２２）を介して手で、当該共振器のガウスの基本モ
    ードが最適にフォーカスされる、球面状の鏡（１）に対
    して適当な間隔にまで調節し、そしてクライオスタット
    が閉鎖されかつ当該共振器が調温された状態で、共振器
    軸線に対して垂直な側方移動と、共振器軸線を中心とし
    た最大３６０゜までの回転とを、前記カンチレバーアー
    ム（１４）に設けられたモータ駆動される駆動装置（２
    ３，２４）によりコンピュータ制御して実施し、これに
    より球面状の鏡（１）の共振器軸線（１２）上に設けら
    れた、入力結合開口として働く結合孔（２）を通じて入
    力結合されかつ球面状の鏡（１）によりフォーカスされ
    たマイクロ波の焦点（２９）を、暴露された薄膜表面
    （６）に沿って所定の部位へ合わせ、 ｉｖ．薄膜表面（６）で局所的に行われたマイクロ波の
    多重反射を、前記入力結合開口（２）のすぐ近くに並ん
    で位置する出力結合開口として働く結合孔（３）を介し
    て検出して、測定値取得部へ伝送し、 ｖ． 当該共振器を通るマイクロ波の透過率を、周波数
    の関数として、敏感な検出系を介して出力的に検出し、
    そしてコンピュータ内で、ローレンツ分布に基づく最小
    二乗誤差の方法によってパラメータ化し、 ｖｉ．これにより取得された、当該共振器のＱ値を、球
    面状の鏡（１）と両結合孔（２，３）とに対応し得る量
    の除去後に、測定された薄膜材料（６）の表面抵抗Ｒｓ
    の、部位と温度とに関連した値を決定し、引き続き記録
    のために処理することを特徴とする、準半球面形のファ
    ブリペロー共振器を用いた、導電性の薄膜材料の表面抵
    抗Ｒｓの非破壊的で無接触式の、局所分解された温度可
    変の測定のための方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8616276D0 (en) * 1986-07-03 1986-08-13 Racal Chubb Ltd Data acquisition system
US6864690B1 (en) * 2001-03-05 2005-03-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Apparatus for precision measurement of microwave material properties as functions of temperature and frequency
US8900404B2 (en) * 2008-06-10 2014-12-02 Lam Research Corporation Plasma processing systems with mechanisms for controlling temperatures of components
DE102010038718B4 (de) * 2010-07-30 2016-02-25 Carl Zeiss Ag Messvorrichtung und Verfahren zum Bestimmen eines eine elektrische Eigenschaft einer Dünnschicht auf einem Träger beschreibenden ersten Parameters
US9013191B2 (en) 2011-09-12 2015-04-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Microwave cavity with dielectric region and method thereof
CN104525626A (zh) * 2014-12-23 2015-04-22 何雲彬 一种绕丝机的电阻检测装置
EP3734301A1 (en) * 2019-05-03 2020-11-04 Afore Oy Cryogenic wafer prober with movable thermal radiation shield
CN110988484A (zh) * 2019-12-20 2020-04-10 江苏弘信华印电路科技有限公司 一种用于软硬结合板的导电性测试工具

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4968945A (en) * 1987-11-18 1990-11-06 Massachusetts Institute Of Technology Open tube resonator test setup for conductivity measurements
US5440238A (en) * 1991-11-07 1995-08-08 Sandia Corporation Surface property detection apparatus and method
US5239269A (en) * 1991-11-07 1993-08-24 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Apparatus and method for measuring and imaging surface resistance
DE4204369C2 (de) * 1992-02-14 1994-08-25 Forschungszentrum Juelich Gmbh Verfahren zur Qualitätsbestimmung eines einzelnen supraleitenden Filmes und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
JPH09199297A (ja) * 1996-01-12 1997-07-31 Toshiba Corp 超電導高周波加速空胴装置

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