JPH0374333B2 - - Google Patents

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JPH0374333B2
JPH0374333B2 JP58112473A JP11247383A JPH0374333B2 JP H0374333 B2 JPH0374333 B2 JP H0374333B2 JP 58112473 A JP58112473 A JP 58112473A JP 11247383 A JP11247383 A JP 11247383A JP H0374333 B2 JPH0374333 B2 JP H0374333B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323Valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01Pure fluids
    • F17C2221/014Nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146Two-phase
    • F17C2223/0153Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、低温用測定載置台に関するもの
で、例えば、DLTS(Deep Level Transient
Spectroscopy)法をはじめとする半導体材料・
素子の評価を行う低温用測定載置台に有効な技術
に関するものである。
〔背景技術〕
ジヨセフソン素子等の低温動作のデバイスの特
性測定やDLTS法をはじめとする半導体材料・素
子の評価を行うため、液化チツソを用いることが
考えられる。ところが、液化チツソは、その気化
によりほゞ一定の−196℃程度の低温度を形成す
る。したがつて、これを負の熱源として、電気ヒ
ータ等を正の熱源として試料載置台の温度をその
中間の温度に設定すること又は所定の温度勾配を
もつて変化させようとすることが極めて難しいも
のとなる。なぜなら、液化チツソは、その気化に
より常に上記低温度を形成しようとするからであ
る。また、強力な電気ヒータにより上記中間温度
を形成しようとすると、液化チツソと電気ヒータ
の電力との消費量が膨大になるため、極めて不経
済なものとなつて実用に供し得ない。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、簡単な構成により、精度よ
く制御された低温用測定載置台を提供することに
ある。
この発明の他の目的は、エネルギー消費量を小
さくできる低温用測定載置台を提供することにあ
る。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な
特徴は、この明細書の記述および添付図面から明
らかになるであろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なも
のの概要を簡単に説明すれば、下記の通りであ
る。すなわち、液化チツソが供給される第1のタ
ンクと、この第1のタンクの上部に設けられ試料
載置台に熱を伝導する第1の熱伝導体と結合され
た第2のタンクと、上記第1のタンクから第2の
タンクに液化チツソを供給する熱伝導性の金属管
とにより負の熱源を構成して、液化チツソの供給
量の制御により選択的に上記金属管又は第1のタ
ンク内での気化を生じさせることにより形成され
た負の温度を上記金属管及び第2のタンクでの熱
抵抗を利用して減衰させることにより上記第1の
熱伝導体における温度を制御するようにするもの
である。
〔実施例〕
第1図には、この発明に係る低温用測定載置台
の断面図が示され、第2図にはそのA−B線にお
ける水平断面図が示されている。言い換えれば、
第1図は、第2図のA−B線の垂直断面図とな
る。
試料の測定載置台5の下面側には、第1,第2
の熱伝導体6,7の上面と接合されている。これ
らの熱伝導体6,7は、特に制限されないが、第
2図に示すように円形をほゞ4等分されることに
よつて構成される扇形の断面形状をしている。こ
の4つの扇形のうち中心部に結合し、この中心部
に対称的に配置された2つの扇形6は、第2の熱
伝導体とされる。すなわち、この中心部の中空は
電気ヒータ12の収納部12aとされる。したが
つて、電気ヒータ12により形成された正の温度
は、上記第2の熱伝導体6を通して上記測定載置
台5に伝えられる。この第2の熱伝導体6のほゞ
下半分は切除されている。
また、残り2つの扇形は、第1の熱伝導体とさ
れ、上部の接合部6aを除き上記第2の熱伝導体
とは相互に空間分離されている。この第1の熱伝
導体7は、その上半分部の断面形状が上記第2図
に示すような扇形をしており、その上部の結合部
6aを介して第2の熱伝導体6と一体的に結合さ
れる。そして、この結合部6aの上面が上記測定
載置台5に接合している。
上記第1の熱伝導体7のほゞ下半分は中空が設
けられたリング状(ドーナツ状)にされる。この
中空部を電気ヒータ12を収納する収納部12a
の突出した下半分が空間分離されて貫通してい
る。このようにすることによつて、比較的大きな
収納室が形成できるので、比較的大きな電力の電
気ヒータ12を用いることができる。
上記第1の熱伝導体7の下部部分には、リング
状の中空とされる。このようにリング状にするこ
とによつて、比較的大きな容量を持つタンクを形
成することができる。この中空部分8は、冷媒と
して、特に制限されないが、液化チツソが注入さ
れる第2のタンクとして用いられる。この第2の
タンク8の下部には、同様な構成の第1のタンク
11が設けられる。この第1のタンク11の中心
部は、上記同様に中空とされ、上記収納部12a
が空間分離されて貫通している。
上記第1のタンク11には、供給管13を通し
て液化チツソが注入される。バルブB1はその液
化チツソの供給制御を行うものである。
上記第1のタンク11と第2のタンク8とは、
熱伝導性を持つ金属管9により接続されている。
これにより、第1のタンク11の容量を越える液
化チツソを供給すると金属管9を通して第2のタ
ンク8に液化チツソが注入される。また、この第
2のタンク8には、気化したチツソガスを排気す
るための排気管10が設けられる。この排気管1
0は、上記第2のタンク8を通つて外部に導出さ
れる。この理由は、外気温度が排気管10を通し
て伝わるのを防止するものである。バルブB2
は、その排気制御を行うものである。
なお、特に制限されないが、この実施例では、
第2のタンク8に一定量以上の液化チツソを第1
のタンク11に戻す金属管が設けられる(図示せ
ず)。
上記3つの管により第1のタンク11は、第2
のタンク8に対して吊り下げられるような構成に
よつて取り付けられる。
箱体3の上部には、開口3aが設けられる。上
記熱伝導体6,7は、熱絶縁性の取り付け部材4
により箱体3の開口部3aの下方に取り付けられ
る。上記熱伝導体6,7と箱体3とにより第1の
真空室1が構成される。この第1の真空室1は、
箱体3の下部に設けられた排気口が真空源(図示
せず)と接続されることによつて真空にされる。
すなわち、第1の真空室1は、上記電気ヒータ1
2と液化チツソの気化熱及び熱伝導体6,7の熱
絶縁体として利用される。
なお、上記試料載置台5は、特に制限されない
が、半導体ウエハ等の測定試料を固定するクリツ
プ等が設けられる(図示せず)。
また、上記箱体3の開口3aの上部、言い換え
れば、試料載置台5の上部を覆う蓋14が設けら
れており、上記第2の真空室2を構成する。この
第2の真空室2も上記同様に真空源(真空ポン
プ)により排気がなされることによつて上記同様
に真空にされる(図示せず)。このように、試料
載置部を真空にするのは、低温による空気中の水
蒸気により露結が生じてしまうからである。
なお、特に制限されないが、半導体ウエハ上に
形成された素子等の測定を容易にするため、上記
箱体3の周囲上面には、プローブアームを備えた
マニピユレータが設けられ、蓋14の外部から半
導体ウエハの任意の位置にプローブを接触できる
ようにしている。(図示せず)。このような構成
は、本願出願人の先願(特願昭57−151299)の低
温用プローバにより詳細に説明している。この実
施例による低温用測定載置台の温度制御の作動形
態を次に説明する。また、これに代え、測定素子
との接続は配線により行うものであつてもよい。
所望の低温を形成するにあたり、上記第1,第
2の真空室1,2の排気がなされる。この後、バ
ルブB1が開かれて液化チツソの供給が行われ
る。このとき、同時に気化ガスを抜き取るバルブ
B2も開かれる。上記液化チツソの注入により第
1のタンク11の容量を越える液化チツソは、金
属管9を通して第2のタンク8に注入される。こ
のように第2にタンク8に液化チツソが注入され
ると、その気化がこの第2のタンク8によって行
われる。したがつて、上記約−196℃の低温度が
この第2のタンク8で形成されることになるた
め、熱伝導体7を通して試料載置台5に上記温度
が最低温度として伝えられる。
この状態から、徐々に一定の温度勾配のもとに
温度を上昇させる場合、バルブB2による気化ガ
スの排気量と、バルブB1による液化チツソの供
給量を減らす。これにより、第2のタンク内の気
圧が高くなり、第2のタンク8の液化チツソ量が
減少していく。これと同時に電気ヒータ12を作
動させてその温度を徐々に高める。
そして、第2のタンク8の液化チツソが無くな
ると、液化チツソの気化は金属管9から第1のタ
ンク11で行われるようになる。
上記金属管9乃至第1のタンク11で液化チツ
ソの気化が行われるようになると、これらの部分
で上記−196℃のような低温度が形成されるが、
上記熱伝導体7には、第2のタンク8乃至これと
ともに金属管9を通して伝えられるものとなる。
第2のタンク8と金属管9とは、共に適当な熱抵
抗を持つように形成されているので、上記気化に
より形成された−196℃の温度は減衰して熱伝導
体7に伝えられる。このため、試料載置台5の温
度は、熱伝導体7を通して形成された負の温度と
電気ヒータ12により形成され熱伝導体6を通し
て形成された正の温度とが加算された中間の温度
又は温度勾配を持つものとされている。
なお、上記第1のタンク11で形成した低温度
を第2のタンク8に伝える熱伝導路は、上記金属
管9の他、熱伝導性を持つ金属等で排気管10及
び図示しない前記した液化チツソの戻し管を形成
することにより、これらをも通して行なわれる。
〔効果〕 (1) 負の熱源として、液化チツソを用いるにも拘
わらず、第1のタンクと第2のタンクとを設け
てその間を熱抵抗手段を兼ねる液化チツソの供
給管で接続することによつて、実質的に複数段
階の負の熱源を構成できる。これにより、正の
温度を形成する電気ヒータは、より少ない電力
量により所望の中間温度を形成することができ
るという効果が得られる。
(2) 上記熱抵抗の介在により、電気ヒータは中間
温度で形成する主導的な役割を果たすようにな
るので、その電力制御により高精度に制御され
た中間温度ないし温度勾配の温度を形成するこ
とができるという効果が得られる。
(3) 第1のタンクの上部に第2のタンクを配置す
ることによつて、第2のタンクを配置すること
によつて、第2のタンク内の気圧と、重力とを
利用することによつて、第1,第2のタンク内
の液化チツソの量を簡便に制御できるという効
果が得られる。
(4) 上記温度ないし温度勾配を精度よく制御でき
ることによつて、DLTS法をはじめとする半導
体材料・素子の評価の信頼性を高めることがで
きるという効果が得られる。例えば、半導体結
晶を低温にしておいて、光照射、注入その他の
方法で励記すると、トラツプの大部はキヤリア
を捉えて充満する。この温度から毎秒1℃以下
の程度の速さで温度を上昇させると、トラツプ
されたキヤリアが解離し電場により流れる。こ
れは熱刺激電流と呼ばれ、これから半導体結晶
のトラツプの深さと濃度を評価できる。このよ
うな評価において、試料載置台の上記温度勾配
が高精度に制御されて一定にできることによつ
て、初めてその信頼性を得ることができるもの
となる。このように、半導体材料・素子の評価
においては、温度制御が高精度になるに従つて
その信頼性が高まるものである。
以上本発明者によつてなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、この発明は上記実施
例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。例えば、2つの熱伝導体6と7とは、それ
ぞれ直接試料載置台5の下面側に取り付けるもの
であつてもよい。また、タンクの数を3個以上に
するものとして、実質的により多くの複数段階の
負の温度を液化チツソにより形成するものとして
もよい。また、熱伝導体をより細かく分割して試
料載置台に伝わる温度の均一化を図るものとして
もよい。
また、上記温度制御のために、液化チツソの量
を検出するセンサー、試料載置台の温度を検出す
るセンサー等を設けるとともに、これらに基づい
て上記バルブの制御及び電気ヒータの制御をマイ
クロコンピユータ等により自動制御することが便
利である。
さらに、冷媒としては、液化フレオン等を用い
るものであつてよい。
〔利用分野〕
この発明は、半導体材料・素子の評価に用いら
れる低温用測定載置台として広く利用できるもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示す断面図、
第2図は、第1図のA−B線における水平方向の
断面図である。 1……第1の真空室、2……第2の真空室、3
……箱体、3a……開口部、4……取り付け部
材、5……試料載置台、6……第2の熱伝導体、
6a……結合部、7……第1の熱伝導体、8……
第2のタンク、9……金属管、10……排気管、
11……第1のタンク、12……電気ヒータ、1
2a……収納部、13……供給管、14……蓋、
B1,B2……バルブ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 その気化により超低温を形成する冷媒の供給
    管が設けられた熱伝導性を持つ第1のタンクと、
    この第1のタンクの上部に設けられ、熱伝導性の
    金属管を通して接続された熱伝導性を持つ第2の
    タンクと、上記第2のタンク内の気化ガスの排気
    を選択的に行うバルブが設けられた排気管と、上
    記第2のタンクの一部と結合され試料載置台に熱
    を伝導する第1の熱伝導体と、電気ヒータと、こ
    の電気ヒータで形成された熱を上記試料載置台に
    伝導し、上記第1の熱伝導体とは少なくともその
    表面の大半が相互に空間分離された第2の熱伝導
    体と、これらの熱源及び熱伝導体を収納する真空
    室とを具備することを特徴とする低温用測定載置
    台。 2 上記第1,第2のタンクとの間には、第2の
    タンク内の一定量を越える冷媒を第1のタンク内
    に戻す管が設けられるものであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の低温用測定載置
    台。 3 冷媒は、液化チツソであることを特徴とする
    特許請求の範囲第1又は第2項記載の低温用測定
    載置台。 4 上記第1と第2のタンクとはそれぞれドーナ
    ツ状に形成され、その中空部に電気ヒータの収容
    部の下部が縦方向に収納されるとともに、上記第
    1,第2の熱伝導体は、その断面形状が複数に分
    割された扇形とされ、上記測定載置台の下面に交
    互に配置されるものであることを特徴とする特許
    請求の範囲第1,第2又は第3項記載の低温用測
    定載置台。
JP11247383A 1983-06-22 1983-06-22 低温用測定載置台 Granted JPS604847A (ja)

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JP11247383A JPS604847A (ja) 1983-06-22 1983-06-22 低温用測定載置台

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JPS604847A JPS604847A (ja) 1985-01-11
JPH0374333B2 true JPH0374333B2 (ja) 1991-11-26

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ID=14587512

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5558437A (en) * 1978-10-25 1980-05-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Heat tester

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6139967Y2 (ja) * 1980-01-11 1986-11-15

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5558437A (en) * 1978-10-25 1980-05-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Heat tester

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JPS604847A (ja) 1985-01-11

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