JPS604847A - 低温用測定載置台 - Google Patents

低温用測定載置台

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JPS604847A
JPS604847A JP11247383A JP11247383A JPS604847A JP S604847 A JPS604847 A JP S604847A JP 11247383 A JP11247383 A JP 11247383A JP 11247383 A JP11247383 A JP 11247383A JP S604847 A JPS604847 A JP S604847A
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tank
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heat
electric heater
mounting table
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JP11247383A
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JPH0374333B2 (ja
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Kazumasa Kaneda
金田 一政
Tetsuya Watanabe
哲哉 渡邊
Kazunobu Uchida
内田 一宣
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NIPPON MAIKURONIKUSU KK
Micronics Japan Co Ltd
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NIPPON MAIKURONIKUSU KK
Micronics Japan Co Ltd
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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
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
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    • F17C2205/0302Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323Valves
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    • F17C2221/01Pure fluids
    • F17C2221/014Nitrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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 Transie
ntS pectroscopy )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。
(iIk’景技術〕 ジョ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、液化チッソを用いることが考えられる。ところ
が、液化チッソは、その気化によりは一゛一定の一19
6℃程度の低温度を形成する。したがって、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
勾配をもって変化させようとすることが極めて外しいも
のとなる。なぜなら、液化チッソは、その気化により常
に北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、液化チッ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って実用に供し得な
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、液化チッソが供給される第1のタンクと、こ
の第1のタンクの上部に設りられ試料載置台に!1(1
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のタンクに液化チッソを供
給する熱伝導性の金属管とにより負の熱源を構成して、
液化チッ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
か示されている。言い換えれば、第1図は、第2図のA
−B線の垂直1v1面図となる。
試料の/i1.i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、?fS2図に示
すように円形をはV4等分されることによって構成され
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1.2 aとされ
る。したがって、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のは一゛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のは一′下半分は中空が設けられ
たリング状(ドーナツ状ンにされる。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
空間分離されで貫通している。
このようにすることによって、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ごとによって、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、
液化チッソが注入される第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
分能されてM通している。
上記第1のタンク11には、供給管13を通してt(l
 jヒチノソが注入される。バルブB1はその液化チッ
ソの!J’i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ッ
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
チッソが注入される。また、この第2のタンク8には、
気化し7たチッ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10は、上記第2のタンク8を通
っ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ッソを第1のタンク11に
戻す金1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って取り付け
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、熱絶縁性の取り付は部材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(Ff!J示せず)と接続されることによって真
空にされる。
すなわち、第1の真空室1は、上記電気ヒータ12と液
化丁−・2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
体ウェハ等の測定試料を固定するクリップ等が設けられ
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が設りられてJ−iす、
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
ことによっ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?・こ制限されないが、半導体ウェハ上に形成
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」二面には、プローブアームを備えたマニピール−ク
が設けられ、蓋14の外部から半導体ウェハの任意の位
置にプローブを接触できるよう?こしている(図示せず
)。このような構成は、本願出願人の先扉(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、測定索子との接
続は配線により行うものであってもよい。
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
れて液化チッ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。上記液化チッソの注入により第1のタンク11の
容量を越える液化チッソは、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
チッソが注入されると、その気化がこの第2のタンク8
によって行われる。
したがって、上記的−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による液化チッソの供給量を減らす。これに
より、第2のタンク8内の気圧が高くなり、第2のタン
ク8の液化チッ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の液化チッソが無くなると、液
化チッソの気化は金属管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で液化チッソの気化
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
た一196℃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1o及び図示しない前記した
液化チッ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、液化チッソを用いるにも拘ゎら
ず、第1のタンクと第2のタンクとを設けその間をpJ
+抵抗手段を兼ねる液化チッソの供給管で接続すること
によって、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
るき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
を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ご
とによって、第2のタンク内の気圧と、重力とを利用す
ることによって、第1.第2のタンク内の液化チッソの
量を簡便に制御できるという効果が(q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
とによって、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、トラップの大部は
キャリアを捉えて充満する。この温度から毎秒I″CC
以下度の速さで温度を上昇させると、トラップされたキ
ャリアが解離し電場により流れる。これば熱刺激電流と
呼ばれ、これから半導体結晶のトラップの深さと濃度を
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
って、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ってその信頼性が高まるもの
である。
以上本発明者によっ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
り付けるものであってもよい。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
負の温度を液化チッ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、液化チッソの量を検出す
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ュータ等により自
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
あってよい。
〔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てぎるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示す1111面図、第
2図は、第1図のA−B線におりる71<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・・取り付は部材、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、
(0・・排気管、11・・第1のタンク、12・・電気
ヒータ、]、 2 a・・収納部、13・・供給管、1
4・・蓋、Bl。 I32・・バルブ 代理人弁理士 徳若 光政

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、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段
    目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、液化チッ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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JPS604847A true JPS604847A (ja) 1985-01-11
JPH0374333B2 JPH0374333B2 (ja) 1991-11-26

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Citations (2)

* 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
JPS56159760U (ja) * 1980-01-11 1981-11-28

Patent Citations (2)

* 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
JPS56159760U (ja) * 1980-01-11 1981-11-28

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