SU1051624A1

SU1051624A1 - Device for measuring electrophysical parameters of semiconductive material ingots

Info

Publication number: SU1051624A1
Application number: SU823474008A
Authority: SU
Inventors: Владимир Васильевич Гусев; Юрий Викторович Малинин; Виктор Владимирович Мочалин; Лев Федорович Родионов; Борис Васильевич Смирнов; Александр Иванович Хрычев; Владимир Иванович Щипунов; Вячеслав Михайлович Юшкин
Priority date: 1982-07-22
Filing date: 1982-07-22
Publication date: 1983-10-30

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЁНИЯГ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СЛИТЮЭВ :ЯЕ /г ИОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИАТЕРЦАЛОВ, содвржащее корпус, зондовую головку, механизм перемещени эондовой головки и механизм фиксации корпуса относительно слитка, отличающевс тем, что, с целью улучшени эксплуатационных возможностей и повышени точности измерени , механизм фиксации корпуса относительно слитка выполнен в виде рычагов, попарно установленных на размещенных в корпусе поворотных ос х, причем один из каждой пары рычагов жестко закреплен на оси и снабжен упругим прижимом , шарнирно закрепленным на его конце, а друг;ой рычаг этой пары устагновлен на оси шарнирно, кинематически св зан с осью посредством пружиW |НЫ и снабжен угловым упором, шарнирно закрепленным на его конце. /A DEVICE FOR MEASURING ELECTROPHYSICAL PARAMETERS OF SLITUEV: API / G IOLI-CONDUCTOR ITATERS, supporting a case, a probe head, a mechanism for moving the electrode head and a mechanism for fixing the case relative to an ingot, a company with a quid a quit. made in the form of levers, installed in pairs on hinged axles placed in the housing, one of each pair of levers rigidly fixed to the axis and provided an elastic clamp pivotally fixed at its end, and a friend; the second lever of this pair is pivotally attached to the axis, kinematically connected to the axis by means of a spring W | HY and provided with an angular stop hinged at its end. /

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл контрол электрофизических параметров в отрасл х промышленности , св занных с производством и потреблением полупроводниковых материалов .The invention relates to a measurement technique and can be used to control electrical parameters in industries related to the production and consumption of semiconductor materials.

Известно устройство дл измерени электрофизических параметров слитков полупроводниковых материалов, содердащее размещенные на основании держатель слиткбв, зондовую головку и механизм перемещени зондовой головки l .A device for measuring the electrophysical parameters of ingots of semiconductor materials is known, which contains an ingot holder, a probe head and a probe head displacement mechanism l.

Недостаток заключаетс в том, что это устройство обеспечивает измерение электрофизических параметров только вдоль слитка и не позвол ет производить измерени на торце слитка . .The disadvantage is that this device provides measurement of electrical parameters only along the ingot and does not allow measurements at the end of the ingot. .

Наиболее близким к предлагаемому вл етс устро.йство дл измерени электрофизических параметров слитков полупроводниковых материалов, срдер-; жащее. корпус, зондовую головку, ме- : ханизм перемещени зондовой головки и механизм фиксации корпуса относительно слитка 2J ,. Closest to the present invention is a device for measuring the electrophysical parameters of ingots of semiconductor materials, sr; eating body, probe head, mechanism for moving the probe head and mechanism for fixing the body relative to the ingot 2J,.

Недостатками этого устройства в- л ютс его низкие эксплуатационные возможности, обусловленные тём, что дл проведени измерений необходим предварительный замер диаметра слитка , и совмещение зо1удовой головки с центром торца слитка. Затруднена работа при измерении длинномерных слитков. Недостатком также вл етс низка точность измерений, так как устройство позвол ет производить измерени на слитках, имекицих по всей длине посто нный диаметр, тогда .как в реальных слитках диаметр слитков измен етс по длине на величину до 5 мм, что обуславливает погрешHoctfx измерени .The disadvantages of this device are its low operational capabilities, due to the fact that for measuring it is necessary to preliminarily measure the diameter of the ingot, and the combination of the slug head with the center of the end of the ingot. Difficult to work when measuring long bars. The disadvantage is also low measurement accuracy, since the device allows measurements on ingots, having a constant diameter along the entire length, then, as in real ingots, the diameter of the ingots varies in length by up to 5 mm, which causes an error of measurement.

Цель изэбретени - улучшение эксплуатационных возможностей и повышение точности измерени .The goal of this is to improve operational capabilities and increase measurement accuracy.

Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве дл измерени электрофизических параметров слитков полупроводниковых материалов, содержащем корпус, зондовую головку, механизм перемещени зондовой головки и механизм фиксации корпуса относительно слитка, механизм фиксации корпуса относительно слитка выполнен в виде рычагов, попарно установленных на размещенных в корпусе поворотных ос х, причем один из каждой пары рычагов жестко закреплен на оси и снабжен упругим прижимом, шарнирно закрепленным на его конце, а другой рычаг этой пары установлен нг| оси шарнирно, кинематически св зан с осью посредством пружины и снабжен угловым упором, шарнирно закрепленj bM на его конце.This goal is achieved by the fact that in a device for measuring the electrophysical parameters of ingots of semiconductor materials, comprising a housing, a probe head, a mechanism for moving a probe head, and a mechanism for fixing the body relative to the ingot, the mechanism for fixing the body relative to the ingot is in the form of levers mounted in pairs on the rotary bodies located in the body axis x, with one of each pair of levers rigidly fixed on the axis and provided with an elastic clamp, hinged at its end, and the other lever of this pair s installed ng | the axis is hinged, kinematically connected to the axis by means of a spring and provided with an angular stop, hinged bM at its end.

На фиг.1 изображена предлагаемого устройства; на фиг.2 усройство , общий вид; на фиг.З - устройство , вид сверху; на фиг.4 - то же, вид снизу.Figure 1 shows the proposed device; figure 2 device, General view; on fig.Z - device, top view; figure 4 - the same, bottom view.

Устройство содержит корпус 1 и зондовую головку 2, электрически св занную с измерительным блоком 3. На корпусе 1 размещен механизм перемещени зондовой головки 2, содержащий поворотную турель 4, закрепленную на корпусе и установленные на ней направл ющие 5 и 6, на которых закреплена каретка 7 с зондовой головкой 2. Зондова головка 2 установлена во втулке 8, имеющей возможность перемещени ручкой 9 в направл ющей втулке 10, жестко св занной с кареткой 7. В ручке 9 имеетс защелка 11, управл ема кнопкой 12, которые подпружинены пружиной 13. В ручке 9 установлен микровыключатель 14 дл включени измерительног блока 3. Дл фиксации каретки 7 в центре направл ющей 5 предусмотрен фиксатор 15, а дл фиксации положени тарели 4,относительно корпуса 1 - фиксатор 16..The device includes a housing 1 and a probe head 2, electrically connected with the measuring unit 3. On the housing 1 there is a mechanism for moving the probe head 2, which contains a rotary turret 4 mounted on the housing and mounted on it the guides 5 and 6, on which the carriage 7 is fixed with a probe head 2. A probe head 2 is installed in a sleeve 8, which can be moved by a handle 9 in a guide sleeve 10 rigidly connected to the carriage 7. In the handle 9 there is a latch 11 controlled by a button 12, which are spring loaded 13. In the handle 9 A microswitch 14 is installed to turn on the measuring unit 3. To lock the carriage 7 in the center of the guide 5, a lock 15 is provided, and to lock the position of the plate 4, relative to the housing 1, a lock 16.

Механизм фиксации корпуса 1 относительно слитка 17 выполнен в виде рычагов 18 и 19, попарно установленных на поворотных ос х 20, размещенных на корпусе 1. Рычаги 18 установлены на ос х 20 шарнирно и кинематически св заны с ними пружинам 21. На концах рычагов 18 шарнирно закреплены угловые упоры 22, имеющие корпусный выступ 23. Рычаги 19 жестко закреплены на ос х 20 и снабжены упругими прижимами 24, шарнирно закрепленными на концах рычагов 19 и выполненных в виде упругих эластичных шайб 25, Рычаги 19 кинематически св заны посредством выполненного в каждом из них паза 26 и поводков V 27 с поворотным кольцом 28, размещенным в корпусе 1 и поводком 29, имеющим сферическую головку 30 св занным со спиральным паЭом 31, выполненным в ручке 32. Дл отсчета положени зондовой головки 2 имеютс шкалы 33 и 34. .The fixing mechanism of the housing 1 relative to the ingot 17 is made in the form of levers 18 and 19, mounted in pairs on rotary axes 20 placed on the housing 1. The levers 18 are mounted on the axes 20 pivotally and kinematically connected to them by springs 21. On the ends of the levers 18 pivotally angular stops 22 are fixed, having a body protrusion 23. The levers 19 are rigidly fixed to the axles x 20 and provided with elastic clamps 24 hingedly attached to the ends of the levers 19 and made in the form of elastic washers 25, the levers 19 are kinematically connected by means of each Of these, the groove 26 and the leads V 27 with a rotary ring 28 housed in the housing 1 and a leash 29 having a spherical head 30 connected to the helical rod 31 made in the handle 32. For reading the position of the probe head 2, there are scales 33 and 34. .

Устройст во работает следующим образом.The device operates as follows.

Перед установкой устройства ни слиток 17 поворотом ручки 32 развод т рычаги 18 и 19 в соответствии с диаметром слитка 17, затем устройство одевают на слиток и перемещают вдоль оси слитка 17, до тех пор, пока упоры 22 своей горизонтальной плоскостью не л гут на торец слитка 17. При этом за счет самоориентации корпуса 1 относительно Topfta, зондова головка 2 независимо от/угла наклона торца относительно оси слитка 17 устанавливаетс перпеидикул 1 но к плоскости торца слитка 17, Затем, придержива устройство на слитке за ручку 9, поворотом ручки 32 в другую сторону рычаги 18 свод т до соприкосновени конусной поверхности выступов 23 с боковой поверхностью слитка 17. При этом корпус 1 ориентируетс и центрируетс относительно оси слитка 17. При дальнейшем повороте ручки 32 рычаги 19 закрепл ют устройство, прижима сь к слитку упругими прижимами 24 самоориентирующимис по поверхности слитка 17. Упоры 22 занимают положе ние, при ко.тором независимо от диаметра слитка 17, зондова головка 2 устанавливаетс на определенном рассто нии от кра торца слитка 17. Измерение производитс в следующей последовательности. Зондовую головку 2 устанавливают в центр слитка 17 на нуль шкалы 33. Дл этого каретку 7 перемещают вдоль направл ющих 5 и 6 до срабаты вани фиксатора 15, Нажатием кнопки 12 расфиксируют втулку 8 и с помощью ручки 9 зондовую головку 2 -опускают до создани контакта между зондами и поверхностью торца слитка 17. При этом срабатывает микровыключатель 14 запуска измерительного блока 3 и производитс измерение в первой точке. Далее зондовую головку 2 приподнимают, перемеща каретку 7 устанавливают ее на определенном радиусе во второй точке и повтор ют измерение. Дл измерени в других точках, расположенных на данном радиусе, турель 4 поворачивают BOKpjjr оси слитка 17, отсчи тыва угол изменени rio шкале 34. Последующие измерени производ тс iпосле перемещени зондовой головки Л 4 2 на другие радиусы относительно центра спитка. Количество точек измерени и их выбор зависит от прин той методики измерени . Методика статистической оценки качества ГОСТ 19658-80, примен ема в насто щее врем дл выходного контрол готовой продукции предусматривает измерение в шести фиксированных точках, расположенных в двух взаимно перпендикул рных направлени х: четыре точки с кра торца и две точки в центре. По схеме измерени , прин той в Данном случае, зондова головка 2 первоначально устанавливаетс в крайнее левое положение, определ емое упором 22, затем в центре слитка , где положение фиксируетс шариковым фиксатором 15, и в крайнее правое положение, определ емое также упором 22, расположенным симметрично относительно первого. Далее турель 4 поворачивают, фиксируют шариковым фиксатором 16 и повтор ют цикл измерени от крайней левой до крайней прарой точки. Предлагаемое устройство может , быть использовано дл измерени удельного сопротивлени и при измерении времени жизни неосновных носителей зар да. В последнем случае вместо зондовой головки 2 во втулке В устанавливаютс сменные зонды, а упругие прижимы 24 рычагов 18 выполн ютс из токопровод щего материала. Кроме того, предлагаемое устройство позвол ет производить измерение электрофизических параметров слитков любой длины с достаточной точностью, повысить производительность измерений и значительно уменьить металлоемкость конструкции.Before installing the device, the ingot 17 rotates the knob 32 and spreads the levers 18 and 19 in accordance with the diameter of the ingot 17, then the device is put on the ingot and moved along the axis of the ingot 17, until the stops 22 with its horizontal plane lie on the end of the ingot 17. At the same time, due to the self-orientation of the housing 1 relative to Topfta, the probe head 2, regardless of the angle of inclination of the end face relative to the axis of the ingot 17, installs perpeedicle 1 but to the plane of the end face of the ingot 17, Then, holding the device on the ingot by the handle 9, turning the handle 32 to another On one side, the levers 18 are brought into contact with the conical surface of the protrusions 23 with the lateral surface of the ingot 17. In this case, the housing 1 is oriented and centered about the axis of the ingot 17. As the handle 32 is further rotated, the levers 19 fix the device, pressing the elastic clamps 24 self-orienting along the ingot 32 surface of the ingot 17. The stops 22 occupy a position, with a coder, regardless of the diameter of the ingot 17, the probe head 2 is set at a certain distance from the edge of the end of the ingot 17. The measurement is performed in the next atelnosti. The probe head 2 is set in the center of the ingot 17 to the zero of the scale 33. For this, the carriage 7 is moved along the guides 5 and 6 until the latch 15 is activated. Pressing the button 12 unlocks the sleeve 8 and, using the handle 9, the probe head 2 is allowed to make contact between probes and the end face of the ingot 17. This triggers the microswitch 14 to start the measuring unit 3 and the measurement is performed at the first point. Next, the probe head 2 is lifted, moving the carriage 7, set it at a certain radius at the second point and repeat the measurement. For measurement at other points located at a given radius, the turret 4 rotates the BOKpjjr axis of the ingot 17, measuring the angle of change of rio scale 34. Subsequent measurements are made after moving the probe head L 4 2 to other radii relative to the center of the spitt. The number of measurement points and their selection depends on the measurement technique adopted. The method of statistical quality assessment of GOST 19658-80, currently used for output control of finished products, involves measuring at six fixed points located in two mutually perpendicular directions: four points from the edge of an edge and two points in the center. According to the measurement scheme adopted in this case, the probe head 2 is initially set to the extreme left position determined by the stop 22, then in the center of the ingot where the position is fixed by the ball retainer 15 and to the far right position defined also by the stop 22 located symmetrically with respect to the first. Next, the turret 4 is rotated, fixed with a ball retainer 16 and the measurement cycle is repeated from the leftmost point to the rightmost point. The proposed device can be used to measure the resistivity and to measure the lifetime of minority charge carriers. In the latter case, instead of the probe head 2, interchangeable probes are mounted in the sleeve B, and the elastic clamps 24 of the levers 18 are made of conductive material. In addition, the proposed device makes it possible to measure the electrophysical parameters of ingots of any length with sufficient accuracy, to improve the measurement performance and significantly reduce the metal structure.

Claims

DEVICE FOR MEASURING ELECTROPHYSICAL PARAMETERS OF INGOTS

SEMICONDUCTOR MATERIALS, comprising a housing, a probe head, a mechanism for moving the probe head and a mechanism for fixing the housing relative to the ingot, characterized in that, in order to improve operational capabilities and improve measurement accuracy, the housing fixing mechanism relative to the ingot is made in the form of levers pairwise mounted on placed in the case of rotary axes, moreover, one of each pair of levers is rigidly fixed on the axis and provided with an elastic clamp pivotally mounted at its end, and the other lever of this pair mounted on an axis pivotally, kinematically connected to the axis by means of a spring and provided with an angular stop pivotally mounted at its end.

p-D ......)

i