SU1362363A1 - Устройство дл измерени контактной разности потенциалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к полупроводниковой технике и может быть использовано дл  массового контрол  поверхности полупроводниковых пластин . Целью изобретени   вл етс  расширение эксплуатационных возможностей устройства Sa счет повышени  точности и производительности измерени  контактной разности потенциалов пластин с широким диапазоном отклонений по толщине. Эта цель достигаетс  путем . введени  в устройство преобразовател  напр жение - перемещение, на вход которого подаетс  сигнал рассогласовани  датчика колебаний электромагнитного вибратора и источника опорного напр жени . Причем преобразователь напр жени  в перемещение состоит из усилител  мощности и линейного электродвигател , перемещающего по высоте вибратор в зависимости от толщины и рельефа исследуемой полупроводниковой пластины так, чтобы зазор между изме- рителЬньм зондом оставалс  посто нным . Датчик колебаний электромагнитного вибратора выполнен в виде дополнительной катушки индуктивности, установленной на подвижном элементе электромагнитного вибратора. Сохранение посто нным зазора между измерительным зондом и поверхностью пластины обеспечивает независимость изме- . р емой контактной разности потенциалов от величины этого зазора, а то, что зазор устанавливаетс  автоматически , увеличивает производительность измерений. 2 з.п, ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретрнне счтноситс  к полупроводниковой технике н может быть ис- попьзонаио дл  массового контрол  поверхности полупроводниковых пластин.

Цель изобретени  - расширение эксплуатационных возможностей устройства за счет повышени  точности и производительности измерени  контактной разности потенциалов пластин с ши- роким диапазоном отклонений по толщине о

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство дл  измерени  контакт- ной разности потенциалов содержит генераторы низкой 1 и высокой 2 частот, электромагнитный вибратор 3, изме- рительньи зонд 4, металлический стол 5 дл  размещени  исследуемой пластины 6, усилитель 7, фильтры низкой 8 и высокой 9 частот, синхронный 10 и амплитудный 11 детекторы, интегратор 12, компаратор 13, источник 14 опорного напр жени , усилитель 15 посто нного тока, индикатор 16, измерительный прибор 17, преобразователь 18 напр жени  в перемещение и датчик 19 колебаний электромагнитного вибратора 3. Измерительный зонд 4 через диэлектрик 20 жестко св зан с подвижным элементом электромагнитного вибратора 3, который (подвижный элемент) выполнен в виде катушки 21, жестко закрепленной на мембранах 22. Преобразователь 18 напр жени  в перемещение в свою очередь, состоит из последовательно соединенных усилител  23 мощности и линейного электродвигател  24, установленного на общем основании 25 с электромагнитным вибратором 3. I

Выход генератора 1 низкой частоты

соединен с катушкой 21 электромагнит-- 45 лебаний зонда и обратно пропорцио- ного вибратора 3 и с первым входом нальное рассто нию между зондом 4 и синхронного детектора 10. Выход Гене- пластиной 6, поступает через стол 5

на вход широкополосного усилител  7.

Одновременно на вход усилител  7

50

ратора 2 высокой частоты соединен с измерительным зондом 4, выходом интегратора 12 и входом измерительного прибора 17. Измерительный зонд 4 расположен над поверхностью металлического стола 5 дл  размещени  исследуемой пластины 6, соединенного с входом усилител  7, выход которого соединен с входами фильтров 8 и 9« Выход фильтра 8 низкой частоты соединен с вторым входом синхронного детектора 10, выход которого подключен к

55

поступает высокочастотньй сигнал, прошедший с генератора 2 высокой частоты через зонд 4 и емкость зонд - пластина. Этот сигнал пр мо пропорционален величине этой емкости, а следовательно, обратно пропорционален рассто нию ме аду зондом 4 и плас тиной 6.

С выхода широкополосного усилител  7 исследуемый сигнал поступает на

входу интегратора 12, Выход фильтра 9 высокой частоты соединен с входом амплитудного детектора 11, выход которого подключен к первому входу компа- , ратора 13, св занного своим вторым

входом с источником 14 опорного напр жени  , а выходом - с входом усилител  15 посто нного тока, выход которого соединен с входами индикатора 16 и усилител  мощности 23 преобразовател  18 напр жени  в перемещение. Выход усилител  23 мощности подключен к линейному электродвигател ю 24,

которьм установлен на общем основании 25 с электромагнитньм вибратором 3. Датчик 19 электромагнитного вибратора 3 выполнен в виде дополнительной катушки индуктивности, установленной на подвижном элементе электромагнитного вибратора 3.

Устройство работает следующим об- .

разом. I

Иссдедуемую полупроводниковую

пластину 6 размещают на металлическом столе 5. Запуск устройства осуществл етс  подачей питающих, напр жений в узлы и блоки устройства посредством нажати  кнопки Пуск (на чер-

теже не.показана). При этом генераторы 1 и 2 формируют гармонические сигналы, частоты которых равны 1 и 400 кГц соответственно. Генератор 1 низкой частоты возбуждает колебани 

подвижного элемента электромагнитного вибратора 3, а следовательно, и жестко св занного с ним через диэлектрик 20 измерительного зонда 4. Колеблющийс  зонд 4 с помощью механизма Привода (на чертеже не показан) подводитс  к поверхности измер емой пластины 6. Переменное напр жение, пр мо пропорциональное контактной разности потенциалов и амплитуде ко

поступает высокочастотньй сигнал, прошедший с генератора 2 высокой частоты через зонд 4 и емкость зонд - пластина. Этот сигнал пр мо пропорционален величине этой емкости, а следовательно, обратно пропорционален рассто нию ме аду зондом 4 и пластиной 6.

С выхода широкополосного усилител  7 исследуемый сигнал поступает на

фильтр 8 низких частот, с выхода которого низкочастотна  составл юща  сигнала после синхронного детектировани  в детекторе 10 и интегрировани  интегратором 12 подаетс  на измерительный зонд 4, компенсиру  контактную разность потенциалов. Посто нное компенсирующее напр жение, равное измер емой контактной разности потен- IQ равным нулю, в результате чего прени  между измерительным зондом 4 и исследуемой .пластиной 6 устройство отрабатывает описанным образом сигна разбаланса так, что измерительный зонд А опускаетс  до заданного рассто ни  зонд - пластина. При этом сигнал разбаланса на выходе усилител  15 посто нного тока становитс 

циалов, регистрируетс  измерительным прибором 17. Кроме того, сигнал с выхода широкополосного усилител  7 поступает также на фильтр высоких частот 9, с выхода которого высокочастотна  составл юща  сигнала после детектировани  амплитудным детектором 11 подаетс  на первый вход компарата- ра 13,. на второй вход которого поступает опорный (эталонньм) сигнал с вы- 2о хода регулируемого источника 14 опорного напр жени . Величина опорного сигнала обратно пропорциональна рассто нию между зондом 4 и пластиной 6.

кращаетс  перемещение основани  25 и, следовательно, вибратора 3 с измерительным зондом 4. Аналогичным образом при отклонении рассто ни  зонд - 15 пластина от заданной величины в сто- рону уменьшени  воздействие сигнала разбаланса на узлы преобразовател  18 напр жени  в перемещение приводит к подн тию зонда 4 и восстановлению заданного рассто ни  между зондом 4 и пластиной 6,

По окончании процесса измерени , результат которого регистрируетс  измерительным прибором 17, зонд 4 подВ компараторе 13 осуществл етс  срав- 25 нимаетс  и производитс  смена пласнение указанных сигналов. При равенстве их сигнал на выходе компаратора 13, а следовательно,- и на выходе усилител  15 посто нного тока равен нулю. При отклонении рассто ни  меж- ду измерительным зондом 4 и поверхностью исследуемой пластины 6 от заданного значени  происходит.изменение величины высокочастотного сигнала , проход щего с выхода генератора 2 высокой частоты через емкость зонд - пластина, в результате чего на выходе компаратора 13 по вл етс  разностный сигнал (сигнал разбаланса). Усиленный посредством усилител  15 посто нного тока этот сигнал подаетс  на входы индикатора 16 и усилител  23 мощности преобразовател  18 напр жени  В- перемещение. Усиленный посредством усилител  23 мощности сиг- . нал поступает на линейный электродвигатель 24 преобразовател  18 напр жени  в перемещение. Под действием этого сигнала линейный электро- . двигатель. 24 обеспечивает перемещение основани  25, а следовательно, установленного на нем электромагнитного вибратора 3 и св занного с ним измерительного зонда 4 в ту или друтин 6.

Таким образом, устройство обеспечивает перемещение электромагнитного вибратора 3 во всем диапазоне сигна- 30 лов разбаланса без изменени  частоты его механического резонанса, что повышает точность измерени  контактной разности потенциалов пластин и исклк - чает необходимость перестройки устройства при смене пластин. Это позвол ет использовать устройство в автоматических лини х дл  контрол  параметров пластин в услови х массового производства.

35

40

Ф о

рмула изобретени 

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  контактной разности потенциалов, содержащее генераторы низкой и высокой

45 частот, электромагнитный вибратор, измерительный зонд, св занный с подвижным элементом электромагнитного вибратора, металлический стол дл  размещени  измер емой пластины, уси-

50 литель, фильтры низкой и высокой частот , синхронный и амплитудный детекторы , интегратор, компаратор, источник опорного напр жени , усилитель посто нного тока, индикатор и измери гую сторону (вверх или вниз) на вели- 55 тельный прибор причем выход генера- чину, определ емую знаком и величиной тора низкой частоты соединен с пер- сигнапа рассогласовани , формируемо- вым входом синхронного детектора и го на выходе усилител  15 посто нно- электромагнитным вибратором, измери- го тока. Т.е. при увеличении рассто - тельный зонд размещен над поверхравным нулю, в результате чего прени  между измерительным зондом 4 и исследуемой .пластиной 6 устройство отрабатывает описанным образом сигнал разбаланса так, что измерительный зонд А опускаетс  до заданного рассто ни  зонд - пластина. При этом сигнал разбаланса на выходе усилител  15 посто нного тока становитс 

Ф о

ностью металлического стола, соединенного с входом усилител , выход которого соединен с входами фильтров низкой и высокой частот, выход фильтра низкой частоты соединен с вторым входом синхронного детектора, соединенного своим выходом с входом интегратора , выход которого соединен с измерительным прибором и зондом, св занным с выходом генератора высокой частоты, выход фильтра высокой частоты соединен с входом амплитудного детектора, выход которого .соединен с первым входом компаратора, св занного своим вторым входом с источником опорного напр жени , а выходом - с входом усилител  посто нного тока, выход которого соединен с входом индикатора, отличаю- щ е е с   тем, что, с целью расширени  эксплуатационных возможностей устройства за счет повышени  точности и производительности измерени  контактной разности потенциалов плас тин с широким диапазоном отклонений по толщине, в него введен преобразователь напр жени  в перемещение, а

электромагнитный вибратор ссаОжеи датчиком колебаний, при этом преобра зователь напр жени  в перемещение своим входом соединен с выходом усилител  посто нного тока и имеет механическую св зь с электромагнитным вибратором, а датчик колебаний соединен с входом генератора йизкой частоты .

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ее   тем, что преобразователь напр жени  в перемещение вы- полнен в виде последовательно соединенных усилител  мощности и линейного электродвигател , причем вход усилител  мощности  вл етс  входом преобразовател , а электродвигатель установлен на общем основании с электромагнитным вибратором. .

3,Устройство по п. 1, о т л и- чающеес  тем, что датчик колебаний электромагнитного вибратора выполнен в виде дополнительной катушки индуктивности, установленной на -подвижном элементе электромагнитного вибратора.