SU1494732A1 - Device for measuring contact difference of potentials - Google Patents

Device for measuring contact difference of potentials Download PDF

Info

Publication number
SU1494732A1
SU1494732A1 SU874265698A SU4265698A SU1494732A1 SU 1494732 A1 SU1494732 A1 SU 1494732A1 SU 874265698 A SU874265698 A SU 874265698A SU 4265698 A SU4265698 A SU 4265698A SU 1494732 A1 SU1494732 A1 SU 1494732A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
vibrator
measuring
frequency
probe
plate
Prior art date
Application number
SU874265698A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.П. Воронцов
Original Assignee
Предприятие П/Я Р-6707
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Р-6707 filed Critical Предприятие П/Я Р-6707
Priority to SU874265698A priority Critical patent/SU1494732A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1494732A1 publication Critical patent/SU1494732A1/en

Links

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

Description

(46)07.01.91. Бюл. № 1(46) 07.01.91. Bul № 1

(21)4265698/21(21) 4265698/21

(22)22.06.87 (72)Ю.П. Воронцов (53)621.317.3 (088,8)(22) 06/22/87 (72) Yu.P. Vorontsov (53) 621.317.3 (088.8)

(54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНТАКТНОЙ РАЗНОСТИ ПОТЕНдаАЛОВ (57) Изобретение относитс  к технике электроизмерений, в частности к устройствам дл  измерени  распределени  электрического потенциала на поверхности твердых тел, и может быть использовано дл  измерени  контактной разности потенциалов полупроводниковых пластин при производстве полупроводниковых приборов. Цель изобретени  - повышение функциональной надежности устройства за счет исключени  повреждени  рабочих поверхностей измерительного зонда и измер емой пластины - достигаетс  благодар  введению последовательно(54). DEVICE FOR MEASURING CONTACT DIFFERENCE (57) This invention relates to electrical measurements, in particular, devices for measuring the distribution of electric potential on solid surfaces, and can be used to measure the contact potential difference between semiconductor wafers in the production of semiconductor devices. The purpose of the invention is to increase the functional reliability of the device by eliminating damage to the working surfaces of the measuring probe and the measuring plate - achieved by introducing

соединенных преобразовател  перемещени  в напр жение, оптически св за г- ного с подвижным элементом вибратора, и формировател  сигнала управлени  вибратором, выход которого соединен с катушкой индуктивности вибратора. Формирователь сигнала управлени  внб- ратором содержит резонасный усилитель , настроенный на частоту, кратную частоте механического резонанса вибратора, и вместе с преобразователем перемещени  в напр жение образует положительную обратную св зь. Таким образом, устройство-представл ет собой саиоуправл емую ре:1онансную систему высокой добротности, колебани  в которой быстро затухают при изменении частоты колебаний вибратора , наприм ер в результате касани  зондом пластины, и не возникают до устранени  причины изменени  частоты .connected to a voltage transducer, optically connected to a moving element of the vibrator, and a vibrator control signal generator, the output of which is connected to the inductance coil of the vibrator. The in-control control signal generator contains a resonant amplifier tuned to a frequency that is a multiple of the mechanical resonance frequency of the vibrator, and together with the displacement-to-voltage converter forms a positive feedback. Thus, the device is a self-guided repetitive: high quality Q-channel, oscillations in which quickly fade out when the vibrator oscillation frequency changes, for example as a result of touching a plate with a probe, and do not occur until the cause of the frequency change is eliminated.

WW

сwith

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, в частности к устройствам Дл  измерени  распределени  электрического потенциала по поверхности твердых тел, и может быть использовано дл  измерени  контактной разности потенциалов полупроводниковых пластин при производстве полупроводниковых приборов.The invention relates to electrical measuring equipment, in particular, to devices For measuring the distribution of electric potential across solid surfaces, and can be used to measure the contact potential difference of semiconductor wafers in the production of semiconductor devices.

Целью изобретени   вл етс  повышение функциональной надежности уст- ройства за счет исключени  повреждени  рабочих поверхностей измерительного зонда и измер емой пластины.The aim of the invention is to increase the functional reliability of the device by eliminating damage to the working surfaces of the measuring probe and the measuring plate.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  кон- разности потенциалов, преимущественно полупроводниковых пластин, содержащее электромагнитный вибратор с катушкой индуктивности, измерительный зонд, установленный на подвижном элементе вибратора, металлический стол дл  размещени  измер емой пластины, электрически св занный с блоком измерени , введены последовательно соединенные преобразовз гель перемещени  в напр жение, оптически св занный с подвижным эле4The goal is achieved by the fact that in a device for measuring the conductivity of potentials, mainly semiconductor plates, containing an electromagnetic vibrator with an inductance coil, a measuring probe mounted on the movable element of the vibrator, a metal table for accommodating a measuring plate electrically connected to the measuring unit, serially connected transforms gel transfer to voltage optically coupled to a moving element

соwith

4 four

0000

toto

33

ментом вибратора, и формирователь сигнала управлени  вибратором, выход которого соединен с катушкой индуктивности , при этом упом нутый форми- роватепь содержит резонансный усилитель мощности, настроенный на частоту , кратную частоте механического резонанса вибратора.the vibrator control signal shaper, the output of which is connected to the inductance coil, the aforementioned shaping circuit contains a resonant power amplifier tuned to a frequency multiple of the vibrator mechanical resonance frequency.

На чертеже схематично изображен пример реализации предлагаемого устройства дл  измерени  контактной разности потенциалов.The drawing shows schematically an example of the implementation of the proposed device for measuring contact potential difference.

Устройство содержит электромагнитный вибратор 1 с катушкой 2 индук тивкости и подвижным элементом (мембраной ) 3, на котором жестко закрепле измерительный зонд А, расположенный над поверхностью металлического сто The device contains an electromagnetic vibrator 1 with a coil 2 of inductance and a moving element (membrane) 3, on which the measuring probe A, located above the surface of the metal

ла 5 дл  размещени  измер емой плас- 0 ный на оптоэлектронной паре светодиод - фототранзистор с элементами режимного обеспечени , обеспечивающими работу фототранзистора в линейном режиме.5 to accommodate the measured photodiode on an optoelectronic pair LED phototransistor with mode elements providing the phototransistor in linear mode.

Формирователь 9 сигналов управлени  вибратором I предназначен дл  усилени  сигнала положительной обратной св зи, поступающего на вход формировател  9, выработки сигналаThe shaper 9 of the control signals of the vibrator I is designed to amplify the positive feedback signal received at the input of the shaper 9 to generate a signal

тины 6. Металлический стол 5 электрически св зан с блоком 7 измерени , а подвижный элемент 3 с зондом А оптически св зан со входом преорразо- вател  8 перемещени  в напр жение, последовательно соединенного с формирователем 9 сигналов управлени  вибратором 1, выход которого соединен с катушкой индуктивности 2.6. Metal table 5 is electrically connected with measurement unit 7, and movable element 3 with probe A is optically connected with input of displacement transducer 8 into voltage connected in series with shaper 9 of control signals of vibrator 1, whose output is connected to coil inductance 2.

2525

Формирователь 9 сигналов управле- 30 управлени , частота которого равнаShaper 9 control signals 30 control, whose frequency is equal to

ни  вибратором I состоит из соединенных последовательно усилител  10 напр жени , делител  11 частоты, интегратора 12 и резонансного усилител  13 мощности.Neither the vibrator I consists of a voltage amplifier 10 connected in series, a frequency divider 11, an integrator 12 and a resonant power amplifier 13.

Электромагнитный вибратор 1 предназначен дл  передачи на измерительный зонд А гармонических колебаний, возбуждаемых в катушке 2 индуктивности посредством сигнала управлени ,40 должен быть очень высоким - пор дкаElectromagnetic vibrator 1 is designed to transmit to the measuring probe A the harmonic oscillations excited in the coil 2 of the inductance by means of a control signal, 40 must be very high - on the order of

вырабатываемого формирователем 9.produced by shaper 9.

Измерительный зонд А служит дл  образовани  динамического конденсатора совместно с измер емой полупроводниковой пластиной 6. Торцова  поверхность зонда А  вл етс  одной из обкладок указанного динамического конденсатора . Конструктивно измерительный зонд А выполнен в виде цилиндрического стержн  диаметром О,А мм из то- копровод щего материала с золоченым или платиновым покрытием толщиной 10 мкм, обеспечивающим высокую стабильность поверхностного потенциала зонда А во времени.The measuring probe A serves to form a dynamic capacitor together with the measured semiconductor wafer 6. The end surface of the probe A is one of the plates of the specified dynamic capacitor. Structurally, the measuring probe A is made in the form of a cylindrical rod with a diameter O, A mm and a conductive material with a gilded or platinum coating 10 μm thick, which ensures a high stability of the surface potential of the probe A in time.

Металлический стол 5, предназначенный дл  размещени  измер емой гитас 6, служит дл  передачи информации об измер емом параметре на входMetal table 5, designed to accommodate the measured guitar 6, is used to transfer information about the measured parameter to the input

блока block

7 измерени , предназначенного дл  вылелени  нз этой информации полезных сигналов, несущих информацию о величине и знаке контактной разности потенциала.7 of a measurement designed to clear out of this information useful signals carrying information about the magnitude and sign of the contact potential difference.

Преобразователь 8 перемещени  в напр жение служит дл  преобразовани  механических гармонических колебаний измерительного зонда 4 в электрический сигнал синусоидальной формы,  вл ющийс  сигналом положительной обратной св зи дл  формировател  9 сигнала управлени  вибратором 1, что позвол ет замкнуть их н кольцо и образовать caмoyпpaвл e fylo резонансную систему высокой добротности. Преобразователь 8 представл ет собой оптический фотопреобразов тель, выполненчастоте механического резонанса вибратора I, и передачи этого сигнала на катушку 2 индуктивности вибратора 1. Схемное исполнение формировател  9 обусловлено конструкцией примен емого вибратора, однако в любом случае использование резонансного усилител  мощности  вл етс  об зательным, и коэффициент усилени  формировател  9The displacement transducer 8 to voltage serves to convert the mechanical harmonic oscillations of the measuring probe 4 into a sinusoidal electrical signal, which is a positive feedback signal for the vibrator control signal generator 9 that allows them to close the ring and form a self efylo resonant system high quality factor. Converter 8 is an optical phototransmitter, made to the mechanical resonance frequency of vibrator I, and transmitting this signal to inductor 2 of vibrator 1. Circuit design of shaper 9 is due to the design of the vibrator used, but in any case the use of a resonant power amplifier is mandatory, and shaper gain 9

5 five

00

5five

10. В рассматриваемом примере конструкци  вибратора 1 обеспечивает работу измерительного зонда А на удвоенной частоте сигнала, то есть зонд прит гиваетс  как при положительном, так и при отрицательном значени х сигнала, что обуславливает применение делител  11 частоты сигнало в формирователе 9, При работе измерительного зонда А на частоте сигнала необходимость в делителе 1I частоты отпадает.10. In this example, the design of the vibrator 1 ensures the operation of the measuring probe A at the doubled signal frequency, i.e. the probe attracts both with positive and negative signal values, which causes the use of the frequency divider 11 signal in the imaging unit 9. And at the signal frequency, the need for a frequency divider 1I is eliminated.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Исследуемую полупроводниковую Пластину 6 размещают на металлическом столе 5. Запуск устройства осуществл етс  подачей питающих напр жений в -узлы и блоки устройства в реэультате чего измерительный эо1Щ U начинает совершать затухающие колебани  на частоте механического резонанса вибратора 1. В начальный момент времени эти колебани  воз никают в результате прохождени  через катушку 2 индуктивности тока, обусловленного переходными процессами.The investigated semiconductor Plate 6 is placed on a metal table 5. The device is started by supplying power to the nodes and blocks of the device. As a result, the measuring device U begins to oscillate at the frequency of the mechanical resonance of the vibrator 1. At the initial moment of time these oscillations occur in the result of passing through the coil 2 inductance current due to transients.

Поскольку подвижный элемент 3 виб- ратора 1 оптически св зан с преобразователем 8 перемещени  в напр жени , то на выходе последнего формируетс  сигнал обратной св зи, пропорциональный амплитуде колебаний. Этот сигнал поступает на вход формировател  9 сигнала управлени  вибратором 1, где в узлах 10-13 последовательно осуществл етс  усиление сигнала обратной св зи, деление его частоты на два, преобразование формы сигнала и последующее усиление его по мощности . Полученный на выходе формировател  9 сигнал поступает на катушку 2 ин индуктивности, через нее течет ток, возбуждающий гарАонические колебани  измерительного зонда 4 на частоте меха - нического резонанса вибратора 1 .ПриSince the mobile element 3 of the vibrator 1 is optically coupled to the displacement transducer 8 in voltage, a feedback signal is generated at the output of the latter, which is proportional to the amplitude of oscillations. This signal is fed to the shaper 9 of the control signal of the vibrator 1, where at nodes 10-13, the feedback signal is amplified, its frequency is divided into two, the waveform is converted and its power is subsequently amplified. The signal obtained at the output of the imaging unit 9 is fed to the inductor 2 inductance, a current flows through it, which induces harmonic oscillations of the measuring probe 4 at the frequency of the mechanical resonance of the vibrator 1.

этом измен етс  емкость конденсатора,this changes the capacitance of the capacitor

образованного.поверхност ми измерительного зонда А и пластины 6. : Переменный сигнал, вызванный изменением плотносУи поверхностного зар да на пластине 6 через металлический стол 5 поступает на вход блока 7 измере- НИН, где из зтого сигнала вьщел етс  посто нна  составл юща , несуща  информацию о контактной разности потенциалов .formed by the surfaces of the measuring probe A and the plate 6.: A variable signal caused by a change in the density of the surface charge and surface charge on the plate 6 through the metal table 5 enters the input of the measuring unit 7, where the constant component carrying the information about contact potential difference.

При случайном контактировании измерительного зонда 4 и полупроводниковой пластиной 6 происходит резкое снижение добротности резонансной системы , образованной колебательной сие- темой вибратора 1, преобразователем 8 перемещени  в напр жение и формироIn case of accidental contacting of the measuring probe 4 and the semiconductor plate 6, there occurs a sharp decrease in the quality factor of the resonant system formed by the oscillating circuit of the vibrator 1, the transducer 8 moving to voltage and forming

вателем 9 сигнала управлени  вибратором I. Это приводит к резкому уменьшению сигнала с выхода формировател  9 и, в конечном счете, к срыву колебаний . Возобновление колебаний hpo- исходит при устранении причины, вызвавшей случайное контактирование зонда 4 с пластиной 6.control signal 9 of the vibrator I. This leads to a sharp decrease in the signal from the output of the driver 9 and, ultimately, to the breakdown of the oscillations. The resumption of oscillations hpo- occurs with the elimination of the cause that caused the accidental contact of the probe 4 with the plate 6.

Таким образом, в предложенном устройстве исключаютс  многократные колебани  зонда при случайном контактировании его с пластиной, следствием чего  вл етс  исключение механических повреждений зонда и пластины, привод щих к увеличению погрешности измерени  и снижению процента выхода годных пластин.Thus, the proposed device eliminates multiple oscillations of the probe when it is accidentally contacted with the plate, resulting in the elimination of mechanical damage to the probe and plate, leading to an increase in measurement error and a decrease in the percentage of yield of plates.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  измерени  контактной разности потенциалов, преимущественно полупроводниковых пластин, содержащее электромагнитный вибратор с катушкой инлуктивности измерительный зонд, установленный на подвижном элементе вибратора, металлический стол дл  размещени  измер емой пластины , электрически св занный с блоком измерени , отличающее- с   тем, что, с целью повышени  функциональной надежности устройства за счет исключени  повреждени  рабочих поверхностей измерительного зонда и измер емой пластины, в него введены последовательно соединенные преобразователь перемещени  в напр жение , оптически св занный с подвижным элементом вибратора, и формирователь сигнала управлени  вибратором, выход которого соединен с катушкой индуктивности, при этом упом нутый формирователь содержит резонансный усилитель мощности, настроенный на частоту, кратную частоте механического резонанса вибратора.A device for measuring contact potential difference, mainly semiconductor wafers, containing an electromagnetic vibrator with an inductance coil, a measuring probe mounted on a movable element of the vibrator, a metal table for accommodating a measuring plate, electrically connected to the measuring unit, characterized in that increase the functional reliability of the device by eliminating damage to the working surfaces of the measuring probe and the measuring plate; Flax coupled transducer to voltage, optically coupled to the vibrator moving element, and vibrator control signal generator, the output of which is connected to an inductance coil, the former comprising a resonant power amplifier tuned to a frequency multiple of the vibrator mechanical resonance frequency.
SU874265698A 1987-06-22 1987-06-22 Device for measuring contact difference of potentials SU1494732A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874265698A SU1494732A1 (en) 1987-06-22 1987-06-22 Device for measuring contact difference of potentials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU874265698A SU1494732A1 (en) 1987-06-22 1987-06-22 Device for measuring contact difference of potentials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1494732A1 true SU1494732A1 (en) 1991-01-07

Family

ID=21312294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU874265698A SU1494732A1 (en) 1987-06-22 1987-06-22 Device for measuring contact difference of potentials

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1494732A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU177659U1 (en) * 2017-11-13 2018-03-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) STAND FOR MEASURING THE OPERATION OF ELECTRON OUTPUT FROM THE SURFACE OF METAL BODIES
RU2674518C1 (en) * 2018-03-13 2018-12-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) Metal surface state studying integrated device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU177659U1 (en) * 2017-11-13 2018-03-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) STAND FOR MEASURING THE OPERATION OF ELECTRON OUTPUT FROM THE SURFACE OF METAL BODIES
RU2674518C1 (en) * 2018-03-13 2018-12-11 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) Metal surface state studying integrated device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1494732A1 (en) Device for measuring contact difference of potentials
US3851247A (en) Electrometer arrangement with amplitude stabilized oscillator drive means for detector element
US3426271A (en) Displacement measuring system with high frequency source and low frequency output terminal connected by coaxial cable to measurement and detection circuit
SU1443579A1 (en) Device for measuring contact potential difference
SU1362363A1 (en) Device for measuring contact potential difference
SU883683A1 (en) Pressure converter with frequency output
SU1242732A2 (en) Method of measuring mechanical influence on rod vibrator
SU1434350A1 (en) Capacitive transducer
SU1290214A1 (en) Transducer of magnetic field
RU2016376C1 (en) Film thickness measuring device
SU1545090A1 (en) Device for measuring vibration
GB2015162A (en) Compensating Capacitive Transducer Measurements
RU1798736C (en) Device for measurement of electric potential of charged surface
SU114964A1 (en) Installation for determining the elastic moduli of the first and second kind of samples of heat-resistant metals and alloys
SU1684718A2 (en) Measuring generator
SU742822A1 (en) Device for measuring resonance frequencies of piezoceramic resonators
SU828254A1 (en) Static limit switch
SU913488A1 (en) Capacitive sensor
RU1783284C (en) Capacity converter of linear positioning
SU1325305A1 (en) Method of determining amplitude of object mechanical vibrations
RU2239200C2 (en) Permittance precision measurement device
SU996925A1 (en) Conductometric device
SU1688199A1 (en) Method of determining the mean position of residual charge in dielectrics
SU450142A1 (en) Stable power supply
SU1332166A2 (en) Piezoelectric transducer of static forces