Ртутный манипулятор

вольск дниепгз93 от друга элети вокруг капп: ля сориводыра Ф 4 Му ущ ОСУДАРСТВЕННЬЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ 1 ТИЙ 21) 3443395/18-2122) 09.04,824 б) 07.05.84. Бюл. Р 1772) Р.С.Нахмансон и П.П.До(71) Институт физики полупровков СО АН СССР(5 б) 1. Наппаег К. Мегсцгу А.Сопгасг РгоЬе Еог МОЯ Меазцгетпоп Ох 1 йагев Ях 1 соп. Кеп Б1 пвг".41,970, У 2, РР. 292(прототип).(54)(57) РТУТНЫЙ МАНИПУЛЯТОР,держащий предметный столик, п и ртутную зондовую головку с капилляром и клеммами для подключения кэлектрической схеме питания и управления, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьшения точностизмерения и надежности в работе путем обеспечения пвтоматического регулирования величины заданного зазора между торцом ртутной зондовойголовки и поверхностью измеряемогообразца, торец ртутной эондавой головки снабжен не менее чем тремя зо-.ированными друодами, размещенньИзобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения электрическиххарактеристик структур на основеполупроводников и диэлектриков в 5локальных областях или при непрерывном сканировании,Наиболее близким к предлагаемомуявляется ртутный манипулятор, содержащий предметный столик привод ирт утную зондовую головку с капилляром и клеммами для подключения кэлектрической схеме питания и управления Г 13,К недостаткам данного устройства 15относится ограниченная возможностьизмерений, так как измерения можнопроводить только в локальных областях измеряемой структуры при непосредственном механическом контакте 20капилляра с поверхностью образца,Кроме того, практически невозможно использовать его для измеренийпри непрерывном сканировании, таккак из-за наличия механического контакта капилляр - образец и отклонений реальной геометрической поверхчос"ти образца от идеальной плоскостностиизменяется площадь контакта ртутьобразец, появляется возможность трав 1мироьания поверхности образца ивыброса ртути, что снижает точностьизмерений и надежность в Работе.Цель изобретения - повышение точнссти измерения и надежности в работе путем обеспечения автоматическогорегулирования величины заданногозазора между торцом ртутной зондовойголовки и поверхностью измеряемогообразца. 40Поставленная цель достигаетсятем чо в РтуБом манипулячоресодержащем предметный столик, приводыи ртутную зондовую головку с капилляром и клеммами для подключения кэлектрической схеме питания и управления, торец ртутной зондовой головки снабжен не менее чем тремя изолированными друг от друга электродамиразмещенными вокруг капилляра, 50На фнг.1 схематично изображен ртутный манипулятор; на фиг. 2 - местарасположения электродов и автономных электроприводов в плане относи.тельно капилляра, 55Ртутный манипулятор состоит изртутной зондовой головки, включающей в себя корпус 1, выполненный иэ изолирующего материала. Корпуссодержит объем 2 со ртутью. С однойстороны объем 2 герметизируетсяэластичной мембраной 3 (например,резиновой ), а с другой заканчивается капилляром цилиндрическим) 4,выходящим к исследуемой поверхностиизмеряемого образца 5. Давление ртути в объеме регулируется с помощьюштока 6, Электрический. контакт сортутью осуществляется с помощьюклеммы 7, введенной в объем со ртутьюКорпус зонда имеет металлическийэкран 8 и гайку 9, прижимаюшую мембрану к корпусу . На торце корпуса 1со стороны исследуемой поверхностиобразца 5 расположены три изолированных друг от друга металлическихэлектрода О. Корпус 1 зондовой головки связан с помощью кронштейна 11с механическим приводом например,микрометрическим винтом 12) предметного столика 13. Для точной регулировки зазора и плоскопараллельностимежду образцом и торцом зондовой головки, а также для автоматическогоподдержания его постоянтсва при сканировании поверхности образца предметный стол снабжен тремя электроприводами 14 например, пьезокерамическими элементами), причем метеллические секторы и электроприводы соединены между собой посредством электРической схемы питания и управленияl1,не показана ,На фиг,1 и 2 показано минимальновозможчое количество пар электродавтономный электропривод - три (ихможет быть больше Е.Электроприводы 14 могут быть размещены на предметном столике 13(фиг.1 или на корпусе 1 ртутнойзондовой головки.Каждый электрод по отношению к измеряемому образцу образует датчикемкости, величина которой изменяется при изменении величины зазорамежду капилляром и поверхностью образца. Устройство работает следующим образом.Устанавливают с помощью винта 12 необходимый зазор между электродами 10 и поверхностью измеряемого образца 5. Посредством штока б создают давление в объеме 2 со ртутью.1 туть через капилляр 4 вытесняется и, соприкасаясь с поверхностью образца,12 б Составитель .Сменов Редактор Аежнина Техред Ж,Кастелевнч Корректор Г РешетникЗаказ 3091/50БИПИ Г 683 Тир ударст м изоб ква, Ж дписное СР нного комитета С тений и открыти 5, Раушская наб. по дел13035, о лиал 1 П 111 "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 09 создает электрический контакт. Ртуть посредством клеммы 7 и предметного столика 13, на котором расположен измеряемый образец 5, подключается к измеряемому тракту электрической схе-мы. По отдельным электрическим каналам к схеме питания и управления подключаются каждая пара электрод - электропривод.При сканировании капилляра по О поверхности измеряемого образца следящая система автоматического регулирования зазора электрической схемы питания и управления при поступлении сигнала от того или иного дат чика емкости электрод - образец по, обратной связи о нарушении установленной величины зазора (меняется емкость ) дает команду на электро- привод для обработки обратного или прямого хода до установления заданной величины зазора.Автоматическое регулирование и поддержание заданной величины зазо ра обеспечивает сохранение площади контакта ртуть. - образец на всем пути сканирования, исключает механическое соприкосновение капилляра с поверхностью образца и выбросы ртути, что повышает точность измерения и надежность в работе ртутного манипулятора.