施加固定作用力的原子力显微镜探针装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种原子力显微镜探针装置，利用真空吸附装置抵消探针重力，可有效避免换针过程中的脱针现象。通过设置具有狭槽贴片的施力件以及在探测针上设置相应的狭槽，狭槽贴片上设置弹性的施力装置，在探针座真空吸附探测针之后根据测试样品将狭槽贴片嵌入到狭槽中的特定位置，进而对探针微悬臂末端施加固定的作用力。弹性的施力装置实现了对探针微悬臂末端的弹性固定，有效地控制探针悬臂的固定状态，提高其灵敏度，提高了测试效果。

Atomic Force Microscope Probe Apparatus with Fixed Force

The invention discloses an atomic force microscope probe device, which uses a vacuum adsorption device to counteract the gravity of the probe and effectively avoids needle removal during needle replacement. By setting force applicators with slotted patches and corresponding slots on the probe, and setting elastic force applicators on the slotted patches, the slotted patches are embedded in the slots according to the test samples after vacuum adsorption of the probe pedestal, and then fixed force is applied to the end of the micro-cantilever of the probe. The elastic force device realizes the elastic fixing of the tip of the probe cantilever, effectively controls the fixed state of the probe cantilever, improves its sensitivity and improves the testing effect.

【技术实现步骤摘要】
施加固定作用力的原子力显微镜探针装置
本专利技术涉及半导体测试
，特别涉及一种施加固定作用力于原子力显微镜探针的装置。
技术介绍
原子力显微镜(AtomicForceMicroscope，AFM)已广泛应用于半导体样品测试中，其工作原理是通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件(探针)之间极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。通常来说，探针包括针尖以及微悬臂，微悬臂末端固定于探针座，微悬臂前端的针尖接近样品表面。当针尖与样品表面距离极小时，它们原子之间产生极微弱的吸引或排斥力，从而引起微悬臂发生形变或运动状态发生改变。扫描过程中，带针尖的微悬臂将在垂直于样品表面方向上起伏运动，通过包括反射激光束及其光电检测系统对微悬臂的状态变化进行采集，测得微悬臂状态变化与扫描各点的位置对应关系，从而得到具有原子分子级分辨率的材料表面结构等物化性质。然而，由于不同物化性质的测试需要使用不同型号的探针，所以原子力显微镜在使用过程中经常需要更换探针以完成相应的测试需求。在换针过程中，需将被调换的探针取出，将替换的探针放入探针座中。然而，由于探针小而轻极大地增加了换针的操作难度。换针过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原子力显微镜的探针装置，其特征在于，包括：探测针，其包括微悬臂以及设于所述微悬臂一端的针尖，所述微悬臂远离所述针尖的另一端的侧表面形成有狭槽；以及探针座，其包括：吸附定位件，其具有吸附定位面；所述吸附定位面上开设有与抽真空部件连通的导气槽，用于使所述探测针吸附定位于所述吸附定位面；以及施力件，其包括本体以及设于所述本体下端的狭槽贴片，所述狭槽贴片与所述狭槽的形状相配合；所述本体滑动设置于所述吸附定位件的两侧且于第一位置和第二位置之间移动以使所述狭槽贴片嵌入所述狭槽或从所述狭槽中分离；施力装置设置于所述狭槽贴片上，所述施力装置包含引导球体和施力弹簧，所述引导球体顶部表面设置有弹力传感片，...

【技术特征摘要】
1.一种原子力显微镜的探针装置，其特征在于，包括：探测针，其包括微悬臂以及设于所述微悬臂一端的针尖，所述微悬臂远离所述针尖的另一端的侧表面形成有狭槽；以及探针座，其包括：吸附定位件，其具有吸附定位面；所述吸附定位面上开设有与抽真空部件连通的导气槽，用于使所述探测针吸附定位于所述吸附定位面；以及施力件，其包括本体以及设于所述本体下端的狭槽贴片，所述狭槽贴片与所述狭槽的形状相配合；所述本体滑动设置于所述吸附定位件的两侧且于第一位置和第二位置之间移动以使所述狭槽贴片嵌入所述狭槽或从所述狭槽中分离；施力装置设置于所述狭槽贴片上，所述施力装置包含引导球体和施力弹簧，所述引导球体顶部表面设置有弹力传感片，达到对探针微悬臂末端施加固定作用力和控制探针微悬臂起伏运动幅度的目的；圆形开口设置所述狭槽贴片的上表面且由所述狭槽贴片前段至末端所述圆形开口的直径逐渐增加的，所述施力弹簧的一端抵接所述狭槽贴片的下表面，另一端抵接所述引导球体的下端，并使所述引导球体上端的部分球体通过所述圆形开口露出所述狭槽贴片的上表面，露出部分的高度为H，由所述狭槽贴片的前段至末端H逐渐增大，由所述狭槽贴片的前段至末端所述狭槽贴片引导球体直径大小与其对应的所述狭槽贴片圆形开口相匹配。所述本体从远离针尖端的第一位置向着针尖方向移动至第二位置的过程中，处于不同的位置时，对应的所述施力装置利用所述引导球体和所述施力弹簧对所述微悬臂末端施加不同大小的固定作用力；所述弹力传感片受压力的平均值作为微悬臂末端施加固定的作用力。2.根据权利要求1所述的原子力显微镜探针装置，其特征在于，所述本体包括导引件和连接件，所述连接件...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵慧玲，白莹，郁彩艳，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南,41