扫描探针显微镜进针装置及方法制造方法及图纸

一种扫描探针显微镜进针装置，其步进电机（8）以垂直于水平面方向固定在扫描探针显微镜进针装置的底座，步进电机（8）连接压电陶瓷扫描器（7）；压电陶瓷扫描器（7）上设置样品台（11）；探针（2）针尖朝下，位于样品台（11）的正上方；探针（2）的上方安装有激光光源（9）；光电传感器（10）位于探针的斜上方，接收探针（2）所反射的光斑的位置信号，并将光斑位置信号转换为电压信号送入控制器（4），通过控制器（4）控制步进电机（8）带动样品向探针（2）逼近。本发明专利技术还包括双通道反射式光纤位移传感器，通过双通道反射式光纤位移传感器检测探针与样品表面距离，在控制器的控制下，提高粗进针速度，结合细进针控制，实现快速进针。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种扫描探针显微镜(SPM)进针装置及进针方法。
技术介绍
扫描探针显微镜(SPM)作为ー种高分辨率的三维形貌检测仪器，不仅在生物学领域得到了广泛应用，同时得到了半导体产业界的高度重视(T. Ando, “High-speed atomicforce microscopy coming ofage”，Nanotechnology, 2012，23:06200-062028. )。SPM 在样品表面扫描时，微悬臂梁上的探针与样品相互作用，引起微悬臂梁偏转，该偏转信号用于表征样品表面的形貌变化，并能达到原子级高分辨率。根据探针与样品表面作用方式的不同，SPM能实现表面磁场、载流子浓度分布、表面电容等多信息測量。随着半导体エ业中加工线宽的不断减小和高介电常数材料的大量使用，光学检测和扫描电子显微镜检测方法都遇到了技术障碍。SPM的高分辨率、多信息測量、三维成像等优点将会在半导体检测领域发挥重·大作用。高速、高通量的检测是一种检测技术能否在半导体エ业中实用化的关键。检测速度的快慢将直接影响エ业现场的检测效率，而测量速度慢恰恰是SPM的最大缺点。影响SPM測量速度主要包含两方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描探针显微镜进针装置，其特征在于，所述的进针装置包括控制器（4）、步进电机（8）、压电陶瓷扫描器（7）、激光光源（9）、光电传感器（10）、探针（2）和双通道反射式光纤位移传感器（1）；所述控制器（4）与步进电机（8）、压电陶瓷扫描器（7）、激光光源（9）、光电传感器（10）和双通道反射式光纤位移传感器（1）中的激光器（15）、接收器（16）电连接；所述步进电机（8）以垂直于水平面方向固定在扫描探针显微镜进针装置的底座，步进电机（8）连接压电陶瓷扫描器（7）；压电陶瓷扫描器（7）上设置样品台（11）；探针（2）针尖朝下，位于样品台（11）的正上方；探针（2）的上方安装有激光光源（9）；光...

【技术特征摘要】
1.一种扫描探针显微镜进针装置，其特征在于，所述的进针装置包括控制器(4)、步进电机(8)、压电陶瓷扫描器(7)、激光光源(9)、光电传感器(10)、探针(2)和双通道反射式光纤位移传感器(I);所述控制器(4)与步进电机(8)、压电陶瓷扫描器(7)、激光光源(9)、光电传感器(10 )和双通道反射式光纤位移传感器(I)中的激光器(15 )、接收器(16 )电连接；所述步进电机(8)以垂直于水平面方向固定在扫描探针显微镜进针装置的底座，步进电机(8)连接压电陶瓷扫描器(7);压电陶瓷扫描器(7)上设置样品台(11);探针(2)针尖朝下，位于样品台(11)的正上方；探针(2)的上方安装有激光光源(9);光电传感器(10)位于探针斜上方，接收探针(2)所反射的光斑的位置信号，并将光斑位置信号转换为电压信号送入控制器(4 )，控制器(4 )通过光斑位置信号控制进针过程并判断进针是否完成。2.按照权利要求I所述的扫描探针显微镜进针装置，其特征在于，所述的双通道反射式光纤位移传感器(I)由探头(20)、发射光纤(13)、接收光纤(12、14)、激光器(15)和接收器(16)构成；所述的探头(20)的顶端开有激光发射孔(18)和两个激光接收孔(17、19);所述的探头(20)固定在扫描探针显微镜探针座(3)的侧面；探头(20)的顶端向下，垂直于被检测样品表面；探头(20)与探针(2)的垂直距离为H’，且Hmin-hO〈H’〈Hmax-hO，其中Hmin为双通道反射式光纤位移传感器(I)能够检测到的探头(20)与被测样品表面的最小距离，Hmax为双通道反射式光纤位移传感器(I)能够检测到的探头(20)与被测样品表面的最大距离，hO为粗进针结束时探针(2)与样品表面的距离；所述的发射光纤(13)的一端连接激光发射孔(18)，发射光纤(13)的另一端连接激光器(15);第一接收光纤(12)的一端连接第一激光接收孔(17)，第一接收光纤(12)的另一端连接接收器(16);第二接收光纤(14)的一端连接第二激光接收孔(19)，第二接收光纤(14)的另一端连接接收器(16)。3.按照权利要求I所述的扫描探针显微镜进针装置，其特征在于，所述的控制器(4)包括PC104嵌入式主板、步进电机控制模块、光电传感器信息检测模块、扫描器反馈控制模块和双通道反射式光纤位移传感器控制模块；所述的PC104嵌入式主板通过网络与上位机通信，接收上位机发送的指令并将采集的数据回传给上位机，利用PC104总线实现对步进电机控制模块、光电传感器信息检测模块、扫描器反馈控制模块和双通道反射式光纤位移传感器控制模块的控制；步进电机控制模块控制步进电机带动被检测样品进行对探针的逼近和远离动作；光电传感器信息检测模块检测光电传感器(10)的输出信号，判断探针(2)与样品表面的接触情况并为扫描器反馈控制模块提供输入信号；扫描器反馈控制模块用于控制压电陶瓷扫描器(7)的微位移运动；双通道反射式光纤位移传感器控制模块用于控制激光器发射激光束，通过接收器接收反射回的激光并经模数转...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈代谢，殷伯华，韩立，林云生，初明璋，高莹莹，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：