一种用于微纳米尺度二维尺寸测量的微触觉测头制造技术

本发明专利技术为一种用于微纳米尺度二维尺寸测量的微触觉测头，其特征在于：所述的微触觉测头由圆形基底、电容式传感器阵列、悬梁、测针、悬挂弹簧及限位结构组成；圆形基底用于固定传感器阵列及悬梁；电容式传感器阵列作为敏感单元，用以感知位移变化；悬梁用于连接测针及传感器阵列；测针直接与被测物接触，以探测并传递位移量；悬挂弹簧起悬挂、调平悬梁的作用，并可调节测量力；限位结构用来限制悬梁及测针运动的自由度，使其只能以悬梁顶端的小球球心为原点旋转，从而消除了测针和悬梁的整体偏移，保证了横向位移测量的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超精密尺寸测量工具，特别是公开一种用于微纳米尺度二维尺寸测量的微触觉测头，属于微纳米几何量测量领域。
技术介绍
随着微纳加工技术的迅速发展，器件特征尺寸和与之关联的公差不断减小，而其形状结构的复杂程度却不断增加，这就对微纳尺度的几何量检测提出了更高的需求。在半导体工业中，检测的精度要求已经达到亚微米或者纳米水平，检测对象的范围也扩大到具有特殊或者复杂结构的微器件和微结构。开发不确定度小于0.1 μ m的测头将有效促进纳米坐标测量系统的发展。从传感测头的检测原理角度，主要有基于聚焦原理、光学反射、激光捕获等光学原理的传感测头和基于压阻、电容、电感等非光学原理的传感测头两类。由于光学方法存在衍射极限，系统的横向分辨率由物镜的数值孔径决定，所以一般在微米量级。这也就决定了它们不能分辨微米以下更细微的形貌特征。同时，光学方法不能测量某些特定的三维形貌，如物体边缘的孔径，物体表面的方向性和相关尺寸等信息，所以并不能实现真正的三维测量。以原子力显微镜和扫描隧道显微镜为代表的扫描探针技术利用微观效应，检测控制针尖和样品表面的微电流和微力的大小，对样品表明进行扫描，获得样品的形貌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于微纳米尺度二维尺寸测量的微触觉测头，其特征在于：所述的微触觉测头由圆形基底、电容式传感器阵列、悬梁、测针、悬挂弹簧及限位结构组成；圆形基底用于固定传感器阵列及悬梁；电容式传感器阵列作为敏感单元，用以感知位移变化；悬梁用于连接测针及传感器阵列；测针直接与被测物接触，以探测并传递位移量；悬挂弹簧起悬挂、调平悬梁的作用，并可调节测量力；限位结构用来限制悬梁及测针运动的自由度，使其只能以悬梁顶端的小球球心为原点旋转，从而消除了测针和悬梁的整体偏移，保证了横向位移测量的精度。

【技术特征摘要】
1.一种用于微纳米尺度二维尺寸测量的微触觉测头，其特征在于:所述的微触觉测头由圆形基底、电容式传感器阵列、悬梁、测针、悬挂弹簧及限位结构组成；圆形基底用于固定传感器阵列及悬梁；电容式传感器阵列作为敏感单元，用以感知位移变化；悬梁用于连接测针及传感器阵列；测针直接与被测物接触，以探测并传递位移量；悬挂弹簧起悬挂、调平悬梁的作用，并可调节测量力；限位结构用来限制悬梁及测针运动的自由度，使其只能以悬梁顶端的小球球心为原点旋转，从而消除了测针和悬梁的整体偏移，保证了横向位移测量的精度。2.根据权利要求1所述的一种用于微纳米尺度二维尺寸测量的微触觉测头，其特征在于:所述的敏感单元阵列由四个电容式传感器组成，电容极板采用超精密加工技术加工成以旋转原点为圆心的部分环形，从而使探测的位移变化与电容值变化呈近似的线性关系；电容式传感器阵列可通过不同的电连接方式连接成变面积型和变电介质型；悬梁采用十字型，以便将测针测量端的位移传递给电容传感器，从而改变电容值，同时，悬梁应具有较好的刚度，以减小因悬臂变形引入的误差；悬梁的中心连接体厚度设计为与悬臂相同，以减少重力引起的悬臂变形，悬臂的长...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊杰，李源，范国芳，陈欣，雷李华，毛辰飞，
申请(专利权)人：上海市计量测试技术研究院，
类型：发明
国别省市：