[发明专利]具有接触探测器的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测定测试样品电学性能的探针，进一步地涉及一种测定测试 样品电学性能的方法，更进一步地涉及一种测定测试样品电学性能的系统。

背景技术

如US2004/0056674、US2002/153909、WO2005/124371、US5266801、 US6621080、US5907095、US6953519、US6148622和JP2006/284599中已公开了测 定测试样品电学性能的探针、方法和系统。上述所有的美国专利公开文本均被引 用，通过引用并入本说明书中。

在使用具有一个或多个向外延伸的悬臂的探针时，将探针放入测试样品表面 的预定部分内与其接触时，常常会出现悬臂表面受损的现象。假设的情况是测试 样品的表面基本为平面且测试探针最好地保持在对准测试样品相应表面的方向 上。实际上，该表面可能具有凸块、沉积物、凹槽、孔或其他可能损毁或造成探 针大面积毁坏的缺陷或瑕疵。而且，探针常常安装在测试设备或系统的容器内， 而测试样品安装在相应的测试样品容器内。如果探针不与相应的测试样品表面重 合，探针朝向探针表面的移动可能会毁损一个或多个探针臂。

由此，本发明的发明目的是提供一种能获得测试样品电学性能的方法，且探 测测试样品表面时能限制或避免对探针造成毁损。本发明的另一个目的是提供一 种能测定测试样品电学性能的探针，且该探针包含接触探测器。本发明的又一个 目的是提供一种能测定测试样品电学性能的系统，其中该系统使用本发明所教导 的探针。

JP2006/284599中公开了一种测试电路电学性能的装置。该装置包括从支撑 体同向延伸的多个悬臂梁。该多个悬臂梁具有两个不同的长度，其中长悬臂梁用 作接触探测器，短悬臂用于测量测试样品的电学性能。同时，JP2006/284599公 开了一种长悬臂梁中压阻材料的电子通路(electrical pathway)，且该长悬臂 能生成指示接触测试电路的偏移信号。

当电阴值随着提供的机械压力改变时，压阻效应取决于外受力和压阻材料的 几何形状。已知电阻值相对于外受力的变化是非线性的。同样已知的，在非常好 的环境下，作为结果的探测信号中相应的非线性能通过电学或数字组件进行补 偿。

但是，基于悬臂梁或柔性臂的接触探测器和压阻材料之间存在干扰的问题， 这和外受力的方向性有关。作用力的方向和大小对探测信号产生影响，这意味着 从单一的探测信号中不可能分辨这两个参数。也就是说两种不同大小和方向的作 用力会得到相同的探测信号。

当沿法线探测两个平坦测试表面的距离时，其中一个表面是光滑的，另一个 表面是不平坦的且具有凹槽和凸块的，即使柔性臂沿法线的偏差是相同的，探测 信号也可能不同，因为在表面中的不平坦面可能存在由凹槽和凸块导致的分力， 而光滑面不存在该分力。这可能导致接触探测器从先前的校准中给出显示用于测 定电学性能的悬臂梁与与测试样品接触的信号，即使不是这种情况。很明显，如 果让接触探测器对垂直于平面法线的作用力敏感，则能改进距离测量及测试样品 相关的电学性能测定的准确性。

因此，本发明的另一个目的是提供一种能更好地测定到测试表面距离的接触 探测器，其在接触探测器柔性臂的电学通路(electrical pathway)中部分避免 使用压阻材料。

发明内容

本发明可获得上述发明目的，其中第一方面涉及一种测定测试样品表面区域 电学性能的探针，该探针位于与测试样品相应的特定方向内，其包括：

确定第一表面的支撑体；

从与所述第一表面共面的支撑体延伸的多个悬臂，所述多个悬臂彼此大致平 行地延伸，所述多个悬臂的每一个包括一个电传导的端部，所述端部通过将与测 试样品表面相应的探针移动到所述特定方向内以接触所述测试样品的所述表面， 以及

从所述支撑体延伸的接触探测器，所述接触探测器设置成进行上述移动时在 接触所述测试样品所述表面的所述多个悬臂的任一个之前或同时接触所述测试 样品的所述表面，其中所述接触探测器是一个应变计式传感器，包括：

在自身基座处分成两个锚臂的柔性臂，以及从其中一个锚臂传输到柔性臂并 由另外一个锚臂传输回来的非压阻材料的电学通路。

在本发明的说明书中，“压阻”按照压阻的一般含义定义如下：在长度为1 的导线中，机械应力作用时或变形时该导线沿导线轴向的电阻率会显示出不同的 变化，定义为：