[发明专利]原子力显微镜探针装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体测试技术领域，特别涉及一种原子力显微镜的探针装置。

背景技术

如今，原子力显微镜(Atomic Force Microscope，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（探测针）之间的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。如图1所示，通常来说，探测针11包括针尖以及微悬臂，将对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定于探针座12，微悬臂另一端的微小针尖接近样品10，当针尖与样品接触时（如图2所示），由于它们原子之间存在极微弱的作用力(吸引或排斥力)，引起微悬臂发生形变或运动状态发生变化。扫描时控制这种作用力恒定，带针尖的微悬臂将在垂直于样品表面方向上起伏运动，通过光电检测系统（包括反射镜13及物镜14）对微悬臂的运动变化（偏转）进行扫描，测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，获得作用力分布信息，从而以纳米级分辨率获得表面结构信息。

然而，由于不同类型的测试需要使用不同型号的探测针，所以原子力显微镜在使用过程中经常需要更换探测针以完成相应的测试需求。而在换针过程中，需要将想要调换的探测针取出，再将替换的探测针放入探针座中。由于探测针小而轻，给换针的过程增加了操作难度，换针过程中容易发生由于探测针错位或者中途跌落等原因使得探测针的换针失败，此时就需要工作人员暂停机台的运行，检测维护原子力显微镜机台，额外增加了时间成本。

由以上可知，现有技术中，原子力显微镜换针的不确定性很可能耽误测试进程，也会增加不必要的人力负担。因此，有必要提出一种能够提高原子力显微镜换针效率的设计。

发明内容

本发明的主要目的旨在提供一种能够提高原子力显微镜换针效率的设计。

为达成上述目的，本发明提供一种原子力显微镜探针装置，包括探测针和探针座，其中所述探测针包括微悬臂以及设于所述微悬臂一端的针尖，所述悬臂远离所述针尖的另一端的侧表面形成有狭槽；探针座包括吸附件和定位件，所述吸附件具有吸附面，所述吸附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于所述吸附面；所述定位件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；所述本体滑设于所述吸附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。

优选地，所述本体包括导引件和连接件，所述连接件设于所述吸附件的两侧并连接所述导引件和所述狭槽贴片；所述导引件滑动地设置于所述吸附件的顶面。

优选地，所述吸附件的侧面或顶面设有容置槽；所述本体包括导引件和连接件，所述连接件设于所述吸附件的两侧并连接所述导引件和所述狭槽贴片；所述导引件滑动地设置于所述容置槽中。

优选地，所述本体和所述狭槽贴片为一体成形。

优选地，所述狭槽形成于所述另一端的侧表面的中心线上。

优选地，所述狭槽的形状为U形。

本发明还提供了一种是用上述原子力显微镜探针装置的方法，包括以下步骤：利用所述抽真空部件将所述探测针吸附于所述吸附面；以及施加外力于所述定位件，将其本体从所述第一位置移动至所述第二位置，以使所述狭槽贴片嵌入所述狭槽。

本发明在保证原子力显微镜(AFM)的检测效果的前提下，通过改进的探针装置，在真空吸附探测针之后通过定位件将探测针定位于探针座，有效地避免了换针过程中由于探针小而轻造成的探针错位，跌落或位置不正等问题，提高了不同探测针之间交换的成功率。进一步的提高了AFM机台的换针效率，节省了因为换针不成功而造成的人力和时间的损失，也提高了AFM机台的利用率。

附图说明

图1为现有技术中原子力显微镜的结构示意图；

图2为现有技术中原子力显微镜的探测针与样品接触的示意图；

图3为本发明一实施例原子力显微镜探针装置的结构示意图；

图4为本发明一实施例探针装置的探测针的示意图；

图5为本发明一实施例探针装置的微悬臂的立体图；

图6为本发明一实施例探针装置的狭槽贴片的立体图；

图7为本发明一实施例探针装置的定位件的立体图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。