[发明专利]一种可溯源白光干涉原子力探针自动定位工件方法

权利要求书

1.一种可溯源白光干涉原子力探针自动定位工件的方法，其中该标定方法涉及的所述白光干涉原子力探针标定装置包括面CCD测量系统(7)、原子力扫描探针组件(3)、白光干涉显微系统(9)、纳米级垂直微位移平台(5)、垂直电机位移平台(6)、激光干涉计量系统(8)以及控制主机(10)；

所述纳米级垂直微位移平台(5)以及垂直电机位移平台(6)接收控制主机(10)的控制分别产生精调和粗调的位移从而使所述原子力扫描探针组件(1)中的探针发生形变；所述激光干涉计量系统(8)的角锥棱镜(14)设置于所述纳米级垂直微位移平台(5)之上；白光干涉显微系统(9)接收所述控制主机(10)的控制产生测试的白光干涉光源传输于原子力扫描探针组件(1)的微悬臂上形成白光干涉条纹，其包含所述原子力探针组件(1)上的探针(2)的形变信息；所述面CCD测量系统(7)接收包含所述探针(2)的形变信息的干涉条纹，所述控制主机(10)连接所述面CCD测量系统(7)，分析所述干涉条纹；其特征在于，该方法包括如下步骤：

(I)记录所述激光干涉计量系统(8)以及所述垂直电机位移平台(6)的初始位置，并将所述原子力扫描探针(2)调节到所述面CCD测量系统(7)的一个位置；

(II)所述控制主机(10)控制所述纳米级垂直位移平台(5)在垂直方向上向所述工件的方向快速产生一个位移；

(III)在所述纳米级垂直位移平台(5)的位移发生后通过白光干涉原子力探针上零级条纹的移动量是否在阈值范围内来判断原子力探针是否定位到工件；

(IV)若没有超过所述步骤(III)设定的阈值范围则控制所述纳米级垂直位移平台(5)继续向所述工件方向下移，如果超过所述步骤(III)设定的阈值范围，则控制所述纳米级垂直位移平台(5)向所述工件相反的方向运动所述步骤(II)的一半距离继续进入所述步骤(III)～(IV)；

(V)如果所述纳米级垂直位移平台(5)在到达极限时还未定位到所述工件，此时记录所述激光干涉计量系统(8)的最终位置，并将所述纳米级垂直位移平台(5)复位；通过所述垂直电机位移平台(6)向下发生一个所述激光干涉计量系统(8)记录的位移值，重复所述步骤(I)～(V)，直至定位到工件。

2.如权利要求1所述的可溯源白光干涉原子力探针自动定位工件的方法，其特征在于，所述步骤(I)中调节所述原子力扫描探针(2)到所述面CCD测量系统(7)的位置为：所述原子力扫描探针(2)全部在所述面CCD的成像区域上成像，并且所述原子力探针微悬臂与所述面CCD的夹角不超过7.5°。

3.如权利要求2所述的可溯源白光干涉原子力探针自动定位工件的方法，其特征在于，所述步骤(II)中的位移量计算规则如下：在所述步骤(I)的所述位置上产生的零级条纹从所述面CCD上超出其成像区域时所述纳米级垂直位移平台发生的位移量，记为L1，在所述步骤(I)的所述位置上产生的零级条纹宽度下所述原子力探针微悬臂发生最大变形量所述纳米级垂直位移平台发生的位移量，记为L2，取所述L1与所述L2中较小的值作为位移量。

4.如权利要求3所述的可溯源白光干涉原子力探针自动定位工件的方法，其特征在于，所述步骤(IV)中的阈值为所述步骤(II)中的位移量的0.1-0.15倍之间的范围。