【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
涉及半導(dǎo)體制造、生物科技，具體涉及三自由度宏微復(fù)合壓電納米探針臺(tái)。
技術(shù)介紹
1、探針臺(tái)在半導(dǎo)體制造和生物
中是非常重要的精密檢測(cè)設(shè)備之一。目前，隨著半導(dǎo)體芯片制造技術(shù)的發(fā)展，芯片的尺寸逐漸縮小，已經(jīng)從10微米級(jí)進(jìn)入到3納米級(jí)，芯片檢測(cè)的需求也從二維檢測(cè)轉(zhuǎn)三維檢測(cè)。此外，微納加工、生物技術(shù)中的細(xì)胞操作等應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)高精度的定位和穩(wěn)定操作提出了更高的要求。現(xiàn)有的探針臺(tái)大多采用伺服電機(jī)或馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，這些傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式雖然可以提供一定的移動(dòng)精度，但在實(shí)現(xiàn)納米級(jí)精度的定位控制方面存在明顯的局限性，特別是在宏觀和微觀驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的協(xié)同控制上，精度和穩(wěn)定性難以兼顧。
2、例如，傳統(tǒng)的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)探針臺(tái)在進(jìn)行微納尺度的檢測(cè)時(shí)，由于電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大，其慣性和響應(yīng)速度無法滿足納米級(jí)別的高精度操作需求。而且，宏動(dòng)與微動(dòng)系統(tǒng)之間的耦合問題也難以解決，導(dǎo)致探針臺(tái)在進(jìn)行大范圍運(yùn)動(dòng)和精細(xì)定位時(shí)效率低下，無法滿足現(xiàn)代高精度制造和檢測(cè)的要求。
3、目前的研究主要集中在如何提高探針臺(tái)的定位精度、響應(yīng)速度以及降低能耗等方面，例如通過改進(jìn)控制算法、優(yōu)化伺服系統(tǒng)，以及在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上引入新材料等方式來提高探針臺(tái)的性能。然而，現(xiàn)有技術(shù)在面對(duì)跨尺度(從毫米到納米)的高精度定位需求時(shí)，仍然存在以下幾個(gè)技術(shù)難題：
4、1.宏微復(fù)合驅(qū)動(dòng)的協(xié)同控制難度大：宏觀驅(qū)動(dòng)和微觀驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的耦合問題較難解決，容易導(dǎo)致精度損失。
5、2.定位精度和穩(wěn)定性難以兼顧：現(xiàn)有的探針臺(tái)在進(jìn)行高速移動(dòng)時(shí)難以保持高精度的穩(wěn)定控制，尤其是在進(jìn)行微小物體的
6、3.結(jié)構(gòu)復(fù)雜且能耗較高：傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致設(shè)備體積較大，能耗較高，不利于節(jié)能和設(shè)備的小型化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的，現(xiàn)有的電機(jī)驅(qū)動(dòng)探針臺(tái)的協(xié)同控制難度大、定位精度和穩(wěn)定性難以兼顧以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜且能耗較高的技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案為：
2、三自由度宏微復(fù)合壓電納米探針臺(tái)，包括：
3、探針臺(tái)臺(tái)面、xy宏動(dòng)機(jī)構(gòu)、xy微動(dòng)機(jī)構(gòu)及z向機(jī)構(gòu)；
4、所述xy宏動(dòng)機(jī)構(gòu)包括x壓電馬達(dá)和y壓電馬達(dá)，分別用于實(shí)現(xiàn)x軸和y軸方向的幾十毫米級(jí)的水平移動(dòng)；
5、所述xy微動(dòng)機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)x軸和y軸方向上幾納米至幾十納米級(jí)的精確移動(dòng)；
6、所述z向機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)z軸方向上的幾十微米級(jí)升降；
7、所述探針臺(tái)臺(tái)面用于承載承載物，還用于沿xy軸方向驅(qū)動(dòng)所述承載物移動(dòng)。
8、進(jìn)一步，提供一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述z向機(jī)構(gòu)采用壓電陶瓷作為動(dòng)力源。
9、進(jìn)一步，提供一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述z向機(jī)構(gòu)的外殼與所述壓電陶瓷為一體化設(shè)計(jì)。
10、進(jìn)一步，提供一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述x壓電馬達(dá)和y壓電馬達(dá)采用直線導(dǎo)軌支撐。
11、進(jìn)一步，提供一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述xy微動(dòng)機(jī)構(gòu)通過壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)。
12、進(jìn)一步，提供一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述xy微動(dòng)機(jī)構(gòu)中的壓電陶瓷為對(duì)稱布置。
13、基于同一專利技術(shù)構(gòu)思，本專利技術(shù)還提供了半導(dǎo)體測(cè)試方法，通過所述的探針臺(tái)實(shí)現(xiàn)，包括：
14、采集承載物放置信號(hào)的步驟；
15、根據(jù)xy宏動(dòng)機(jī)構(gòu)的信號(hào)，得到承載物的快速定位信號(hào)的步驟；
16、根據(jù)xy微動(dòng)機(jī)構(gòu)的信號(hào)，得到承載物的精確定位信號(hào)的步驟；
17、根據(jù)所述精確定位信號(hào)，發(fā)送垂直方向位置調(diào)整信號(hào)的步驟。
18、基于同一專利技術(shù)構(gòu)思，本專利技術(shù)還提供了計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存介質(zhì)，用于儲(chǔ)存計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序被計(jì)算機(jī)讀取時(shí)，所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述的方法。
19、基于同一專利技術(shù)構(gòu)思，本專利技術(shù)還提供了計(jì)算機(jī)，包括處理器和儲(chǔ)存介質(zhì)，當(dāng)所述處理器讀取所述儲(chǔ)存介質(zhì)中儲(chǔ)存的計(jì)算機(jī)程序時(shí)，所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行所述的方法。
20、基于同一專利技術(shù)構(gòu)思，本專利技術(shù)還提供了計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，作為計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序被執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述的方法。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案的有益之處在于：
22、壓電驅(qū)動(dòng)技術(shù)通過壓電陶瓷的伸縮變形實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)的高精度定位。這一方式使得在z軸方向上的升降控制精度顯著提升，解決了傳統(tǒng)伺服電機(jī)慣性大、響應(yīng)速度慢的問題，從而實(shí)現(xiàn)了在微小物體的三維檢測(cè)中的高精度操作。這在與傳統(tǒng)的伺服電機(jī)系統(tǒng)相比時(shí)，表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性和精度。
23、通過宏微復(fù)合的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，本專利技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了大范圍快速移動(dòng)與局部精細(xì)調(diào)整的結(jié)合。xy宏動(dòng)機(jī)構(gòu)提供了幾十毫米級(jí)的快速移動(dòng)能力，而xy一體化微動(dòng)機(jī)構(gòu)則實(shí)現(xiàn)了幾納米至幾十納米級(jí)的精細(xì)移動(dòng)。這種設(shè)計(jì)有效地解決了宏微驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間的耦合問題，使得大范圍移動(dòng)與高精度定位能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)，明顯提升了設(shè)備的工作效率和操作便捷性。
24、z機(jī)構(gòu)外殼與壓電陶瓷一體化的設(shè)計(jì)，使得整體結(jié)構(gòu)緊湊，增強(qiáng)了設(shè)備的抗震性能和穩(wěn)定性。通過將壓電陶瓷嵌入到整體結(jié)構(gòu)中，減少了傳統(tǒng)設(shè)備中因部件分離而導(dǎo)致的振動(dòng)和精度損失，從而保證了設(shè)備在高精度操作中的可靠性。與其他研究中通過增加支撐結(jié)構(gòu)來提高穩(wěn)定性的方式相比，本專利技術(shù)的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔高效。
25、壓電驅(qū)動(dòng)的低能耗特點(diǎn)相較于傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，顯著降低了設(shè)備的能耗。這一特性使得本專利技術(shù)在長期使用中具有更好的節(jié)能效果，并且由于設(shè)備產(chǎn)生的熱量減少，從而提高了整體系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和壽命。這一點(diǎn)在與現(xiàn)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)探針臺(tái)的對(duì)比中，體現(xiàn)出了更好的環(huán)境友好性和經(jīng)濟(jì)性。
26、適合應(yīng)用于半導(dǎo)體制造、生物科技的測(cè)試工作中。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.三自由度宏微復(fù)合壓電納米探針臺(tái)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度宏微復(fù)合壓電納米探針臺(tái)，其特征在于，所述Z向機(jī)構(gòu)采用壓電陶瓷作為動(dòng)力源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三自由度宏微復(fù)合壓電納米探針臺(tái)，其特征在于，所述Z向機(jī)構(gòu)的外殼與所述壓電陶瓷為一體化設(shè)計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度宏微復(fù)合壓電納米探針臺(tái)，其特征在于，所述X向壓電馬達(dá)和Y向壓電馬達(dá)采用直線導(dǎo)軌支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度宏微復(fù)合壓電納米探針臺(tái)，其特征在于，所述XY一體化微動(dòng)機(jī)構(gòu)通過壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三自由度宏微復(fù)合壓電納米探針臺(tái)，其特征在于，所述XY微動(dòng)機(jī)構(gòu)中的壓電陶瓷為對(duì)稱布置。
7.半導(dǎo)體測(cè)試方法，通過權(quán)利要求1所述的探針臺(tái)實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括：
8.計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存介質(zhì)，用于儲(chǔ)存計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序被計(jì)算機(jī)讀取時(shí)，所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行權(quán)利要求7所述的方法。
9.計(jì)算機(jī)，包括處理器和儲(chǔ)存介質(zhì)，其特征在于，當(dāng)所述處理器讀取所述儲(chǔ)存介質(zhì)中儲(chǔ)存的計(jì)算機(jī)
10.計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，作為計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序被執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求7所述的方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.三自由度宏微復(fù)合壓電納米探針臺(tái)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度宏微復(fù)合壓電納米探針臺(tái)，其特征在于，所述z向機(jī)構(gòu)采用壓電陶瓷作為動(dòng)力源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三自由度宏微復(fù)合壓電納米探針臺(tái)，其特征在于，所述z向機(jī)構(gòu)的外殼與所述壓電陶瓷為一體化設(shè)計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度宏微復(fù)合壓電納米探針臺(tái)，其特征在于，所述x向壓電馬達(dá)和y向壓電馬達(dá)采用直線導(dǎo)軌支撐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度宏微復(fù)合壓電納米探針臺(tái)，其特征在于，所述xy一體化微動(dòng)機(jī)構(gòu)通過壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳捷，陳峰，楊明遠(yuǎn)，劉秉強(qiáng)，李立安，高強(qiáng)，顧興龍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱芯明天科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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