專利名稱：一種納米圖形化系統(tǒng)及其光響應(yīng)特性檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米圖形化系統(tǒng)，特別是一種適用于磁電高頻特性測量系統(tǒng)中的一種光激發(fā)和光探測的納米圖形化系統(tǒng)及其光響應(yīng)特性檢測裝置。
背景技術(shù)：
導(dǎo)入光纖、光纖發(fā)射器、光纖探測器、精密球面鏡集合光技術(shù)、光學(xué)CCD照相技術(shù)以及光譜分析方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類工程測量技術(shù)中，同時也是高精度物理實驗研究重要手段。上述光學(xué)儀器和光學(xué)實驗技術(shù)方法在研究物質(zhì)和光的相互作用以及原子分子的結(jié)構(gòu)中是極為重要的研究手段?；诠鈱W(xué)系統(tǒng)，在微米和納米器件的圖形化和測量系統(tǒng)中，需要對微米和納米圖·過程進(jìn)行跟蹤探測，同時在測量過程中，微米和納米圖形化器件的光學(xué)性質(zhì)也能體現(xiàn)和反映該器件的基本物理屬性，這樣可以對微米和納米圖形化器件進(jìn)行實時的原位探測。最重要的是，通過光譜分析的方法對微米和納米圖形化材料或器件進(jìn)行光激發(fā)、光吸收、光發(fā)射和光電轉(zhuǎn)換特性等方面的測量研究，有望能發(fā)現(xiàn)微米和納米圖形化材料或器件的新效應(yīng)。為了解決以上的問題，在專利號為“201120265595. 5”，名稱為“納米圖形化和超寬頻電磁特性測量系統(tǒng)”的中國實用新型專利中公開了在納米圖形化和超寬頻電磁特性測量系統(tǒng)中，由光纖導(dǎo)入光束，實現(xiàn)對被測納米材料和器件的光輻照和光激發(fā)的方法和裝置，但該裝置中沒有涉及對微米和納米圖形化器件進(jìn)行光激發(fā)、光吸收、光發(fā)射和光電轉(zhuǎn)換特性等方面光響應(yīng)特性測試的具體方法及結(jié)構(gòu)設(shè)計。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能在微米和納米圖形化器件的圖形化和測量系統(tǒng)中進(jìn)行表面特征和/或光電特性實時和原位檢測的納米圖形化系統(tǒng)及其光響應(yīng)特性檢測裝置。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，用于納米圖形化系統(tǒng)在微米和納米圖形化器件微加工和探測中，實時和原位探測微米和納米圖形化材料或器件的光響應(yīng)特性，其中，包括光發(fā)射器、導(dǎo)入光纖、光探測器、CCD成像設(shè)備和精密傳導(dǎo)光纖，所述光發(fā)射器通過所述精密傳導(dǎo)光纖與所述導(dǎo)入光纖連接，所述光探測器通過所述精密傳導(dǎo)光纖與所述CCD成像設(shè)備連接，所述導(dǎo)入光纖及所述光探測器均對應(yīng)于所述納米圖形化系統(tǒng)的樣品臺設(shè)置于所述納米圖形化系統(tǒng)的真空腔內(nèi)，所述導(dǎo)入光纖用于將所述光發(fā)射器發(fā)出的光束導(dǎo)入至所述樣品臺的樣品上，所述光探測器用于采集所述樣品的反射光，所述光探測器相對于所述導(dǎo)入光纖設(shè)置以采集所述樣品的反射光。上述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，其中，還包括光譜儀，所述光譜儀通過所述精密傳導(dǎo)光纖與所述光探測器連接。上述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，其中，還包括電極探針，所述電極探針通過電極探針臂與電壓源或電流源連接，所述電極探針與所述樣品分別具有一連接位置和一斷開位置，所述電極探針與所述樣品在連接位置時組成閉合電路。上述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，其中，所述電極探針臂與所述導(dǎo)入光纖和/或所述光探測器分別通過結(jié)合器安裝在所述真空腔內(nèi)，所述結(jié)合器用于控制所述導(dǎo)入光纖和/或所述光探測器及所述電極探針臂的運動和定位。上述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，其中，所述結(jié)合器包括固定架及安裝在所述固定架上的光纖滑軌、驅(qū)動電機及傳動機構(gòu)，所述電極探針臂安裝在所述固定架上，所述光纖安裝在所述光纖滑軌上，所述光纖滑軌通過所述傳動機構(gòu)與所述驅(qū)動電機連接。 上述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，其中，所述電極探針為四路電極探針，所述四路電極探針的一對探針與所述電壓源連接，所述四路電極探針的另一對探針與所述電流源連接。上述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，其中，還包括用于會聚所述樣品的反射光的球面鏡，所述球面鏡設(shè)置在所述納米圖形化系統(tǒng)的電子束槍下方且與所述光探測器的距離小于所述球面鏡的焦半徑，所述球面鏡上設(shè)置有微米級小孔以保證電子束穿過所述球面鏡對所述樣品進(jìn)行微加工和/或成像。為了更好地實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種納米圖形化系統(tǒng)，包括電源、控制裝置和測量裝置，所述控制裝置與所述測量裝置連接，所述控制裝置和所述測量裝置分別與所述電源連接，所述測量裝置包括電子束槍、真空腔、真空系統(tǒng)、樣品臺和光響應(yīng)特性檢測裝置，所述真空系統(tǒng)與所述真空腔連接，所述電子束槍及樣品臺均設(shè)置在所述真空腔內(nèi)，所述電子束槍對應(yīng)于所述樣品臺設(shè)置，其中，所述光響應(yīng)特性檢測裝置為上述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置。上述的納米圖形化系統(tǒng)，其中，所述測量裝置還包括寬頻信號測試分析裝置，所述寬頻信號測試分析裝置包括信號傳輸裝置，所述信號傳輸裝置對應(yīng)于所述樣品臺設(shè)置，所述信號傳輸裝置包括高頻探針臂和/或低頻探針臂、探針臂移動機構(gòu)和探針，所述高頻探針臂和/或低頻探針臂與所述探針臂移動機構(gòu)連接，所述探針安裝在所述高頻探針臂和/或低頻探針臂的前端，所述電極探針臂分別與所述高頻探針臂和/或低頻探針臂集成于一體。本發(fā)明的技術(shù)效果在于本發(fā)明利用開設(shè)微米小孔的高精密球面鏡、導(dǎo)入光纖、光發(fā)射器以及光探測器等構(gòu)成的光纖探針系統(tǒng)，可以在微米和納米圖形化材料或器件的微加工及測量過程中，對微米和納米圖形化器件進(jìn)行光電性質(zhì)方面的探測，特別是能實現(xiàn)對微米和納米圖形化材料或器件進(jìn)行光激發(fā)、光吸收、光發(fā)射和光電轉(zhuǎn)換特性等方面的實時和原位檢測。本發(fā)明具有探測技術(shù)的廣泛適用性，能擴展用于電子束曝光機(EBL)、掃描電子顯微鏡(SEM)、掃描隧道顯微鏡(STM)、磁力原子力顯微鏡(MFM/AFM))等系統(tǒng)中，具有重要的應(yīng)用價值。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

圖I為本發(fā)明的納米圖形化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；[0018]圖2為本發(fā)明一實施例的光響應(yīng)特性檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明一實施例的結(jié)合器結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明又一實施例的結(jié)合器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明另一實施例的光響應(yīng)特性檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明一實施例的光響應(yīng)特性檢測裝置原理示意圖；圖7為圖6的光路示意圖；圖8為本發(fā)明又一實施例的光響應(yīng)特性檢測裝置原理示意圖；圖9為圖8的光路示意圖；圖10為圖8的光電探測光路示意圖；圖11為圖10的工作原理示意圖；圖12為本發(fā)明又一實施例的光響應(yīng)特性檢測裝置原理示意圖；圖13為圖12的光電探測光路示意圖；圖14為圖13的工作原理示意圖；圖15為一現(xiàn)有技術(shù)的納米圖形化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標(biāo)記I 電源2控制裝置3測量裝置31電子束槍32真空腔33真空系統(tǒng)34樣品臺35光響應(yīng)特性檢測裝置351光發(fā)射器352導(dǎo)入光纖353光探測器354CCD成像設(shè)備355精密傳導(dǎo)光纖356光譜儀357電極探針358電極探針臂359結(jié)合器3591 固定架3592光纖滑軌3593驅(qū)動電機3594傳動機構(gòu)350球面鏡3501微米級小孔36寬頻信號測試分析裝置[0057]37電壓源38電流源4 樣品A、B、C、D 探針
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述參見圖1，圖I為本發(fā)明的納米圖形化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。本發(fā)明的納米圖形化系統(tǒng)，包括電源I、控制裝置2和測量裝置3，所述控制裝置2與所述測量裝置3連接，所述控制裝 置2和所述測量裝置3分別與所述電源I連接，所述測量裝置3包括電子束槍31、真空腔32、真空系統(tǒng)33、樣品臺34和光響應(yīng)特性檢測裝置35，所述真空系統(tǒng)33與所述真空腔32連接，所述電子束槍31及樣品臺34均設(shè)置在所述真空腔32內(nèi)，所述電子束槍31對應(yīng)于所述樣品臺34設(shè)置，因該納米圖形化系統(tǒng)的其他部分的組成、結(jié)構(gòu)、功能等均為較成熟的現(xiàn)有技術(shù)，在此不做贅述，下面僅對本發(fā)明的光響應(yīng)特性檢測裝置35予以詳細(xì)說明。參見圖2，圖2為本發(fā)明一實施例的光響應(yīng)特性檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置35，用于納米圖形化系統(tǒng)在微米和納米圖形化器件微加工和探測中，實時和原位探測微米和納米圖形化材料或器件的光響應(yīng)特性，包括光發(fā)射器351、導(dǎo)入光纖352、光探測器353、CXD成像設(shè)備354和精密傳導(dǎo)光纖355，所述光發(fā)射器351通過所述精密傳導(dǎo)光纖355與所述導(dǎo)入光纖352連接，所述光探測器353通過所述精密傳導(dǎo)光纖355與所述CCD成像設(shè)備354連接，所述導(dǎo)入光纖352及所述光探測器353均對應(yīng)于所述納米圖形化系統(tǒng)的樣品臺34設(shè)置于所述納米圖形化系統(tǒng)的真空腔32內(nèi)，所述導(dǎo)入光纖352用于將所述光發(fā)射器351發(fā)出的光束導(dǎo)入至所述樣品臺34的樣品4上，所述光探測器353用于采集所述樣品4的反射光，所述光探測器353相對于所述導(dǎo)入光纖352設(shè)置以采集所述樣品4的反射光。本實施例中，還可包括光譜儀356，所述光譜儀356通過所述精密傳導(dǎo)光纖355與所述光探測器353連接。還包括電極探針357，所述電極探針357通過電極探針臂358與電壓源37或電流源38連接，所述電極探針357與所述樣品4分別具有一連接位置和一斷開位置，所述電極探針357與所述樣品4在連接位置時組成閉合電路以完成對樣品4的光激發(fā)、光吸收、光發(fā)射和光電轉(zhuǎn)換特性等方面的檢測。參見圖3及圖4，圖3為本發(fā)明一實施例的結(jié)合器結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為本發(fā)明又一實施例的結(jié)合器結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例中，所述電極探針臂358與所述導(dǎo)入光纖352和/或所述光探測器353分別通過結(jié)合器359安裝在所述真空腔32內(nèi)，所述結(jié)合器359用于控制所述導(dǎo)入光纖352和/或所述光探測器353及所述電極探針357臂358的運動和定位。電極探針臂358與結(jié)合器359可以精確控制導(dǎo)入光纖352和電極探針357的運動和位置，該電極探針臂358外也可設(shè)置一套管，位于套管中的電極探針臂358可以自由收縮運動。該結(jié)合器359可為圖3所示結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)入光纖352及電極探針臂358安裝在固定架3591內(nèi)，該導(dǎo)入光纖352及電極探針臂358分別與一動力裝置連接以實現(xiàn)位移，或者該固定架3591與一動力裝置連接以實現(xiàn)位移。本實施例中，所述結(jié)合器359優(yōu)選包括固定架3591及安裝在所述固定架3591上的光纖滑軌3592、驅(qū)動電機3593及傳動機構(gòu)3594，參見圖4，所述電極探針臂358安裝在所述固定架3591上，所述導(dǎo)入光纖352安裝在所述光纖滑軌3592上，連接所述光探測器353的精密傳導(dǎo)光纖355安裝在光纖滑軌3592上，所述光纖滑軌3592通過所述傳動機構(gòu)3594與所述驅(qū)動電機3593連接。優(yōu)選所述電極探針357為四路電極探針357，所述四路電極探針357的一對探針A、B與所述電壓源37連接，所述四路電極探針357的另一對探針C、D與所述電流源38連接。參見圖5，圖5為本發(fā)明另一實施例的光響應(yīng)特性檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。在本實施例中，該光響應(yīng)特性檢測裝置35還包括用于會聚所述樣品4的反射光的球面鏡350，該球面鏡350為具有高聚光能力的高精度球面鏡，所述球面鏡350設(shè)置在所述納米圖形化系統(tǒng)的電子束槍31下方且與所述光探測器353的距離小于所述球面鏡350的焦半徑，所述球面鏡350上設(shè)置有微米級小孔3501以保證電子束穿過所述球面鏡350對所述樣品4進(jìn)行微加工和/或成像。本實施例在電子束槍31下安裝一個高精密微小的球面鏡350，用于匯聚樣品4發(fā)射或反射的光。球面鏡350是反射成像，像可以是倒立、放大的虛像或倒立、縮小的實像。同時，在球面鏡350上方開設(shè)一個小孔，這樣可以保證電子束可以通過球面鏡350對樣品4進(jìn)行微加工(如電子曝光)和成像(如電子掃描電鏡成像)。所加設(shè)的球面鏡350并不會影響上述操作。同時，由于開設(shè)的小孔較小，不會影響球面鏡350聚光后所成的像。這樣既可以保證光學(xué)系統(tǒng)的操作，同時，又不影響電子束在樣品4表面上的直寫曝光(EBL)·或掃描成像(SEM)的操作。在球面鏡350的下方安裝導(dǎo)入光纖352和光探測器353，安裝光探測器353的位置與球面鏡350的距離必須小于球面鏡350的焦半徑，由光學(xué)原理可知，球面鏡350的成像位置在球面鏡350的焦半徑以內(nèi)，因此光探測器353的位置不能遠(yuǎn)離焦半徑之外，同時光探測器353的探測表面尺寸優(yōu)選為I平方厘米，空間最高分辨率優(yōu)選為I微米，這樣在球面鏡350進(jìn)行聚光后，仍然可以分辨樣品4的表面。光探測器353在探測到光后，運用精密傳導(dǎo)光纖355進(jìn)行傳導(dǎo)，這樣被測光由接頭入射到光譜儀356內(nèi)，光譜儀356內(nèi)的光學(xué)平臺設(shè)計采用交叉式Czerny-Turner分光結(jié)構(gòu)，入射光經(jīng)反射準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直，平面反射式光柵分光后，將入射光分成按一定波長順序排列的單色光，再由成像物鏡聚焦后，投射到CCD陣列的光敏面上進(jìn)行檢測，以電荷耦合器件(CCD)陣列作為檢測器，可進(jìn)行瞬態(tài)采集，并通過計算機實時輸出。光發(fā)射器351由輸入接口、光源、驅(qū)動電路、監(jiān)控電路、控制電路等構(gòu)成，其核心是光源及驅(qū)動電路。本發(fā)明中，要利用光發(fā)射器351的光源發(fā)出不同頻率的單色光。在樣品4上方安置導(dǎo)入光纖352，并由電極探針357來固定和操控導(dǎo)入光纖352的空間位置和方向。同時在導(dǎo)入光束的過程中不能引入新的噪音，以保證光束在導(dǎo)入光纖352中的單色性。光發(fā)射器351的光源發(fā)出單色光后，沿著導(dǎo)入光纖352照射到樣品4的表面，并通過球面鏡350成像，由光探測器353采集。當(dāng)導(dǎo)入光纖352和光探測器353可以對樣品4某一部分單元器件進(jìn)行輻照和探測后，前后左右連續(xù)移動樣品4平臺，就可以對整個樣品4的器件單元進(jìn)行光學(xué)性質(zhì)的測量。由光發(fā)射器351的光源發(fā)出單色光后，照射在實驗樣品4的表面，通過光探測器353收集后，由精密傳導(dǎo)光纖355導(dǎo)入光譜儀356中，通過光譜分析研究微米和納米圖形化材料或器件的光激發(fā)、光吸收、光發(fā)射和光電轉(zhuǎn)換特性等方面的性質(zhì)。下面通過幾個具體實施例對本發(fā)明的光響應(yīng)特性檢測裝置的工作過程予以說明實施例I[0070]參見圖6及圖7，圖6為本發(fā)明一實施例的光響應(yīng)特性檢測裝置原理示意圖，圖7為圖6的光路示意圖。首先將導(dǎo)入光纖352移動到樣品4的上方，把四英寸的標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片(微米和納米圖形化材料或器件)樣品4放在樣品臺34上，開啟光發(fā)射器351后，光發(fā)射器351的光源發(fā)光并由導(dǎo)入光纖352把光束導(dǎo)入,如圖7所不，移動導(dǎo)入光纖352,使得樣品4的標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片的發(fā)射光全部入射到球面鏡350內(nèi)，通過球面鏡350聚光，同時，調(diào)節(jié)光探測器353，采集球面鏡350所會聚的光，光探測器353通過光纖與CXD成像設(shè)備354連接，然后通過CXD成像設(shè)備354照相，觀測樣品4的標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片(微米和納米圖形化材料或器件)的表面特征。實施例2參見圖8、圖9、圖10及圖11，圖8為本發(fā)明又一實施例的光響應(yīng)特性檢測裝置原理不意圖，圖9為圖8的光路不意圖，圖10為圖8的光電探測光路不意圖，圖11為圖10的工作原理示意圖。調(diào)整電極探針臂358與結(jié)合器359，使得導(dǎo)入光纖352移動到樣品4的上方，把四英寸的標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片(微米和納米圖形化材料或器件樣品4)放在樣品臺34 上，開啟光發(fā)射器351后,光發(fā)射器351的光源發(fā)光并由導(dǎo)入光纖352把光束導(dǎo)入,如圖9,繼續(xù)調(diào)整電極探針臂358與結(jié)合器359，使得標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片的發(fā)射光全部入射到球面鏡350內(nèi)，通過球面鏡350聚光，同時，調(diào)節(jié)光探測器353，采集球面鏡350所會聚的光，光探測器353通過精密傳導(dǎo)光纖355與CXD成像設(shè)備354連接，然后通過CXD成像設(shè)備354照相，觀測標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片(微米和納米圖形化材料或器件)的表面特征，完成上述操作后，放入另一個電極探針357，如圖10，光探測器353連接好光譜儀356，同時把電極探針357與標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片(微米和納米圖形化材料或器件)接入連接位置，形成閉合電路，如圖11，探針A、探針B分別接入電流源38，探針C、探針D分別接入電壓源37，這樣利用四端電路法測量微米和納米圖型化材料或器件電學(xué)性質(zhì)，開啟光發(fā)射器351使得其光源發(fā)光，光束通過導(dǎo)入光纖352輻照到標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片(微米和納米圖形化材料或器件)上，調(diào)節(jié)光探測器353與標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片(微米和納米圖形化材料或器件)反射光的波長匹配，通過光譜分析和觀測電路中的電流、電壓變化，完成標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片(微米和納米圖形化材料或器件)的光電實驗，研究標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片(微米和納米圖形化材料或器件)進(jìn)行光激發(fā)、光吸收、光發(fā)射和光電轉(zhuǎn)換特性等方面。實施例3參見圖12 —圖14，圖12為本發(fā)明又一實施例的光響應(yīng)特性檢測裝置原理示意圖，圖13為圖12的光電探測光路示意圖，圖14為圖13的工作原理示意圖。調(diào)整電極探針臂358與結(jié)合器359，使得導(dǎo)入光纖352移動到樣品4的上方，電極探針357位于斷開位置，樣品4不接入電路，把四英寸的標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片(微米和納米圖形化材料或器件)放在樣品臺34上，開啟光發(fā)射器351后，其光源發(fā)光并由導(dǎo)入光纖352把光束導(dǎo)入，如圖13，繼續(xù)調(diào)整電極探針臂358與結(jié)合器359，同時調(diào)節(jié)另一個電極探針臂358與結(jié)合器359，使得標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片的發(fā)射光全部入射到光探測器353，光探測器353通過精密傳導(dǎo)光纖355與CXD成像設(shè)備354連接，然后通過CXD成像設(shè)備354照相，觀測標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片(微米和納米圖形化材料或器件)的表面特征，完成上述操作后，放入電極探針357，或者當(dāng)電極探針357已在樣品4上時，把電極探針357接入電路中，如圖14，探針A、探針B分別接入電流源38，探針C、探針D分別接入電壓源37，這樣利用四端電路法測量微米和納米圖型化材料或器件電學(xué)性質(zhì)，光探測器353連接好光譜儀356，同時把標(biāo)準(zhǔn)硅片或金屬片(微米和納米圖形化材料或器件)接入到電路系統(tǒng)中，開啟光發(fā)射器352使得其光源發(fā)光，光束通過導(dǎo)入光纖352輻照到微米和納米圖型化材料或器件，調(diào)節(jié)光探測器353與微米和納米圖型化材料或器件反射光的波長匹配，通過光譜分析和觀測電路中的電流、電壓變化，完成微米和納米圖型化材料或器件的光電實驗，研究微米和納米圖型化材料或器件進(jìn)行的光激發(fā)、光吸收、光發(fā)射和光電轉(zhuǎn)換特性等方面。參見圖15，圖15為一現(xiàn)有技術(shù)的納米圖形化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖(專利號為“201120265595. 5”，名稱為“納米圖形化和超寬頻電磁特性測量系統(tǒng)”的中國實用新型專利的附圖4)。其中，所述測量裝置3還可包括寬頻信號測試分析裝置36，所述寬頻信號測試分析裝置36包括信號傳輸裝置，所述信號傳輸裝置對應(yīng)于所述樣品臺34設(shè)置，所述信號傳輸裝置包括高頻探針臂和/或低頻探針臂、探針臂移動機構(gòu)和探針，所述高頻探針臂和/或低頻探針臂與所述探針臂移動機構(gòu)連接，所述探針安裝在所述高頻探針臂和/或低頻探針臂的前端，所述電極探針臂358分別與所述高頻探針臂和/或低頻探針臂集成于一體。與現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)探測系統(tǒng)相比，本發(fā)明的探測系統(tǒng)更加微小，適合用于電子束·曝光(EBL)和掃描電子顯微鏡(SEM)等綜合系統(tǒng)中。本發(fā)明可以借助掃描電子顯微鏡(SEM)的輔助成像功能，對微米和納米圖形化器件進(jìn)行定位、然后實施一些光學(xué)性質(zhì)的檢測，包括光激發(fā)、光吸收、光發(fā)射和光電轉(zhuǎn)換特性等方面的觀測和研究。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，用于納米圖形化系統(tǒng)在微米和納米圖形化器件微加工和探測中，實時和原位探測微米和納米圖形化材料或器件的光響應(yīng)特性，其特征在于，包括光發(fā)射器、導(dǎo)入光纖、光探測器、CCD成像設(shè)備和精密傳導(dǎo)光纖，所述光發(fā)射器通過所述精密傳導(dǎo)光纖與所述導(dǎo)入光纖連接，所述光探測器通過所述精密傳導(dǎo)光纖與所述CCD成像設(shè)備連接，所述導(dǎo)入光纖及所述光探測器均對應(yīng)于所述納米圖形化系統(tǒng)的樣品臺設(shè)置于所述納米圖形化系統(tǒng)的真空腔內(nèi)，所述導(dǎo)入光纖用于將所述光發(fā)射器發(fā)出的光束導(dǎo)入至所述樣品臺的樣品上，所述光探測器用于采集所述樣品的反射光，所述光探測器相對于所述導(dǎo)入光纖設(shè)置以采集所述樣品的反射光。
2.如權(quán)利要求I所述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，其特征在于，還包括光譜儀，所述光譜儀通過所述精密傳導(dǎo)光纖與所述光探測器連接。
3.如權(quán)利要求2所述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，其特征在于，還包括電極探針，所述電極探針通過電極探針臂與電壓源或電流源連接，所述電極探針與所述樣品分別具有一連接位置和一斷開位置，所述電極探針與所述樣品在連接位置時組成閉合電路。
4.如權(quán)利要求3所述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，其特征在于，所述電極探針臂與所述導(dǎo)入光纖和/或所述光探測器分別通過結(jié)合器安裝在所述真空腔內(nèi)，所述結(jié)合器用于控制所述導(dǎo)入光纖和/或所述光探測器及所述電極探針臂的運動和定位。
5.如權(quán)利要求4所述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，其特征在于，所述結(jié)合器包括固定架及安裝在所述固定架上的光纖滑軌、驅(qū)動電機及傳動機構(gòu)，所述電極探針臂安裝在所述固定架上，所述導(dǎo)入光纖安裝在所述光纖滑軌上，所述光纖滑軌通過所述傳動機構(gòu)與所述驅(qū)動電機連接。
6.如權(quán)利要求3所述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，其特征在于，所述電極探針為四路電極探針，所述四路電極探針的一對探針與所述電壓源連接，所述四路電極探針的另一對探針與所述電流源連接。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置，其特征在于，還包括用于會聚所述樣品的反射光的球面鏡，所述球面鏡設(shè)置在所述納米圖形化系統(tǒng)的電子束槍下方且與所述光探測器的距離小于所述球面鏡的焦半徑，所述球面鏡上設(shè)置有微米級小孔以保證電子束穿過所述球面鏡對所述樣品進(jìn)行微加工和/或成像。
8.—種納米圖形化系統(tǒng)，包括電源、控制裝置和測量裝置，所述控制裝置與所述測量裝置連接，所述控制裝置和所述測量裝置分別與所述電源連接，所述測量裝置包括電子束槍、真空腔、真空系統(tǒng)、樣品臺和光響應(yīng)特性檢測裝置，所述真空系統(tǒng)與所述真空腔連接，所述電子束槍及樣品臺均設(shè)置在所述真空腔內(nèi)，所述電子束槍對應(yīng)于所述樣品臺設(shè)置，其特征在于，所述光響應(yīng)特性檢測裝置為上述的權(quán)利要求I 7任意一項所述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置。
9.一種納米圖形化系統(tǒng)，包括電源、控制裝置和測量裝置，所述控制裝置與所述測量裝置連接，所述控制裝置和所述測量裝置分別與所述電源連接，所述測量裝置包括電子束槍、真空腔、真空系統(tǒng)、樣品臺和光響應(yīng)特性檢測裝置，所述真空系統(tǒng)與所述真空腔連接，所述電子束槍及樣品臺均設(shè)置在所述真空腔內(nèi)，所述電子束槍對應(yīng)于所述樣品臺設(shè)置，其特征在于，所述光響應(yīng)特性檢測裝置為上述的權(quán)利要求7所述的納米圖形化系統(tǒng)的光響應(yīng)特性檢測裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的納米圖形化系統(tǒng)，其特征在于，所述測量裝置還包括寬頻信號測試分析裝置，所述寬頻信號測試分析裝置包括信號傳輸裝置，所述信號傳輸裝置對應(yīng)于所述樣品臺設(shè)置，所述信號傳輸裝置包括高頻探針臂和/或低頻探針臂、探針臂移動機構(gòu)和探針，所述高頻探針臂和/或低頻探針臂與所述探針臂移動機構(gòu)連接，所述探針安裝在所述高頻探針臂和/或低頻探針臂的前端，所述電極探針臂分別與所述高頻探針臂和/或低頻探針臂集成于一體。
專利摘要一種納米圖形化系統(tǒng)及其光響應(yīng)特性檢測裝置，該納米圖形化系統(tǒng)包括電源、控制裝置和測量裝置，該測量裝置包括電子束槍、真空腔、真空系統(tǒng)、樣品臺和光響應(yīng)特性檢測裝置，該光響應(yīng)特性檢測裝置包括光發(fā)射器、導(dǎo)入光纖、光探測器、CCD成像設(shè)備和精密傳導(dǎo)光纖，該光發(fā)射器通過該精密傳導(dǎo)光纖與該導(dǎo)入光纖連接，該光探測器通過該精密傳導(dǎo)光纖與該CCD成像設(shè)備連接，該導(dǎo)入光纖及該光探測器均對應(yīng)于該納米圖形化系統(tǒng)的樣品臺設(shè)置于該納米圖形化系統(tǒng)的真空腔內(nèi)，該導(dǎo)入光纖用于將該光發(fā)射器發(fā)出的光束導(dǎo)入至該樣品臺的樣品上，該光探測器用于采集該樣品的反射光，該光探測器相對于該導(dǎo)入光纖設(shè)置以采集該樣品的反射光。
文檔編號G01N21/25GK202710465SQ20122032283
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者劉盼, 郭鵬, 于國強, 韓秀峰, 孫曉玉, 周向前 申請人:中國科學(xué)院物理研究所