[實(shí)用新型]熱膨脹系數(shù)的測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821715412.3
• 申請(qǐng)日: 2018-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN209460177U
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉兵海;華佑南;傅超;寥金枝;李曉旻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 勝科納米(蘇州)有限公司
• 主分類號(hào): G01N25/16
• 分類號(hào): G01N25/16
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 朱琳

本實(shí)用新型公開了一種熱膨脹系數(shù)的測(cè)量裝置，包括：原位加熱臺(tái)，用于承載并加熱樣品；工作臺(tái)，位于原位加熱臺(tái)一側(cè)；微觀懸臂，一端設(shè)置于所述工作臺(tái)的頂部，另一端通過納米探針與樣品的表面接觸，所述微觀懸臂表面涂覆有反射層；激光源向所述微觀懸臂投射激光束；激光反射放大模組接收所述微觀懸臂上反射的激光束，放大后反射出去；以及信號(hào)接收和處理系統(tǒng)，所述光敏二極管陣列用于接收放大后的激光束信號(hào)并傳遞給信號(hào)處理系統(tǒng)，所述信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)激光束信號(hào)進(jìn)行處理，從而獲取樣品的熱膨脹系數(shù)。本實(shí)用新型利用激光反射放大原理，將樣品熱膨脹導(dǎo)致的納米級(jí)的尺寸變化有效放大，從而達(dá)到精確測(cè)量熱膨脹系數(shù)的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種熱膨脹系數(shù)的測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

對(duì)于測(cè)量材料的熱膨脹系數(shù)，兩個(gè)基本參數(shù)需要精確測(cè)量，即溫度和材料受熱時(shí)的尺寸變化。其中，材料的受熱所產(chǎn)生的尺度變化的精確測(cè)量最具挑戰(zhàn)性。主要原因是由于熱膨脹導(dǎo)致的伸縮尺寸及其微小，如SiO₂材料，其膨脹系數(shù)只有1×10^-6/K。因此對(duì)于厚度為10微米的SiO₂薄膜材料，每一度的溫度變化所導(dǎo)致的尺寸變化僅為0.01納米的尺寸變化。傳統(tǒng)的熱膨脹測(cè)量方法要求測(cè)試樣品尺寸在毫米級(jí)或以上，而對(duì)于薄膜材料就難以實(shí)現(xiàn)熱膨脹系數(shù)的分析和測(cè)量。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供一種熱膨脹系數(shù)的測(cè)量裝置，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中難以分析和測(cè)量毫米級(jí)以下材料的熱膨脹系數(shù)的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種熱膨脹系數(shù)的測(cè)量裝置，包括：原位加熱臺(tái)，用于承載并加熱樣品；工作臺(tái)，位于原位加熱臺(tái)一側(cè)；微觀懸臂，一端設(shè)置于所述工作臺(tái)的頂部，另一端通過納米探針與樣品的表面接觸，并且，所述微觀懸臂表面涂覆有反射層；激光源，用于向所述微觀懸臂投射激光束；激光反射放大模組，用于接收所述微觀懸臂上反射的激光束，放大后反射出去；以及信號(hào)接收和處理系統(tǒng)，包括光敏二極管陣列和信號(hào)處理系統(tǒng)，所述光敏二極管陣列用于接收放大后的激光束信號(hào)并傳遞給信號(hào)處理系統(tǒng)，所述信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)激光束信號(hào)進(jìn)行處理，從而獲取樣品的熱膨脹系數(shù)。

作為優(yōu)選，所述激光反射放大模組至少設(shè)置有2組。

作為優(yōu)選，所述原位加熱臺(tái)中設(shè)置有溫度控制和記錄系統(tǒng)，且所述溫度控制和記錄系統(tǒng)與所述信號(hào)處理系統(tǒng)連接。

作為優(yōu)選，所述工作臺(tái)為壓電樣品臺(tái)。

作為優(yōu)選，所述激光反射放大模組包括：二極管激光器和激光反射鏡。

本實(shí)用新型還提供一種熱膨脹系數(shù)的測(cè)量方法，采用所述的測(cè)量裝置，包括：

將樣品放置在原位加熱臺(tái)上，同時(shí)將微觀懸臂的一端通過納米探針與樣品表面接觸；

激光源發(fā)出激光束，激光束經(jīng)微觀懸臂表面反射和激光反射模組的反射放大后由光敏二極管陣列接收；

原位加熱臺(tái)加熱樣品同時(shí)記錄加熱溫度，樣品表面膨脹使納米探針以及微觀懸臂的一端高度發(fā)生變化；

激光源發(fā)出激光束，再次經(jīng)微觀懸臂表面反射和激光反射模組的反射放大后由光敏二極管陣列接收；

信號(hào)處理系統(tǒng)前后兩次接收光敏二極管陣列的信號(hào)并結(jié)合加熱溫度參數(shù)，計(jì)算獲取樣品的熱膨脹系數(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型利用激光反射放大模組，將樣品熱膨脹導(dǎo)致的微小的納米級(jí)的尺寸變化有效放大，利用信號(hào)接收和處理系統(tǒng)有效探測(cè)所放大的尺寸變化。從而達(dá)到精確測(cè)量材料熱膨脹系數(shù)的目的。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的熱膨脹系數(shù)的測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的熱膨脹系數(shù)的測(cè)量原理示意圖。