本發(fā)明公開了一種面、線CCD組合的白光干涉原子力探針掃描顯微鏡測量系統(tǒng)及其測量方法，該測量系統(tǒng)包括面、線CCD測量系統(tǒng)，原子力探針掃描顯微鏡組件，干涉光源系統(tǒng)，調(diào)整系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；干涉光源系統(tǒng)用于產(chǎn)生測試的白光光源傳輸于原子力探針掃描顯微鏡組件，其產(chǎn)生包含樣品信息的干涉條紋；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接所述面、線CCD測量系統(tǒng)，分析所述干涉條紋，由此實(shí)現(xiàn)干涉零級條紋的測量，從而獲得樣品表面信息。按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的面、線CCD組合的白光干涉原子力探針掃描顯微鏡測量系統(tǒng)及其測量方法，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單，高速度，高精度和高分辨率以及直觀測量，由此解決原子力探針對焦困難，以及原子力探針微懸臂變形的檢測的問題。

1.一種面、線CCD組合的白光干涉原子力探針掃描顯微鏡測量
系統(tǒng)，其特征在于，該測量系統(tǒng)包括面、線CCD測量系統(tǒng)，原子力
探針掃描顯微鏡組件，光源系統(tǒng)，調(diào)整系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
其中面、線CCD測量系統(tǒng)、光源系統(tǒng)以及原子力探針掃描顯微
鏡組件固定于調(diào)整系統(tǒng)上，并可通過所述調(diào)整系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)粗調(diào)和精調(diào)；
光源系統(tǒng)用于產(chǎn)生測試的白光光源傳輸于原子力探針掃描顯微
鏡組件，其產(chǎn)生包含樣品信息的干涉條紋；所述面、線CCD測量系
統(tǒng)接收所述包含樣品信息的干涉條紋，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接所述面、線
CCD測量系統(tǒng)，分析所述干涉條紋，由此實(shí)現(xiàn)干涉零級條紋的測量，
從而獲得樣品表面信息；
其中面、線CCD測量系統(tǒng)中的面CCD和線CCD通過分光鏡(8)
處于相互垂直的光路上，接收相同的來自所述原子力探針掃描顯微組
件的干涉條紋，所述面CCD(11)用于實(shí)時(shí)處理所述原子力探針掃
描顯微鏡組件產(chǎn)生的攜帶所述被測樣品信息的干涉條紋，所述線CCD
(12)用于處理所述干涉條紋中的零級條紋，從而實(shí)現(xiàn)對所述樣品表
面的測量。
2.如權(quán)利要求1所述的面、線CCD組合的白光干涉原子力探針
掃描顯微鏡測量系統(tǒng)，其特征在于，所述線CCD(11)與面CCD(12)
相對于分光鏡(8)呈90度，其中線CCD(11)和面CCD(12)與
所述分光鏡(8)之間還分別設(shè)置有線CCD光筒(9)和面CCD光筒
(11)，并且通過聚光鏡(7)和第一反光鏡(6)后與所述原子力探
針掃描顯微鏡組件(2)的光路聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)干涉條紋的接收測量。
3.如權(quán)利要求1或2所述的面、線CCD組合的白光干涉原子力
探針掃描顯微鏡測量系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)整系統(tǒng)在垂直方向上
由上至下分為兩級，一級為粗調(diào)機(jī)構(gòu)，二級為細(xì)調(diào)機(jī)構(gòu)；所述粗調(diào)機(jī)
構(gòu)包括垂直粗調(diào)電機(jī)(13)和大理石柱(14)，所述粗調(diào)機(jī)構(gòu)通過垂
直粗調(diào)絲桿(16)連接細(xì)調(diào)機(jī)構(gòu)，細(xì)調(diào)機(jī)構(gòu)在垂直方向上由上至下包
括垂直微動(dòng)機(jī)構(gòu)(18)和垂直微位移機(jī)構(gòu)(20)，其下設(shè)置原子力探
針掃描顯微鏡組件。
4.如權(quán)利要求3所述的面、線CCD組合的白光干涉原子力探針
掃描顯微鏡測量系統(tǒng)，其特征在于，所述原子力探針掃描顯微鏡組件
還包括原子力探針組件(4)、干涉顯微鏡頭(5)，所述原子力探針組
件(4)設(shè)置于所述垂直微位移機(jī)構(gòu)(20)下方，由于實(shí)現(xiàn)原子力探
針與所述被測樣品距離的精調(diào)。
5.如權(quán)利要求4所述的面、線CCD組合的白光干涉原子力探針
掃描顯微鏡測量系統(tǒng)，其特征在于，所述光源系統(tǒng)依次包括聚光鏡
(27)，孔徑光闌及視場光闌(28)，照明物鏡(30)，濾光片，分光
鏡(32)，補(bǔ)償板(33)，通過所述補(bǔ)償板(33)后的光傳輸至所述
干涉顯微鏡頭(5)。
6.如權(quán)利要求5所述的面、線CCD組合的白光干涉原子力探針
掃描顯微鏡測量系統(tǒng)，其特征在于，所述被測試樣品放置于二維工作
臺(tái)上，其包括可以沿二維方向帶動(dòng)所述被測樣品移動(dòng)的X方向電機(jī)
(3)以及Y方向電機(jī)(2)，由此實(shí)現(xiàn)所述被測樣品表面形貌的掃描
測量。
7.一種利用如權(quán)利要求1-6中所述的面、線CCD組合的白光干
涉原子力探針掃描顯微鏡測量工件表面形貌的方法，其特征在于，該
方法包括如下步驟：
(1)調(diào)整原子力探針組件(4)中的原子力探針微懸臂使其在干
涉顯微鏡頭(5)的正下方，通過面CCD(11)找到所述原子力探針
微懸臂，使其處于面CCD的中央；
(2)通過垂直方向調(diào)節(jié)原子力探針組件(4)，使光源系統(tǒng)產(chǎn)生
的白光干涉條紋能被所述面CCD(11)接收，并加以修正；
(3)將被測樣品放置于二維工作臺(tái)(1)上，使其處于原子力掃
描探針(21)的正下方；
(4)原子力探針對焦：通過粗調(diào)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)所述原子力掃描探針
(21)向所述被測樣品靠近，同時(shí)通過面CCD采樣，比較所述原子
力探針微懸臂上的光強(qiáng)與所述被測樣品背景的光強(qiáng)差，直到達(dá)到設(shè)定
的閾值，則停止粗調(diào)并改用所述細(xì)調(diào)機(jī)構(gòu)進(jìn)行精調(diào)，此時(shí)根據(jù)線CCD
的采樣結(jié)果計(jì)算零級條紋的移動(dòng)量是否達(dá)到選取的另一個(gè)閾值，直到
達(dá)到選取的閾值則對焦完成；
(5)驅(qū)動(dòng)二維工作臺(tái)(1)，帶動(dòng)所述被測樣品在二維平面上運(yùn)動(dòng)，
由于所述被測樣品的表面形貌會(huì)引起所述原子力探針微懸臂的變形，
從而導(dǎo)致零級條紋的移動(dòng)，此時(shí)線CCD通過高速采集數(shù)據(jù)得出零級
條紋的移動(dòng)量，并根據(jù)零級條紋的移動(dòng)量計(jì)算出探針微懸臂的變形
量，由此獲得被測樣品表面的形貌特征，完成測量。