一种抑制偏转角度的自适应弹性铰链的设计方法
本发明为保证在局域等离子体共振(LSPR)接触光刻中探针的力学状态，提出一种抑制偏转角度的自适应弹性铰链的设计方法。本发明所采用的设计方法是：根据探针的工作模式，确定铰链必须为对称结构。由于光刻胶表面所承受的压强有限，确定臂的个数为4个。设计出两种弹性铰链结构，一种直线型弹性臂铰链，一种圆弧形弹性臂铰链。通过对比，选取圆形弧形弹性臂铰链。材料的选择，选取铍青铜作为铰链的制作材料。用单一变量法，分别确定铰链的尺寸。本发明所述的设计方法，能够满足较为苛刻的工作要求，对保证接触光刻中探针的力学状态有重大的意义，铰链具有很好抑制偏角能力，且根据不同的工作需求，也可使用本方法进行设计，适用性强。
发明专利
CN201610648286.3
2016-08-09
CN106444290A
2017-02-22
G03F7/20(2006.01)I
电子科技大学
王皓;田思玉;肖志文;宁鹏;熊思勇
611731 四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号
四川;51
在一种抑制偏转角度的自适应弹性铰链的设计方法，其特征在于：根据探针的工作模式，需要铰链在探针不同方向的行进下都能保持一个稳定的角度，因此确定铰链必须为对称结构，确定为偶数臂；由于光刻胶表面所承受的压强有限，臂的个数越多，会使臂长减短，两个臂强度不足，因而确定为四个臂；设计出两种弹性铰链结构，一种是圆形直线型弹性臂铰链，另一种是圆形圆弧形弹性臂铰链，弹性臂连接内外两个圆环，外圆环用于圆形弹性铰链与铰链保持架的安装，内圆环则用于安装光刻探头；由于光刻胶表面所承受的压强有限，弹性臂的长度越长，弹性铰链的垂直刚度越小，同样的预压量下，光刻胶表面承受的压强也就越小，圆形圆弧形弹性臂铰链相比圆形直线型弹性臂铰链臂长要长很多，因而选用圆形圆弧形弹性臂铰链；材料的选择，对比铰链制作常用的金属，选取铍青铜作为铰链的制作材料；铍青铜是一种典型的时效强化型合金，经过固溶和时效处理后，具有很高的强度和硬度，同时还具备很强的弹性、耐磨性等优点，是弹簧和弹性元件的理想材料弹性铰链的厚度、弧形弹性臂臂长、臂宽和连接角都与圆弧弹性铰链的垂直刚度和偏转刚度相关，垂直刚度和偏转刚度都直接影响铰链的性能；因而为满足光刻中的要求，需要确定弹性铰链的厚度、弧形弹性臂臂长、臂宽和连接角的大小；用单一变量法，分别依次确定连接角的大小，弹性臂臂宽(弹性臂臂长由臂宽决定)，铰链的厚度。