半導体チップの製造プロセスにおいて、プローブはチップの性能検査を行うことができ、新材料開発の実験室では、プローブはサンプル表面のナノスケールと接触し、材料の電気的、光学的特性をロック解除する、生物研究室では、プローブが非常に高速で微細な運動で細胞を貫通している。これらの精密な操作の背後には、コアデバイスが欠かせない――プローブ台。

一、プローブ台

ミクロ世界のテストステーション

プローブ台は現代マイクロナノ試験と操縦のキーデバイスとして、半導体検査、材料研究、生物医学などの分野に広く応用されている。ミクロ世界の手術台のように、研究者はナノ材料、細胞、さらには単一分子に対して正確な操作と測定を行うことができる。

簡単に言えば、プローブ台の核心任務はナノメートルからミクロンのスケールの下で、プローブとサンプルの正確なアライメント、安定的な接触を実現し、そして試験器具と協力して力、電気、光などの性能の検査を完成することである。半導体業界におけるチップの良率検出、新型材料の特性分析、光電デバイスのパラメータ較正にかかわらず、プローブテーブルは重要な接続橋であり、マクロ試験装置とミクロサンプルの通路を構築し、その精度も直接試験データの信頼性を決定した。

プローブ台の核心原理は精密な機械構造と制御技術を通じて、プローブまたはサンプルを駆動して多自由次元の移動と角度調整を行い、プローブがサンプルの試験点に正確に落下することを確保すると同時に、安定した接触力を維持し、サンプルを圧壊したり接触不良を回避したりすることである。

ナノプローブ

プローブテーブルの主な用途：

1.半導体業界：集積回路の電気性能試験、ウエハ試験、およびパッケージ後の試験。

2.光電業界：光電素子をテストします。LED、光検出器とレーザの性能。

3.材料科学：材料表面の微視的形態、例えば表面欠陥、結晶粒サイズなどを特徴づける、異なる温度での材料の電気、磁気、光学などの性能、および試験材料の安定性と信頼性を研究し、試験する。

4.生物医学：生体材料表面の生体適合性を研究する、生体分子、細胞、組織の高解像度イメージング、分析、バイオセンサの開発など。

二（に）、圧電ナノテクノロジーはなぜ

プローブ台のコア需要になりつつある？

プローブ台の応用場面に基づいて見ると、半導体業界のチップ検査や生物研究分野の細胞実験にかかわらず、これらの高精密な分野は本質的にプローブ台の位置決めと制御技術の限界精度に依存している。操作精度の要求がナノメートル級、さらにはサブナノ級に達すると、従来の機械駆動方式はすでに需要を満たすことが難しく、存在する可能性のある機械ギャップは誤差を招き、応答速度が遅すぎると高周波試験に適応できず、安定性が不足するとデータ重複性に影響を与える。

この時、圧電ナノポジショニングと制御技術は破局の鍵となった：圧電効果を基礎として、圧電材料の逆圧電効果を通じて、ナノメートル級ひいてはサブナノメートル級の変位制御、角度調整と動的応答を実現でき、プローブ台対に適合する「高精度、高安定性、高速応答」のコアニーズ。

圧電ナノテクノロジーのコアメリット：

・ナノスケール分解能：ナノメートル以下の運動精度を達成する必要がある

・超高安定性：振動が精密操作に与える影響を避ける

・迅速な応答：動的テストに対応するミリ秒レベルの応答速度

・真空互換性：適応SEMなどの顕微鏡装置の高真空環境

・多軸連携：多次元、複雑な角度制御が可能

三、圧電ナノプローブ台が大活躍

1、15次元圧電ナノプローブ台：高精度圧電技術の協同プロセス

コア明日圧電ナノプローブ台は圧電ナノポジショニング台、圧電モーター変位台と圧電対物レンズ変位器及び構造部品から構成される。圧電ナノポジショニングテーブルはサンプル支持プラットフォームとして、二次元高精度ヨー調整を実現することができる、由4組の圧電モーター変位台がそれぞれ操作するプローブは、XYZ三次元空間内でナノスケール精度の運動を実現することができ、圧電対物レンズロケータは、対物レンズを正確に操作することによりZ軸方向にナノスケールの焦点調整を行い、高解像度の顕微観察を実現する。

1）サンプルテーブル

圧電ナノ測位台は単軸ないし多軸精密運動の圧電プラットフォームを実現でき、その運動範囲はミリメートル級に達することができ、体積が小さく、摩擦がなく、応答速度が速いなどの特徴があり、高精度センサーを配置し、ナノメートル級の分解能と測位精度を実現することができる、高剛性、ゼロギャップの設計特徴はシステムの操作中の安定性と繰り返し性を保証し、サンプルを積載する信頼性のあるプラットフォームである。

2）プローブ台

圧電モーター変位台は圧電セラミックスを駆動モーターとし、特殊な機械構造設計を利用して、圧電セラミックスが発生する直線微変位を機械平面のマクロ直線（または角度）運動に変換し、ストロークは数十ミリ（または360°）。ナノスケールの繰り返し位置決め特性により、プローブの高精度位置決めを実現することができる。プローブの試料作用力制御に対する需要に対して、コア明日圧電モーター変位台はナノメートル級の運動制御と正確な力出力を提供し、プローブの運動に正確な位置決めナビゲーションを提供する。

3）顕微集束

例えば生体細胞のようなミクロサンプルを操作する際には、サンプルの観測精細度とプローブ操作精度を同時に保持する必要があり、コア明日圧電対物レンズポジショナは対物レンズ集束顕微のために設計され、無収差可撓性ヒンジ並列ガイド機構を用いて設計され、対物レンズ補償量が小さく、超高集束安定性があり、対物レンズポジショナは顕微検出に組み込まれる/測定あるいは観測装置、動物鏡を持って集束して精度を高めることができ、多種の高分解能顕微鏡と組み合わせて使用することができ、サンプルと光学系のナノスケール協同位置決めを実現することができる。

図に示すプローブ台には、コアの明日の複数の圧電製品が統合されており、そのコア構成は次のとおりです。S 54二次元ヨーテーブル、このプラットフォームは実際の需要に応じて柔軟にパラメータをカスタマイズすることができる、N 56シリーズリニアモータ変位台、そのストロークは豊富なオプション範囲を備え、最大ストロークは50 mm以上に達することができる、圧電対物レンズロケータは、多ストロークオプションで、解像度は最大2.5 nmに達することができます。

2、19次元圧電ナノプローブ台：マイクロナノテクノロジー操作の集積

コア明日の圧電ナノプローブ台は、圧電ナノポジショニング台と圧電モーター変位台に基づいて構築されたナノプローブモジュールを集めたナノプローブ台であり、走査電子顕微鏡（SEM）、透過型電子顕微鏡（TEM）と他の電子顕微鏡は協働してナノ操作を行う。中心のサンプル台はXYZ三軸運動を行うことができ、4組のナノプローブモジュールはXYZ三次元直線及びR軸回転運動を行うことができる。ナノプローブ台の外形寸法、運動軸、ストローク、速度などのパラメータをカスタマイズすることができる。