一種非接觸式樣品表面輪廓測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及非接觸式測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非接觸式樣品表面輪廓測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以高分子為基材的功能薄膜越來(lái)越多的應(yīng)用于MEMS器件結(jié)構(gòu)的制作，尤其是超導(dǎo)薄膜、介電薄膜、磁性薄膜、光電薄膜、透明導(dǎo)電薄膜、壓電薄膜等，由于采用功能薄膜制備的器件具有性能好、尺寸小、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，已越來(lái)越引起人們的重視，成為替代傳統(tǒng)材料的一種新材料。
[0003]采用功能薄膜制備的微器件最大的缺點(diǎn)是器件的性能隨著薄膜性能的改變而改變。功能薄膜中大的殘余應(yīng)力往往導(dǎo)致所制作的薄膜卷曲、開(kāi)裂、剝落，甚至導(dǎo)致器件制作的失敗。精確測(cè)量在特定的工藝條件下制備的薄膜中的應(yīng)力已經(jīng)成為制備功能薄膜工藝中的一部分。
[0004]目前常用的測(cè)量薄膜應(yīng)力的方法為基片曲率法，基片曲率法根據(jù)在功能薄膜沉積前后襯底的曲率半徑的變化來(lái)表征薄膜的殘余應(yīng)力，用于測(cè)量基片曲率的方法目前常用的有輪廓儀、薄膜厚度儀，但這兩種儀器實(shí)驗(yàn)費(fèi)用過(guò)高，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成本過(guò)高，因此尋求一種經(jīng)濟(jì)性好、精度高的薄膜表面輪廓測(cè)量裝置非常必要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所提供了一種非接觸式樣品表面輪廓測(cè)試裝置，基于激光位移傳感器的對(duì)樣品表面輪廓進(jìn)行測(cè)試的非接觸式表面輪廓測(cè)試裝置。具有精度高、測(cè)量重復(fù)性好、經(jīng)濟(jì)性好，裝置搭建簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適合于實(shí)驗(yàn)室對(duì)薄膜輪廓測(cè)量。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種非接觸式樣品表面輪廓測(cè)試裝置，激光位移傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，三維精密平移臺(tái)，X向精密平移臺(tái)，Y向精密平移臺(tái)，X向步進(jìn)電機(jī)，Y向步進(jìn)電機(jī)，平移臺(tái)控制機(jī)，數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，電機(jī)控制線路和數(shù)據(jù)傳輸線路，所述X向精密平移臺(tái)設(shè)置在Y向精密平移臺(tái)上，所述三維精密平移臺(tái)設(shè)置在X向精密平移臺(tái)一側(cè)，所述三維精密平移臺(tái)上設(shè)有載物臺(tái)，所述載物臺(tái)垂直朝向X向精密平移臺(tái)，X向精密平移臺(tái)上設(shè)有固定帶，用于將樣品固定在X向精密平移臺(tái)上，所述激光位移傳感器數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)置包括激光位移傳感器和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，激光位移傳感器和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述激光位移傳感器設(shè)置在載物臺(tái)上并朝向被固定帶固定的樣品上方，X向精密平移臺(tái)在X向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿水平X軸運(yùn)動(dòng)，Y向精密平移臺(tái)在Y向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)X向精密平移臺(tái)沿水平Y(jié)軸運(yùn)動(dòng)，三維精密平移臺(tái)通過(guò)X向、Y向和Z向調(diào)節(jié)按鈕帶動(dòng)載物臺(tái)及激光位移傳感器實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)。
[0007]進(jìn)一步的，所述X向步進(jìn)電機(jī)和Y向步進(jìn)電機(jī)通過(guò)電機(jī)控制線路與平移臺(tái)控制機(jī)電性連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述三維精密平移臺(tái)包括X向移動(dòng)板、Y向移動(dòng)板和Z向移動(dòng)板，所述Y向移動(dòng)板設(shè)置在X向移動(dòng)板上，所述Z向移動(dòng)板為L(zhǎng)型Z向移動(dòng)板，所述Z向移動(dòng)板一面設(shè)置在Y向移動(dòng)板上，所述Z向移動(dòng)板另一面與所述載物臺(tái)固定連接，X向移動(dòng)板在X向調(diào)節(jié)按鈕作用下并依次帶動(dòng)Y向移動(dòng)板Z向移動(dòng)板沿水平X軸移動(dòng)，Y向移動(dòng)板在Y向調(diào)節(jié)按鈕作用下帶動(dòng)Z向移動(dòng)板沿水平Y(jié)軸移動(dòng)，Z向移動(dòng)板在Z向調(diào)節(jié)按鈕作用下沿豎直Z軸移動(dòng)。
[0009]本實(shí)用新型通過(guò)采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0010]本實(shí)用新型采用固定帶將樣品貼敷于X向精密平移臺(tái)表面，樣品位于激光位移傳感器正下方，激光位移傳感器固定在三維精密平移臺(tái)的載物臺(tái)的表面，調(diào)節(jié)三維精密平移臺(tái)XYZ向調(diào)節(jié)按鈕來(lái)調(diào)整激光位移傳感器距離樣品的位置，使得距離滿足最佳測(cè)試范圍，平移臺(tái)控制機(jī)經(jīng)電機(jī)控制線路控制XY向步進(jìn)電機(jī)進(jìn)而控制XY向精密平移臺(tái)，精密平移臺(tái)在平面方向移動(dòng)時(shí)激光位移傳感器對(duì)樣品表面的輪廓進(jìn)行測(cè)試并將測(cè)試結(jié)果經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線傳輸給數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)及顯示，表面數(shù)據(jù)用來(lái)表征樣品表面輪廓形貌，進(jìn)而作為下一步對(duì)樣品表面進(jìn)行分析數(shù)據(jù)。整個(gè)結(jié)構(gòu)具有精度高、測(cè)量重復(fù)性好、經(jīng)濟(jì)性好，裝置搭建簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例的立示意圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例利用激光束對(duì)樣品進(jìn)行數(shù)據(jù)采集示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]現(xiàn)結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0014]作為一個(gè)具體的實(shí)施例，如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型的一種非接觸式樣品表面輪廓測(cè)試裝置，激光位移傳感器數(shù)據(jù)采集裝置A，三維精密平移臺(tái)7，X向精密平移臺(tái)la，Y向精密平移臺(tái)lb，X向步進(jìn)電機(jī)2b，Y向步進(jìn)電機(jī)2a，平移臺(tái)控制機(jī)3，數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)5，電機(jī)控制線路4和數(shù)據(jù)傳輸線路6，所述X向精密平移臺(tái)IA設(shè)置在Y向精密平移臺(tái)Ib上，所述三維精密平移臺(tái)7設(shè)置在X向精密平移臺(tái)Ia —側(cè)，所述三維精密平移臺(tái)7上設(shè)有載物臺(tái)，所述載物臺(tái)垂直朝向X向精密平移臺(tái)la，x向精密平移臺(tái)Ia上設(shè)有固定帶，用于將樣品固定在X向精密平移臺(tái)Ia上，所述激光位移傳感器數(shù)據(jù)采集裝置A設(shè)置包括激光位移傳感器9和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)5，激光位移傳感器9和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)5通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述激光位移傳感器9通過(guò)螺釘設(shè)置在載物臺(tái)上，激光位移傳感器9沿被固定帶固定的樣品11正上方設(shè)置，所述X向步進(jìn)電機(jī)2b和Y向步進(jìn)電機(jī)2a通過(guò)電機(jī)控制線路與平移臺(tái)控制機(jī)3電性連接，X向步進(jìn)電機(jī)2b和Y向步進(jìn)電機(jī)2a的輸出端分別通過(guò)螺紋與X向精密平移臺(tái)Ia和Y向精密平移臺(tái)Ib鉸接連接，平移臺(tái)控制機(jī)對(duì)X向步進(jìn)電機(jī)2b和Y向步進(jìn)電機(jī)2a進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，X向精密平移臺(tái)Ia在X向步進(jìn)電機(jī)2b驅(qū)動(dòng)下沿水平X軸運(yùn)動(dòng)，Y向精密平移臺(tái)Ib在Y向步進(jìn)電機(jī)2a驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)X向精密平移臺(tái)Ia沿水平Y(jié)軸運(yùn)動(dòng)，三維精密平移臺(tái)7通過(guò)X向、Y向和Z向調(diào)節(jié)按鈕7a、7b、7c帶動(dòng)載物臺(tái)及激光位移傳感器實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)。
[0015]所述三維精密平移臺(tái)7包括X向移動(dòng)板71、Y向移動(dòng)板72和Z向移動(dòng)板73，所述Y向移動(dòng)板72設(shè)置在X向移動(dòng)板71上，所述Z向移動(dòng)板73為L(zhǎng)型Z向移動(dòng)板73，所述Z向移動(dòng)板73 —面設(shè)置在Y向移動(dòng)板72上，所述Z向移動(dòng)板73另一面與所述載物臺(tái)8固定連接，X向移動(dòng)板71在X向調(diào)節(jié)按鈕7a作用下并依次帶動(dòng)Y向移動(dòng)板72和Z向移動(dòng)板73沿水平X軸移動(dòng)，Y向移動(dòng)板72在Y向調(diào)節(jié)按鈕7b作用下帶動(dòng)Z向移動(dòng)板73沿水平Y(jié)軸移動(dòng)，Z向移動(dòng)板73在Z向調(diào)節(jié)按鈕7c作用下沿豎直Z軸移動(dòng)。調(diào)節(jié)三維精密平移臺(tái)XYZ向調(diào)節(jié)按鈕7a、7b、7c來(lái)調(diào)整激光位移傳感器9距離樣品11的位置，使得距離滿足最佳測(cè)試范圍。
[0016]X向精密平移臺(tái)la、Y向精密平移臺(tái)Ib在平面方向移動(dòng)時(shí)激光位移傳感器9對(duì)樣品11表面的輪廓進(jìn)行測(cè)試并將測(cè)試結(jié)果經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線6傳輸給數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)5，數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)5對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)及顯示，表面數(shù)據(jù)用來(lái)表征樣品表面輪廓形貌，進(jìn)而作為下一步對(duì)樣品表面進(jìn)行分析數(shù)據(jù)。
[0017]工作原理，激光位移傳感器9發(fā)射激光束10照射到樣品11表面，通過(guò)樣品11表面反射的激光束10對(duì)樣品11表面測(cè)量點(diǎn)在Z向相對(duì)于X向精密平移臺(tái)Ia表面位移進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線6將數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)5，根據(jù)采集數(shù)據(jù)對(duì)樣品表面輪廓進(jìn)一步分析。樣品11表面的測(cè)量位置通過(guò)平移臺(tái)控制機(jī)3進(jìn)行控制，在測(cè)量樣品11的X向輪廓時(shí)，平移臺(tái)控制機(jī)3通過(guò)電機(jī)控制線路4對(duì)X向步進(jìn)電機(jī)2b加電，X向步進(jìn)電機(jī)2b帶動(dòng)X向精密平移臺(tái)Ia運(yùn)動(dòng)，激光束10對(duì)樣品11的X方向的輪廓進(jìn)行測(cè)量，并記錄測(cè)量線上的各個(gè)測(cè)量點(diǎn)Z向的相對(duì)位移，由測(cè)量數(shù)據(jù)可得X向表面輪廓。測(cè)量樣品11的Y向輪廓時(shí)，平移臺(tái)控制機(jī)3通過(guò)電機(jī)控制線路4對(duì)Y向步進(jìn)電機(jī)2a加電，Y向步進(jìn)電機(jī)2a帶動(dòng)Y向精密平移臺(tái)Ib運(yùn)動(dòng)，激光束10對(duì)樣品11的Y方向的輪廓進(jìn)行測(cè)量，并記錄測(cè)量線上的各個(gè)測(cè)量點(diǎn)Z向的相對(duì)位移，由測(cè)量數(shù)據(jù)可得Y向表面輪廓。測(cè)量樣品11其它方向輪廓時(shí)，平移臺(tái)控制機(jī)3通過(guò)電機(jī)控制線路4對(duì)XY向步進(jìn)電機(jī)2a、2b加電，XY向步進(jìn)電機(jī)2a、2b帶動(dòng)XY向精密平移臺(tái)la、lb運(yùn)動(dòng)，激光束10對(duì)樣品11方向的輪廓進(jìn)行測(cè)量，并記錄測(cè)量線上的各個(gè)測(cè)量點(diǎn)Z向的相對(duì)位移，由測(cè)量數(shù)據(jù)可得非標(biāo)準(zhǔn)方向表面輪廓。
[0018]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本實(shí)用新型，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非接觸式樣品表面輪廓測(cè)試裝置，其特征在于:激光位移傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，三維精密平移臺(tái)，X向精密平移臺(tái)，Y向精密平移臺(tái)，X向步進(jìn)電機(jī)，Y向步進(jìn)電機(jī)，平移臺(tái)控制機(jī)，數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，電機(jī)控制線路和數(shù)據(jù)傳輸線路，所述X向精密平移臺(tái)設(shè)置在Y向精密平移臺(tái)上，所述三維精密平移臺(tái)設(shè)置在X向精密平移臺(tái)一側(cè)，所述三維精密平移臺(tái)上設(shè)有載物臺(tái)，所述載物臺(tái)垂直朝向X向精密平移臺(tái)，X向精密平移臺(tái)上設(shè)有固定帶，用于將樣品固定在X向精密平移臺(tái)上，所述激光位移傳感器數(shù)據(jù)采集裝置設(shè)置包括激光位移傳感器和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，激光位移傳感器和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所述激光位移傳感器設(shè)置在載物臺(tái)上并朝向被固定帶固定的樣品上方，X向精密平移臺(tái)在X向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下沿水平X軸運(yùn)動(dòng)，Y向精密平移臺(tái)在Y向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)X向精密平移臺(tái)沿水平Y(jié)軸運(yùn)動(dòng)，三維精密平移臺(tái)通過(guò)X向、Y向和Z向調(diào)節(jié)按鈕帶動(dòng)載物臺(tái)及激光位移傳感器實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式樣品表面輪廓測(cè)試裝置，其特征在于:所述X向步進(jìn)電機(jī)和Y向步進(jìn)電機(jī)通過(guò)電機(jī)控制線路與平移臺(tái)控制機(jī)電性連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非接觸式樣品表面輪廓測(cè)試裝置，其特征在于:所述三維精密平移臺(tái)包括X向移動(dòng)板、Y向移動(dòng)板和Z向移動(dòng)板，所述Y向移動(dòng)板設(shè)置在X向移動(dòng)板上，所述Z向移動(dòng)板為L(zhǎng)型Z向移動(dòng)板，所述Z向移動(dòng)板一面設(shè)置在Y向移動(dòng)板上，所述Z向移動(dòng)板另一面與所述載物臺(tái)固定連接，X向移動(dòng)板在X向調(diào)節(jié)按鈕作用下并依次帶動(dòng)Y向移動(dòng)板Z向移動(dòng)板沿水平X軸移動(dòng)，Y向移動(dòng)板在Y向調(diào)節(jié)按鈕作用下帶動(dòng)Z向移動(dòng)板沿水平Y(jié)軸移動(dòng)，Z向移動(dòng)板在Z向調(diào)節(jié)按鈕作用下沿豎直Z軸移動(dòng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及非接觸式測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非接觸式樣品表面輪廓測(cè)試裝置。一種非接觸式樣品表面輪廓測(cè)試裝置，激光位移傳感器數(shù)據(jù)采集裝置，三維精密平移臺(tái)，X向精密平移臺(tái)，Y向精密平移臺(tái)，X向步進(jìn)電機(jī)，Y向步進(jìn)電機(jī)，平移臺(tái)控制機(jī)，數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，電機(jī)控制線路和數(shù)據(jù)傳輸線路,精密平移臺(tái)在平面方向移動(dòng)時(shí)激光位移傳感器對(duì)樣品表面的輪廓進(jìn)行測(cè)試并將測(cè)試結(jié)果經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線傳輸給數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)及顯示，表面數(shù)據(jù)用來(lái)表征樣品表面輪廓形貌，進(jìn)而作為下一步對(duì)樣品表面進(jìn)行分析數(shù)據(jù)。整個(gè)結(jié)構(gòu)具有精度高、測(cè)量重復(fù)性好、經(jīng)濟(jì)性好，裝置搭建簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01B11-24
【公開(kāi)號(hào)】CN204514280
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520066018
【發(fā)明人】鄭建毅, 楊群峰, 魏大銀, 趙雪楠, 王俊清
【申請(qǐng)人】廈門大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月30日