一种非接触式样品表面轮廓测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及非接触式测试技术领域，具体涉及一种非接触式样品表面轮廓测试装置。
【背景技术】
[0002]以高分子为基材的功能薄膜越来越多的应用于MEMS器件结构的制作，尤其是超导薄膜、介电薄膜、磁性薄膜、光电薄膜、透明导电薄膜、压电薄膜等，由于采用功能薄膜制备的器件具有性能好、尺寸小、经济效益好等优点，已越来越引起人们的重视，成为替代传统材料的一种新材料。
[0003]采用功能薄膜制备的微器件最大的缺点是器件的性能随着薄膜性能的改变而改变。功能薄膜中大的残余应力往往导致所制作的薄膜卷曲、开裂、剥落，甚至导致器件制作的失败。精确测量在特定的工艺条件下制备的薄膜中的应力已经成为制备功能薄膜工艺中的一部分。
[0004]目前常用的测量薄膜应力的方法为基片曲率法，基片曲率法根据在功能薄膜沉积前后衬底的曲率半径的变化来表征薄膜的残余应力，用于测量基片曲率的方法目前常用的有轮廓仪、薄膜厚度仪，但这两种仪器实验费用过高，导致实验成本过高，因此寻求一种经济性好、精度高的薄膜表面轮廓测量装置非常必要。
【实用新型内容】
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型所提供了一种非接触式样品表面轮廓测试装置，基于激光位移传感器的对样品表面轮廓进行测试的非接触式表面轮廓测试装置。具有精度高、测量重复性好、经济性好，装置搭建简单等优点，适合于实验室对薄膜轮廓测量。
[0006]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是，一种非接触式样品表面轮廓测试装置，激光位移传感器数据采集装置，三维精密平移台，X向精密平移台，Y向精密平移台，X向步进电机，Y向步进电机，平移台控制机，数据采集计算机，电机控制线路和数据传输线路，所述X向精密平移台设置在Y向精密平移台上，所述三维精密平移台设置在X向精密平移台一侧，所述三维精密平移台上设有载物台，所述载物台垂直朝向X向精密平移台，X向精密平移台上设有固定带，用于将样品固定在X向精密平移台上，所述激光位移传感器数据采集装置设置包括激光位移传感器和数据采集计算机，激光位移传感器和数据采集计算机通过数据传输线路实现数据传输，所述激光位移传感器设置在载物台上并朝向被固定带固定的样品上方，X向精密平移台在X向步进电机驱动下沿水平X轴运动，Y向精密平移台在Y向步进电机驱动下带动X向精密平移台沿水平Y轴运动，三维精密平移台通过X向、Y向和Z向调节按钮带动载物台及激光位移传感器实现三维运动。
[0007]进一步的，所述X向步进电机和Y向步进电机通过电机控制线路与平移台控制机电性连接。
[0008]进一步的，所述三维精密平移台包括X向移动板、Y向移动板和Z向移动板，所述Y向移动板设置在X向移动板上，所述Z向移动板为L型Z向移动板，所述Z向移动板一面设置在Y向移动板上，所述Z向移动板另一面与所述载物台固定连接，X向移动板在X向调节按钮作用下并依次带动Y向移动板Z向移动板沿水平X轴移动，Y向移动板在Y向调节按钮作用下带动Z向移动板沿水平Y轴移动，Z向移动板在Z向调节按钮作用下沿竖直Z轴移动。
[0009]本实用新型通过采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下优点:
[0010]本实用新型采用固定带将样品贴敷于X向精密平移台表面，样品位于激光位移传感器正下方，激光位移传感器固定在三维精密平移台的载物台的表面，调节三维精密平移台XYZ向调节按钮来调整激光位移传感器距离样品的位置，使得距离满足最佳测试范围，平移台控制机经电机控制线路控制XY向步进电机进而控制XY向精密平移台，精密平移台在平面方向移动时激光位移传感器对样品表面的轮廓进行测试并将测试结果经数据传输线传输给数据采集计算机，数据采集计算机对数据进行存储及显示，表面数据用来表征样品表面轮廓形貌，进而作为下一步对样品表面进行分析数据。整个结构具有精度高、测量重复性好、经济性好，装置搭建简单等优点。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型的实施例的立示意图。
[0012]图2是本实用新型的实施例利用激光束对样品进行数据采集示意图。
【具体实施方式】
[0013]现结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0014]作为一个具体的实施例，如图1和图2所示，本实用新型的一种非接触式样品表面轮廓测试装置，激光位移传感器数据采集装置A，三维精密平移台7，X向精密平移台la，Y向精密平移台lb，X向步进电机2b，Y向步进电机2a，平移台控制机3，数据采集计算机5，电机控制线路4和数据传输线路6，所述X向精密平移台IA设置在Y向精密平移台Ib上，所述三维精密平移台7设置在X向精密平移台Ia —侧，所述三维精密平移台7上设有载物台，所述载物台垂直朝向X向精密平移台la，x向精密平移台Ia上设有固定带，用于将样品固定在X向精密平移台Ia上，所述激光位移传感器数据采集装置A设置包括激光位移传感器9和数据采集计算机5，激光位移传感器9和数据采集计算机5通过数据传输线路实现数据传输，所述激光位移传感器9通过螺钉设置在载物台上，激光位移传感器9沿被固定带固定的样品11正上方设置，所述X向步进电机2b和Y向步进电机2a通过电机控制线路与平移台控制机3电性连接，X向步进电机2b和Y向步进电机2a的输出端分别通过螺纹与X向精密平移台Ia和Y向精密平移台Ib铰接连接，平移台控制机对X向步进电机2b和Y向步进电机2a进行驱动，X向精密平移台Ia在X向步进电机2b驱动下沿水平X轴运动，Y向精密平移台Ib在Y向步进电机2a驱动下带动X向精密平移台Ia沿水平Y轴运动，三维精密平移台7通过X向、Y向和Z向调节按钮7a、7b、7c带动载物台及激光位移传感器实现三维运动。
[0015]所述三维精密平移台7包括X向移动板71、Y向移动板72和Z向移动板73，所述Y向移动板72设置在X向移动板71上，所述Z向移动板73为L型Z向移动板73，所述Z向移动板73 —面设置在Y向移动板72上，所述Z向移动板73另一面与所述载物台8固定连接，X向移动板71在X向调节按钮7a作用下并依次带动Y向移动板72和Z向移动板73沿水平X轴移动，Y向移动板72在Y向调节按钮7b作用下带动Z向移动板73沿水平Y轴移动，Z向移动板73在Z向调节按钮7c作用下沿竖直Z轴移动。调节三维精密平移台XYZ向调节按钮7a、7b、7c来调整激光位移传感器9距离样品11的位置，使得距离满足最佳测试范围。
[0016]X向精密平移台la、Y向精密平移台Ib在平面方向移动时激光位移传感器9对样品11表面的轮廓进行测试并将测试结果经数据传输线6传输给数据采集计算机5，数据采集计算机5对数据进行存储及显示，表面数据用来表征样品表面轮廓形貌，进而作为下一步对样品表面进行分析数据。
[0017]工作原理，激光位移传感器9发射激光束10照射到样品11表面，通过样品11表面反射的激光束10对样品11表面测量点在Z向相对于X向精密平移台Ia表面位移进行测量，通过数据传输线6将数据传输给数据采集计算机5，根据采集数据对样品表面轮廓进一步分析。样品11表面的测量位置通过平移台控制机3进行控制，在测量样品11的X向轮廓时，平移台控制机3通过电机控制线路4对X向步进电机2b加电，X向步进电机2b带动X向精密平移台Ia运动，激光束10对样品11的X方向的轮廓进行测量，并记录测量线上的各个测量点Z向的相对位移，由测量数据可得X向表面轮廓。测量样品11的Y向轮廓时，平移台控制机3通过电机控制线路4对Y向步进电机2a加电，Y向步进电机2a带动Y向精密平移台Ib运动，激光束10对样品11的Y方向的轮廓进行测量，并记录测量线上的各个测量点Z向的相对位移，由测量数据可得Y向表面轮廓。测量样品11其它方向轮廓时，平移台控制机3通过电机控制线路4对XY向步进电机2a、2b加电，XY向步进电机2a、2b带动XY向精密平移台la、lb运动，激光束10对样品11方向的轮廓进行测量，并记录测量线上的各个测量点Z向的相对位移，由测量数据可得非标准方向表面轮廓。
[0018]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种非接触式样品表面轮廓测试装置，其特征在于:激光位移传感器数据采集装置，三维精密平移台，X向精密平移台，Y向精密平移台，X向步进电机，Y向步进电机，平移台控制机，数据采集计算机，电机控制线路和数据传输线路，所述X向精密平移台设置在Y向精密平移台上，所述三维精密平移台设置在X向精密平移台一侧，所述三维精密平移台上设有载物台，所述载物台垂直朝向X向精密平移台，X向精密平移台上设有固定带，用于将样品固定在X向精密平移台上，所述激光位移传感器数据采集装置设置包括激光位移传感器和数据采集计算机，激光位移传感器和数据采集计算机通过数据传输线路实现数据传输，所述激光位移传感器设置在载物台上并朝向被固定带固定的样品上方，X向精密平移台在X向步进电机驱动下沿水平X轴运动，Y向精密平移台在Y向步进电机驱动下带动X向精密平移台沿水平Y轴运动，三维精密平移台通过X向、Y向和Z向调节按钮带动载物台及激光位移传感器实现三维运动。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式样品表面轮廓测试装置，其特征在于:所述X向步进电机和Y向步进电机通过电机控制线路与平移台控制机电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种非接触式样品表面轮廓测试装置，其特征在于:所述三维精密平移台包括X向移动板、Y向移动板和Z向移动板，所述Y向移动板设置在X向移动板上，所述Z向移动板为L型Z向移动板，所述Z向移动板一面设置在Y向移动板上，所述Z向移动板另一面与所述载物台固定连接，X向移动板在X向调节按钮作用下并依次带动Y向移动板Z向移动板沿水平X轴移动，Y向移动板在Y向调节按钮作用下带动Z向移动板沿水平Y轴移动，Z向移动板在Z向调节按钮作用下沿竖直Z轴移动。
【专利摘要】本实用新型涉及非接触式测试技术领域，具体涉及一种非接触式样品表面轮廓测试装置。一种非接触式样品表面轮廓测试装置，激光位移传感器数据采集装置，三维精密平移台，X向精密平移台，Y向精密平移台，X向步进电机，Y向步进电机，平移台控制机，数据采集计算机，电机控制线路和数据传输线路,精密平移台在平面方向移动时激光位移传感器对样品表面的轮廓进行测试并将测试结果经数据传输线传输给数据采集计算机，数据采集计算机对数据进行存储及显示，表面数据用来表征样品表面轮廓形貌，进而作为下一步对样品表面进行分析数据。整个结构具有精度高、测量重复性好、经济性好，装置搭建简单等优点。
【IPC分类】G01B11-24
【公开号】CN204514280
【申请号】CN201520066018
【发明人】郑建毅, 杨群峰, 魏大银, 赵雪楠, 王俊清
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年1月30日