高精度表面形狀檢測及其發展動向

對半導體器件表面粗糙度形貌的評定而言，若其精度要達到納米級，同時又要對工件外觀形狀進行100%的全數在線檢測，則要求能滿足高速測量或采用非接觸測量。情況不同對評定要求也各不相同。對于這些不同的要求，人們提出了許多新的測量系統，即便如此，至今仍不能滿足廣泛應用的要求。

本文介紹的是新型表面形貌檢測儀1500系列，它裝備有使用廣泛的差動變壓器式的傳感器，可實現對汽車零部件或IT行業相關零部件的高精度、高倍率、低振幅的測量。為提高測量效率，該儀器設計空間緊湊，實現了全自動高速測量，降低了運行成本，性能大大改善。

差動變壓器式的觸針式表面粗糙度形貌測量儀的特點是：①分辨率高；②價格合理；③操作使用方便；④標準化，數據庫具有很高的可行度等。從而使該儀器用于生產現場評定時，具有測量精度高、測量效率高和良好的操作性能。下面作一介紹。

1.系統的基本概念

東京精密的集成測量系統TIMS是一個信息化的柔性表面形貌粗糙度測量系統，在測量表面粗糙度和測量表面輪廓形狀時，盡管其目的各不相同，但測量所得到的數據卻相同，只需采用一定的解析程序就能得到所要求的解析結果（即可分別得到被測工件的粗糙度和輪廓形狀誤差——譯注），全部解析結果在檢查報告書上打印出來。儀器也可采用市場有的現成程序，將多個測量數據輸出或用數碼相機將圖象曲線記錄下來附在報告書上。因此，該儀器具有從測量、解析直到印刷這一連串操作全自動化進行的功能。

新理念的表面粗糙度形狀檢測儀Surfcom1500系列產品可同時對工件的表面粗糙度的形貌和多種微細輪廓形狀進行分析。在表面粗糙度形狀檢測儀上附加裝上輪廓形狀檢測用傳感器，就可進行輪廓形狀分析。這種復合系統再加上Y軸驅動部件就能升級進行一個工件的三維粗糙度形貌或多個工件的二維粗糙度形貌的連續測量，從而可根據用戶的要求，方便地構建成相應的柔性測量系統。

2．采用直線電機實現了表面粗糙度低的振動測量功能

汽車零部件、機械零件表面粗糙度的平均R值，從幾微米到亞微米的情況較為多見；對高精度零部件，其Ra值從幾十納米到幾納米。

高放大倍率的測量機絕不能忽視其自身產生的振動。為提高測量效率，本系統提高了測量速度，其振動也成倍增大。為此該儀器采用了直線電機。直線電機為非接觸驅動，沒有絲桿、齒輪，其結構簡單，不會產生振動，容易保證長期工作的穩定性。采用直線電機后，儀器振動減少為不到原來的1/5，Ra值很小，僅為1nm；即使改變測量速度，其振動也沒有多大變化。由于結構上間隙小，使儀器響應速度提高。采用直線電機后，可進行高放大倍率、高速測量，提高了傳感器的響應特性。