[发明专利]一种计量型微纳台阶高度测量装置

摘要

本发明公开了一种计量型微纳台阶高度测量装置，包括支撑系统以及安装在支撑系统上的白光显微测头、位移扫描系统和计量系统。本发明的有益效果为该计量型微纳台阶高度测量装置主要用来测量微纳台阶的高度或沟槽的深度。系统采用粗细两级位移扫描系统，压电陶瓷驱动的纳米位移台可在微米级扫描范围内实现亚纳米级步进；压电陶瓷驱动的升降台可在毫米级扫描范围内实现亚微米级步进；Z向测量范围最大可达200微米。显微干涉测头采用白光光源(即采用白光显微测头)，基于白光干涉原理，可实现0.1nm的Z向分辨率，同时可直接获得被测表面的三维形貌。采用激光干涉仪组成计量系统，将位移直接溯源到国际单位制中米定义的波长基准。

主权项

一种计量型微纳台阶高度测量装置，包括支撑系统(1)以及安装在支撑系统上的白光显微测头(2)、位移扫描系统(3)和计量系统(4)；其中，支撑系统包括底板(11)以及固接在底板上的“[”形立柱(12)；白光显微测头包括光源模块(22)、照明模块(23)、CCD模块(24)、管镜模块(25)以及干涉物镜模块(26)，光源模块与照明模块通过第一光纤(27)连接，CCD模块与管镜模块以及干涉物镜模块与照明模块之间均通过螺纹连接，管镜模块与照明模块之间通过卡口卡接；位移扫描系统包括安装在“[”形立柱内壁的升降台(31)、固接在升降台侧壁的升降载板(32)以及安装在升降载板上的纳米位移台(33)和可调倾斜载物台(34)，可调倾斜载物台固接在纳米位移台上方，升降载板通过直线轴承结构(35)与“[”形立柱滑动连接；计量系统包括固接在升降载板底部的激光干涉仪，参考反射镜(42)以及测量反射镜(43)，其中激光干涉仪包括干涉头(41)和激光光源(422)，干涉头通过第二光纤(421)与激光光源相连接；干涉头上开设有测量光束进出口(411)和参考光束进出口(412)，参考反射镜固接在干涉头表面且垂直于参考光束；位移扫描系统底端固接有倾斜调节结构(37)，测量反射镜固接在倾斜调节结构底端面上且垂直于测量光束；其特征在于，所述升降载板上设置有上肋板(321)和下肋板(322)，且升降载板为一体成型结构；所述可调倾斜载物台与纳米位移台之间安装有转接板(38)，纳米位移台中部开设有通孔，倾斜调节结构由螺栓固定到转接板底端并通过纳米位移台的通孔；所述直线轴承结构包括两组结构相同的滑动组件，每组滑动组件均包括导轴座(351)以及固接在导轴座顶端的导轴(352)，导轴底端通过两个配套的半圆锁紧件(353)与导轴座固定连接，顶端向上延伸至伸出升降载板并穿过固接在升降载板上方的轴承(354)；所述的计量型微纳台阶高度测量装置采用白光显微测头不动，位移扫描系统带动被测纳米沟槽或台阶上下扫描的方式；纳米位移台上下扫描时，激光干涉仪可监测其位移值，将位移溯源到米的定义，所述干涉头直接固定到升降载板底部，参考反射镜固定到干涉头的两个参考光束孔位置，测量反射镜安装到倾斜调节结构上，倾斜调节结构固定到可调倾斜载物台底部的转接板上。