DD272914A1

DD272914A1 - DEEP ADJUSTMENT NORMAL AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

Info

Publication number: DD272914A1
Application number: DD31642188A
Authority: DD
Inventors: Traugott Kessler; Otto Augustin; Guenter Hempel; Klaus Wolfram; Peter Hoffmann; Martin Binias
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1989-10-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Tiefeneinstellnormal fuer Rauheitsmessgeraete und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Die Erfindung ist zur Pruefung der Vertikalvergroesserung, Justierung und Eichung von Rauheitsmessgeraeten anwendbar. Die Erfindung besteht darin, dass auf einer ebenen Grundplatte Abstufungen durch ein oder mehrere Glasplaettchen gebildet werden, die mit definierten Abstaenden parallel zueinander angeordnet und fest mit der ebenen Flaeche durch Ansprengen verbunden sind, wobei deren ebene Oberflaeche zur ebenen Oberflaeche der Grundplatte parallel sind. Die Laengentemperaturkoeffizienten der Glasplaettchen und der Grundplatte sind einander angepasst.The invention relates to a Tiefeneinstellnormal for Rauheitsmessgeraete and a method for its preparation. The invention is applicable to the examination of the vertical enlargement, adjustment and calibration of roughness measuring devices. The invention consists in that on a flat base plate graduations are formed by one or more glass plates, which are arranged with defined distances parallel to each other and fixedly connected to the flat surface by wringing, their flat surface are parallel to the flat surface of the base plate. The longitudinal temperature coefficients of the glass plates and the base plate are adapted to each other.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Tiefeneinstellnormal für Rauheitsmeßgeräte. Sie ist anwendbarzur Prüfung der Vertikalvergrößerung, Justierung und Eichung von Rauheitsmeßgrößen, die sowohl mit mechanischer Antastung wie Oberflächentastschnittgeräte, als auch berührungslos nach optischem Prinzip wie Lichtschnittgoräte und Interferenzmikroskop oder mit optischen Sensoren arbeiten.The invention relates to a Tiefeneinstellnormal for Rauheitsmeßgeräte. It can be used to check the vertical magnification, adjustment and calibration of roughness measurements, which work with both mechanical probing and surface probing devices, as well as non-contact optical methods such as light-section gauges and interference microscopes or with optical sensors.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Zur Überprüfung der Vertikalvergrößerung von Rauheitsmeßgeräten ist es bekannt, Stufen von Parallelendmaßen einzusetzen. Auf einer ebenen Grundplatte werden nebeneinander zwei oder mehr Parallelendmaße angesprengt, die sich im allgemeinen um meherere Mikrometer in ihrer Länge unterscheiden. Es besteht die Möglichkeit, die Längendifferonzen der Endmaße nach verschiedenen bekannten Verfahren zu bestimmen. Bei der Kalibrierung eines Tastschnittgerätes werden mit der Tastnadel die Endmaßstufen abgefahren. Als Nachteil tritt dabei in Erscheinung, daß Endmaße nicht so planparallel angesprengt werden können, wie es bei einem Tiefeneinstellnormal für Rauheitsmeßgeräte gefordert wird. Nachteilig ist dabei auch die etwa 0,8mm breite Facette an Endmaßen, die sich beim Abtasten der Stufe als tiefe Rille auswirkt, die den darzustellenden Tiefenbereich weit überschreitet. Bei der Prüfung von optischen Rauheitsmeßgeräten, insbesondere bei starken Vergrößerungen, verhii dert die Facette die Erfassung der Endmaßstufe innerhalb des Gesichtsfeldes.To check the vertical magnification of roughness gauges, it is known to use steps of gauge blocks. On a flat base plate, two or more parallel gauges are sprinkled side by side, generally differing by several microns in length. It is possible to determine the length differences of the final dimensions by various known methods. When calibrating a stylus instrument, the final measurement stages are traversed with the stylus. A disadvantage occurs in the fact that final dimensions can not be exploded as plane-parallel, as required for a Tiefeneinstellnormal for Rauheitsmeßgeräte. A disadvantage is also the approximately 0.8mm wide facet of gauge blocks, which affects the scanning of the stage as a deep groove that exceeds the depth range to be displayed far. When testing optical roughness gauges, especially at high magnifications, the facet prevents detection of the final gage within the field of view.

Die dem Testschnittgerät ME10 des Kombinates VEB Carl Zeiss JENA beigegebenen Tiefeneinstellnormale bestehe'i aus zwei Glasplatten mit 3 im Abstand von 0,1 mm eingeätzten Rillen von 2pm + 20% bzw. 4 pm ± 20% Tiefe. Auf Grund des angewandten Ätzverfahrens können Tiefeneinstellnormale hoher Präzision, das heißt mit einer Ebenheitsabweichung der Meßflächen der Oberfläche und der Rillenbodenfläche ^ 0,1 pm und einer Parallelitätsabweichung s 1 % der Rillentiefe bezogen auf die Rillenlänge mit Rillentiefen über 5pm nicht hergestellt werden. Die geätzte Rillenbodenfläche eignet sich nur bedingt zur interferentiellen Antastung. Der Grund hierfür sind Unterätzungen un >i unregelmäßige Verläufe und Tiefen der Rillenbodenfläche. Als Tiefoneinsiellncrmale sind derartige Verkörperungen ungeeignet.The depth setting standards supplied to the test cutter ME10 of the combine VEB Carl Zeiss JENA consist of two glass plates with 3 grooves etched at a distance of 0.1 mm of 2pm + 20% and 4 pm ± 20% depth, respectively. Due to the etching method used, depth setting standards of high precision, that is with a flatness deviation of the surface measuring surfaces and the groove bottom surface ^ 0.1 pm and a parallelism deviation s 1% of the groove depth relative to the groove length with groove depths above 5 pm, can not be produced. The etched groove bottom surface is only conditionally suitable for interferential probing. The reason for this are undercuts and irregular shapes and depths of the groove bottom surface. As Tiefoneinsiellnkrmale such embodiments are unsuitable.

Das dem Tastschnittgerät „Talysurf" der englischen Firma Taylor & Hobson mitgelieferte Tiefeneinstellnormal bestellt ebenfalls aus 3 Rillen von etwa 2 pm Tiefe und jeweils 0,1 mm Breite. Die Mikrorauheit dieser Verkörperung ist gering, so daß z.B. auch lichtoptische Auswcrtevcrfahreri (Intorfcrenzmikroskop) prinzipiell einsetzbar sind. Als Nachteil erweist sich jedoch die goringe ftillentiefe, so daß sie nur zur Überprüfung der Tastschnittgeräte im Bereich hoher Vertikalvergrößerungen einsatzbar sind. Ein neues vom CSMU, dem Tschechoslowakischen Metrologischen Institut Bratislava, angebotenes Tiefeneinstellnormal vom Typ A1 nach ISO trägt ebenfalls 3 Rillen, die auf lithografischem Wege in einen Silizium-Einkristall eingeätzt wurden. DerThe depth adjustment standard supplied to the styling instrument "Talysurf" of the English company Taylor & Hobson also orders 3 grooves of about 2 μm depth and 0.1 mm width each A disadvantage, however, is the goringe depth of the groove, so that they can only be used to check the stylus devices in the range of high vertical magnifications were lithographically etched into a silicon single crystal

angebotene Sat7 von Normalen umfaßt 8 Stück im Rillentiefenbereich von 0,032 pm bis 3,2 pm.Sat7 offered by Normalen comprises 8 pieces in the groove depth range of 0.032 pm to 3.2 pm.

Als nachteilig erweisen sich bei diesen Verkörperungen der ebenfalls sehr kleine Rillentiefenbereich, die Unterschiede der optischen Eigenschaften der Oberfläche und der Rillenbodenfläche, die eine genaue interferenzielle Tiefenbestimmung nicht zulassen, sowie die relative Empfindlichkeit der Verkörperungen gegen Verkratzung.In these embodiments, the likewise very small groove depth region, the differences in the optical properties of the surface and the groove bottom surface, which do not permit a precise interference depth determination, as well as the relative sensitivity of the embodiments to scratching, prove to be disadvantageous.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines im Aufbau einfacher! hochpräzisen und in der Herstellung kostengünstigen Tiefeneinstellnormals, welches einen großen vertikalen und horizontalen Meßbereich verkörpert.The aim of the invention is to create a simpler in construction! high-precision and cost-effective depth adjustment standard, which embodies a large vertical and horizontal measuring range.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tiefeneinstellnormal zu entwickeln und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, welches mit einfachen Mitteln die Überprüfung von Tiefenmaßbereichen von 50μm bis 1000pm an Rauheitsmeßgeräten ermöglicht, und welches es gestattet, horizontale Meßbereiche und Gesichtsfeldgrößen durch Realisierung unterschiedlicher Rillenbreiten im Bereich von 0,1 mm bis 5mm in die Überprüfung mit einzubeziehen. Erfir.dungsger.iäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die das Tiefonmaß darstellenden Abstufungen durch ein oder mehrere Glasplättchen gebildet werden, die mit definierten Abständen parallel zueinander angeordnet und fest mit einer ebenen Fläche einer Grundplatte verbunden sind. Die ebenen Oberflächen der Glasplättchen und die Oberfläche der Grundplatte sind parallel zueinander angeordnet und bilden gemeinsam die Funktionsfläche des Tiefeneinstellnormals. Die Glasplättchen weisen einen Längentemperaturkoeffizienten auf, der im wesentlichen dem des Materials der Grundplatte entspricht. Fertigungstechnisch ist es vorteilhaft, wenn zur Erhöhung des Traganteils seitlich zu den Glasplättchen gleichartige Plättchen angeordnet und ebenfalls fest mit der Grundplatte verbunden sind. Meßtechnisch günstig ist es, wenn die verbleibende ebene Fläche der Grundplatte und die dazu parallelen ebenen Flächen der Glasplättchen, die die Funktionsfläche des Tiefeneinstellnormals bilden, mit einer Metallschicht, insbesondere einer Chromschicht überzogen sind, die die gleichen Reflexionieigenschaften auf der gesamten Funktionsfläche des Tiefeneinstellnormals aufweisen. Die Tiefeneinstellnormale werden erfindungsgemäß nach einem Verfahren hergestellt, bei dem in einem ersten Schritt mindestens ein quaderförmiges Glasplättchen, von dem eine maßlich vorgearbeitete Fläche eben geschliffen und poliert wurde, mit dieser Fläche anschließend auf die ebenfalls optisch polierte ebene Fläche der Grundplatte angesprengt wird, und daß in einem weiteren Schritt die der angesprengten Fläche gegenüberliegende Fläche auf die das Tiefennormal darstellende Höhe abgeschliffen und zur ebenen Fläche der Grundplatte parallel poliert wird. Zur Erhöhung der Festigkeit ist es von Vorteil, wenn zusätzlich zur Ansprengung der Glasplättchen diese durch Diffusionsschweißen mit der Grundplatte fest verbunden werden.The invention has for its object to develop a Tiefeneinstellnormal and to provide a method for its production, which allows simple means the review of Tiefenmaßbereichen of 50μm to 1000pm on Rauheitsmeßgeräten, and which allows horizontal measuring ranges and field sizes by implementing different groove widths in the field from 0.1 mm to 5 mm in the review. Erfir.dungsger.iäß the object is achieved in that the Tiefonmaß performing gradations are formed by one or more glass plates, which are arranged with defined distances parallel to each other and fixed to a flat surface of a base plate. The flat surfaces of the glass flakes and the surface of the base plate are arranged parallel to each other and together form the functional surface of the Tiefeneinstellnormals. The glass flakes have a coefficient of length temperature substantially equal to that of the base plate material. Manufacturing technology, it is advantageous if arranged to increase the supporting component laterally to the glass plate similar platelets and also firmly connected to the base plate. It is favorable in terms of measurement technology if the remaining flat surface of the base plate and the flat surfaces of the glass platelets which form the functional surface of the depth adjustment standard are coated with a metal layer, in particular a chromium layer, which have the same reflection properties over the entire functional surface of the depth adjustment standard. The Tiefeneinstellnormale be prepared according to the invention by a method in which in a first step, at least one cuboid glass plate, of which a dimensionally preprocessed surface just ground and polished, is then sprinkled with this surface on the also optically polished flat surface of the base plate, and that in a further step, the surface opposite the blasted surface is abraded to the height representing the depth standard and polished in parallel to the flat surface of the base plate. To increase the strength, it is advantageous if, in addition to the impact of the glass plates these are firmly connected by diffusion bonding to the base plate.

AusführungsbelsplelAusführungsbelsplel

In der Zeichnung ist eine zweckmäßigo Form der Realisierung der Erfindung dargestellt.In the drawing a zweckmäßo form of realization of the invention is shown.

Danach besteht das Tiefennormal aus einer Grundplatte 1 und mehreren Glasplättchen ?, die auf einer ebenen Fläche 3 der Grundplatte 1 mit definierten Abständen w,, W₂, W₁ parallel zueinander angeordnet und fest mit dieser verbunden sind. Die ebenen Oberflächen 4 der Glasplättchen 2 und die Fläche 3 der Grundplatte 1 sind parallel zueinander angeordnet und bilden gemeinsam die Funktionsfläche des Tiefeneinstellnormals. Die Längentemperaturkoeffizienten der Glasplättchen 2 und der Grundplatte 1 sind einander angepaßt.Thereafter, the depth standard consists of a base plate 1 and a plurality of glass plates?, Which are arranged on a flat surface 3 of the base plate 1 with defined distances w, W ₂ , W ₁ parallel to each other and firmly connected thereto. The flat surfaces 4 of the glass plate 2 and the surface 3 of the base plate 1 are arranged parallel to each other and together form the functional surface of the Tiefeneinstellnormals. The longitudinal temperature coefficients of the glass plates 2 and the base plate 1 are adapted to one another.

Seitlich der Glasplättchen 2 sind symmetrisch zu den in einer Linie angeordneten Glasplättchen 2 je ein weiteres gleichartiges Glasplättchen 5 ebenfalls fest mit der Grundplatte 1 verbunden. Der Abstand zwischen den Plättchen 2 ist ungleich gewählt, etwa iir. Bereich zwischen 0,1 mm und 5 mm. Über der gesamten Funktionsfläche ist eine Metallschicht, z. 3. Chrc.η aufgedampft.Side of the glass plate 2 are symmetrically to the arranged in a line glass plate 2 ever another similar glass plate 5 also firmly connected to the base plate 1. The distance between the platelets 2 is unequal, about iir. Range between 0.1 mm and 5 mm. Over the entire functional surface is a metal layer, for. 3. Chrc.η evaporated.

Ein derartiges Tiefeneinsiellnormal weist eine hohe Präzision auf, so daß es zur Überprüfung/Justierung von Oberflächenmeßgeräten sowohl mit mechanischer Antastung, insbesondere bei Tastschnittgeräten, als auch bei berührungslos wirkenden Geräten eingesetzt werden kann. Die Ausführung der Funktionsfläche erlaubt die interferenzoptische und/oder interferenzmikroskopische Auswertung der Stufenhöhen. Die Herstellung des Tiefeneinstcllnormals erfolgt so, daß zunächst dii ebene Fläche 3 der Grundplatte 1 und die den Oberflächen 4 der Glasplättchen 2 gegenüberliegenden Fläcnen zum Ansprengen auf der Grundplatte 1 geschliffen und poliert werden. Die Dicke der Glasplättchen 2und5wirdz.B.mit 3 mm so gewählt, daß eine sichere Ansprengung möglich wird. Zwecks fester Verbindung der Glasplättchen 2 und 5 mit der Grundplatte 1 kann Diffussionsschweißung angewandt werden. Die mit der Grundplatte 1 fest verbundenen Glasplättchen 2 und 5 werden dann mit etwa 4-5 pm Aufmaß zum Endwert abgeschliffen und danach so poliert, daß ihre Oberfläche 4 parallel zur Ansprengfläche 3 der Grundplatte 1 sind. Die Plättchen 2 und 5 werden auf Dicken von etwa 200pm, 100pm und 50 pm abgearbeitet, so daß Tiefeneinstellnormale entstehen, die den vorgegebenen Rillontiefen entsprechen.Such a Tiefeneinsiellnormal has a high precision, so that it can be used for checking / adjustment of Oberflächenmeßgeräten both with mechanical probing, especially in stylus devices, as well as non-contact devices. The execution of the functional area allows the interference optical and / or interference microscopic evaluation of the step heights. The preparation of the Tiefeneinstcllnormals done so that first dii flat surface 3 of the base plate 1 and the surfaces 4 of the glass flakes 2 opposite Fläcnen be ground and polished for wringing on the base plate 1. For example, the thickness of the glass plates 2 and 5 is chosen to be 3 mm so as to allow a safe impact. For fixed connection of the glass plates 2 and 5 with the base plate 1, diffusion welding can be used. The fixedly connected to the base plate 1 glass plates 2 and 5 are then ground with about 4-5 pm allowance to the final value and then polished so that their surface 4 are parallel to the Ansprengfläche 3 of the base plate 1. The plates 2 and 5 are processed to thicknesses of about 200pm, 100pm and 50pm, so that Tiefeneinstellnormale arise that correspond to the predetermined Rillontiefen.

Claims

1. Tiefeneinstellnormal for Rauheitsmeßgeräte, consisting of a base plate having a flat surface having one or more mutually parallel grooves of the same defined depth with a level base at certain intervals, characterized in that the grooves are formed by one or more glass plates with defined distances parallel to each other and fixed to the flat surface? are connected, the flat surface of which are parallel to the flat surface of the base plate and together form the functional surface of Tiefeneinst illnormals, wherein the glass flakes have a coefficient of longitudinal temperature substantially equal to that of the material of the base plate.

2. Tiefeneinstellnormal according to claim 1, characterized in that arranged laterally to the glass plate similar platelets and also firmly connected to the base plate.

3. Tiefeneinstellnormal according to claim 1 or claim 1 and 2, characterized in that the remaining flat surface of the base plate and the parallel flat surfaces of the glass plates, which form the functional surface of the Tiefeneinstellnormals, are coated with a metal layer, in particular a chromium layer, the have the same reflection properties on the entire functional area of the Tiefeneinstellnormals.

4. A method for producing a Tiefeneinstellnormals for Rauheitsmeßgeräten, are generated in the on the flat surface of a base plate grooves of the same defined depth with a level ground at a certain distance, characterized in that at least one cuboid glass plate, ground from which a dimensionally preprocessed surface and was polished, with this surface then on the also optically polished flat surface is dared base plate, and that in a further step the dor sprung surface opposite surface abraded to the depth normal performing height and polished parallel to the flat surface of the base plate.

5. The method according to claim 4, characterized in that in addition to the impact of the glass plate these are firmly connected by diffusion welding to the base plate.