FI86919B - Kalibreringsdon och foerfarande foer framstaellning daerav. - Google Patents

Description

8691 9

KALIBROINTIVÄLINE JA MENETELMÄ VÄLINEEN VALMISTAMISEKSI

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty kalibrointiväline pinnan 5 karheuden mittauslaitteen kalibroinnin helpottamiseksi. Keksinnön kohteena on myös menetelmä tällaisen välineen valmistamiseksi.

Ennestään tunnetussa menettelyssä pinnan karheuden eli pinnan topografian mittauslaitteen kalib-10 rointi suoritetaan mikroskoopin avulla. Pinnan karheus määritetään mikroskoopilla ja vastaava pinta mitataan mittauslaitteella.

Epäkohtana tunnetussa menettelyssä on, että kalibrointitulos on epätarkka. Edelleen ongelmana on 15 kalibroinnin työläys. Lisäksi tällainen kalibrointi ei yleensä ole toistettavissa.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt epäkohdat. Keksinnön tarkoituksena on tuoda julki uusi kalibrointiväline ja menetelmä kalibroin-20 tivälineen valmistamiseksi.

Keksinnön mukaiselle välineelle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnus-25 omaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 7.

Keksintö kohdistuu kalibrointiväliaineeseen sellaisen optisen pinnan karheuden mittauslaitteen kalibroinnin helpottamiseksi, jonka mittauspäähän kuuluu valolähde, kuten laser, ja optinen ilmaisin, jonka 30 laserin säteilykeila kohdistetaan tutkittavaan pintaan pieneksi valokuvioksi ja ilmaisimen avulla havainnoidaan valokuvion asemaa pintaan nähden kohtisuorassa tasossa. Keksinnön mukaiselle kalibrointivälineelle on tunnusomaista, että 35 - välineeseen kuuluu tasainen alusta, kuten levy, jonka pinnalle on järjestetty yhdensuuntaisia harjanteita etäisyyden päähän toisistaan, joi- 2 86919 den harjanteiden korkeus on tunnettu; harjanteet ovat poikkileikkaukseltaan olennaisesti suorakaiteen muotoisia; ja alustalle on järjestetty kohdistusmerkit molem-5 min puolin harjanteita siten, että niiden kaut ta kuviteltu suora on kohtisuorasti harjanteita vastaan, ja jota optisen mittauslaitteen mit-tauspäätä ja sen myötä valokuviota siirretään kohdistusmerkkien mukaan suoraa pitkin kalib-10 rointivälineen yli laitetta kalibroitaessa.

Välineen eräässä sovellutuksessa harjanteet on järjestetty alueelle, jonka koko on edullisesti 0,5 x 0,5 cm2.

Välineen eräässä sovellutuksessa harjanteet on 15 järjestetty erillisiin alueisiin, jossa kussakin alueessa harjanteiden korkeus on olennaisesti yhtä suuri, ja eri alueissa olevien harjanteiden korkeudet eroavat toisistaan.

Välineen eräässä sovellutuksessa alueet on 20 järjestetty peräkkäin jonoon etäisyyden päähän toisistaan ja eri alueiden harjanteet on järjestetty yhdensuuntaisiksi ja aluejonoon nähden poikkisuuntaan.

Välineen eräässä sovellutuksessa harjanteiden korkeus on luokkaa 0,05...5,0 pm.

25 Välineen eräässä sovellutuksessa alusta on muodostettu lasista.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle jonkin edellä esitetyn kaltaisen kalibrointivälineen valmistamiseksi on tunnusomaista, että tasaiselle alustalle höyryste-30 tään sopivasta materiaalista, kuten metallista tai metalliseoksesta, etäisyyden päähän toisistaan korkeudeltaan ennaltamäärätyt ja yhdensuuntaiset harjanteet.

Keksinnön etuna on, että kalibrointivälineen 35 avulla suoritettu kalibrointi on tarkka, jolloin tulosten luotettavuus paranee aikaisempaan nähden.

Edelleen keksinnön etuna on, että kalibroin- 8691 9 3 tivälineen avulla suoritettu kalibrointitoimenpide on helposti toistettavissa, josta seuraa, että tulosten tilastollinen tarkkuus paranee nykyisiin tuloksiin nähden.

5 Keksinnön etuna on myös kalibroinnin nopeus, jolloin kalibrointi voidaan toistaa usein.

Keksinnön ansiosta kalibrointi voidaan suorittaa automaattisesti. Tämä merkitsee sitä, että kalibrointi voidaan suorittaa ennen jokaista mittausta.

10 Ulkoisten olosuhteiden muutokset eivät tällöin häiritse mittausta.

Edelleen keksinnön etuna on, että kalibroin-tivälineen pinta ei muotoudu uudestaan kalibrointia suoritettaessa. Käytetty mittalaite ei siis vaikuta 15 kalibroinnin suorittamiseen.

Edelleen keksinnön mukainen väline soveltuu erittäin hyvin kosketuksettoman pinnan karheuden mittalaitteen kalibroimiseen.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskoh-20 taisesti viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa kuva 1 esittää erästä keksinnön mukaista kalib-rointivälinettä ylhäältä katsottuna; kuva 2 esittää suurennettuna osittaista poikkileikkausta A-A kuvan 1 välineestä; 25 kuva 3 esittää erästä toista keksinnön mukaista kalibrointivälinettä poikkileikattuna kohtisuorasti harjanteita vasten; kuva 4 esittää erästä kolmatta keksinnön mukaista kalibrointivälinettä ylhäältä katsottuna; ja 30 kuvat 5a, 5b ja 5c esittävät suurennettuna osittaisia poikkileikkauksia B-B, C-C ja D-D kuvan 4 välineestä.

Keksinnön mukaiseen kalibrointivälineeseen kuvissa 1 ja 2 kuuluu pinnaltaan tasainen alusta 1, 35 edullisesti lasilevy, jonka pinnalle on järjestetty yhdensuuntaisia harjanteita 2 etäisyyden s päähän toisistaan. Harjanteiden 2 väliin on tällöin muodostunut 8691 9 4 uria 3. Harjanteet 2 ja urat 3 ovat poikkileikkaukseltaan olennaisesti suorakaiteen muotoisia. Harjanteiden 2 korkeus h urien 3 pohjasta mitattuna on tunnettu ja ennaltamäärätty. Se on tässä tapauksessa Ο,ΐμπι. Har- 5 jänteiden leveys d on luokkaa ΙΟΟμπι ja niiden etäisyys s luokkaa 200μπι. Harjanteet 2 on järjestetty levyn 1 alueelle 4, jonka koko on edullisesti 0,5 x 0,5 cm2.

Harjanteiden korkeus h voi vaihtoehtoisesti olla mikä tahansa kalibrointiin sopiva ennaltamäärätty 10 ja tunnettu korkeusmitta esim. alueelta 0,05 μηι...10μπι. Harjanteiden leveys d ja niiden etäisyys s voi myös vaihdella laajoissa rajoissa. Harjanteiden 2 etäisyys s on kuitenkin edullisesti kussakin kalibrointivälineessä vakio. Harjanteiden poikkileikkauksen muoto voi myös 15 olla suorakaiteesta poikkeava, edullista kuitenkin on, että harjanteen 2 yläpinta on tasainen samoin kuin uran 3 pohja. Harjanteiden alueen 4 koko voi myös olla jokin muu, kuin edellä mainittu.

Harjanteet 2 on sovitettu kuvan 3 mukaisessa 20 toteutusesimerkissä vinolle pinnalle 7, jonka nousukul-ma a on pieni ja tunnetaan. Osa harjanteista 2 on sijoitettu tässä tapauksessa myös tasaiselle pinnalle 8.

Tällä tavalla kalibrointialuetta voidaan laajentaa.

Levylle 1 on järjestetty kohdistusmerkit 5a, 5b 25 molemmin puolin harjanteita 2 ja harjannealuetta 4 siten, että niiden kautta kuviteltu suora E - E on koh-tisuorasti harjanteita 2 ja uria 3 vastaan.

Kuvan 4 sovellutusesimerkissä levyllä 1 on kolme aluetta 4a, 4b, 4c. Harjanteet 2a, 2b, 2c ja 30 vastaavat niiden väliset urat 3a, 3b, 3c on järjestetty eri alueisiin 4a, 4b, 4c. Kussakin alueessa 4a, 4b, 4c harjanteiden 2a, 2b, 2c korkeus hl, h2, h3 vastaavasti on olennaisesti yhtä suuri. Eri alueiden harjanteiden korkeudet hl, h2, h3 eroavat toisistaan. Korkeudet ovat 35 esim hl = Ο,ΐμπι, h2 = Ι,Ομπι ja h3 = 5,0μπι tai vastaavasti porrastetut.

Alueet 4a, 4b, 4c on järjestetty peräkkäin 5 86919 yhdensuuntaiseen jonoon etäisyyden päähän toisistaan. Kunkin alueen koko on edullisesti 0,5 x 0,5 cm2. Levyn 1 koko on noin 1,0 x 2,0 cm2. Eri alueiden 4a, 4b, 4c harjanteet 2a, 2b, 2c on järjestetty yhdensuuntaisiksi 5 ja aluejonoon nähden poikkisuuntaan.

Levylle 1 on järjestetty kohdistusmerkit 5a, 5b molemmin puolin alueita 4a, 4b, 4c. Niiden kautta kuviteltu suora E - E on yhdensuuntainen aluejonon kanssa ja kohtisuorasti eri alueiden harjanteita 2a, 2b, 2c 10 vastaan.

Keksinnön mukainen kalibrointiväline valmistetaan edullisimmin puolijohdekasvatusmenettelyllä esim,, seuraavalla tavalla.

Tasaiselle alustalle 1, kuten lasilevylle, 15 höyrystetään sopivasta materiaalista, kuten metallista, edullisesti hopeasta, tai metalliseoksesta, etäisyyden s päähän toisistaan korkeudeltaan h ennaltamäärätyt ja yhdensuuntaiset harjanteet 2 sopivan suuruiselle alueelle 4. Mikäli alueita on useampia, kuten kuvan 3 20 sovellutusesimerkissä, höyrystetään kullekin alueelle 4a, 4b, 4c korkeudeltaan hl, h2, h3 määrätyt harjanteet 2a, 2b, 2c. Alueen 4 tai alueiden 4a, 4b, 4c päälle höyrystetään lisäksi ohut alumiinikerros 6.

Edellä esitetyllä tavalla valmistetut kalib-25 rointivälineet soveltuvat erityisesti optisten pinnan karheuden mittauslaitteiden kalibrointiin. Alueen 4; 4a, 4b, 4c tai ainakin harjanteiden 2; 2a, 2b, 2c alu-miinikerroksella 6 päällystämisen tarkoituksena on myös muodostaa diffuusisti valoa sirottava pinta. Lisäksi 30 alumiinikerros oksidoituu ja muodostaa ohuen suojaavan kerroksen alueen pinnalle tai ainakin harjanteiden pinnalle.

Keksinnön mukaista välinettä käytetään esim seuraavasti.

35 Oletetaan, että pinnan karheuden mittalaite on optinen mittalaite, jonka mittauspäähän kuuluu valolähde, kuten laser, ja optinen ilmaisin. Laserin sätei- 6 86919 lykeila kohdistetaan tutkittavaan pintaan pieneksi valokuvioksi ja ilmaisimen avulla havainnoidaan valokuvion asemaa pintaan nähden kohtisuorassa tasossa. Mit-tauspäätä ja sen myötä valokuviota siirretään valvotus-5 ti halutulla tavalla tutkittavan pinnan yli.

Ennen pinnan, kuten esim paperin pinnan, mittauksen aloittamista käyttäjä asettaa keksinnön mukaisen välineen mittauspöydälle sopivaan paikkaan, asettaa mittauspään kohdistusmerkin 5a lähelle ja määrittää 10 liikesuunnan 5a -* 5b. Mittauslaitteen kalibrointi tapahtuu tämän jälkeen automaattisesti, kun laite käynnistetään.

Mittauspäätä siirretään kohdistusmerkkien 5a, 5b välisen suoran E - E suunnassa yhden tai useamman 15 alueen 4; 4a, 4b, 4c yli. Valokuvio liikkuu levyn 1 harjanteiden 2; 2a, 2b, 2c ja urien 3; 3a, 3b, 3c poik-kisuuntaista profiilia noudatellen ja sen pystysuuntaiset korkeusvaihtelut, jotka vastaavat harjanteiden korkeutta h; hl, h2, h3 rekisteröidään ilmaisimella 20 pinnan topografiaviivaksi. Viivan topografia-arvoista saadaan määritettyä harjanteiden 2; 2a, 2b, 2c kor keudet h; hl, h2, h3 eri alueilla 4; 4a, 4b, 4c. Mitattuja korkeuksia verrataan alustan 1 tunnettuihin kor-keusarvoihin eri alueilla. Tästä saadaan suhde mit-25 tausarvojen ja metrijärjestelmän tai vastaavan mittajärjestelmän välille, mikä tarkoitus kalibroinnilla onkin. Sellaisen keksinnön mukaisen välineen käyttö, jossa on useampia alueita, kuten kuvan 3 välineessä, varmistaa kalibroinnin mittauslaitteen mittausalueen 30 minimi-, keski- ja maksimialueella.

Keksintöä on edellä selostettu yksityiskohtaisesti viittaamalla sen edullisiin sovellutuksiin. Ne eivät kuitenkaan rajoita keksintöä millään tavalla, vaan sen eri sovellutukset voivat vaihdella oheisten 35 patenttivaatimusten rajaaman keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (7)

8691 9

1. Kalibrointiväline sellaisen optisen pinnan karheuden mittauslaitteen kalibroinnin helpottamiseksi, 5 jonka mittauspäähän kuuluu valolähde, kuten laser, ja optinen ilmaisin, jonka laserin säteilykeila kohdistetaan tutkittavaan pintaan pieneksi valokuvioksi ja ilmaisimen avulla havainnoidaan valokuvion asemaa pintaan nähden kohtisuorassa tasossa, tunnettu 10 siitä, että välineeseen kuuluu tasainen alusta, kuten levy (1), jonka pinnalle on järjestetty yhdensuuntaisia harjanteita (2) etäisyyden päähän toisistaan, joiden harjanteiden korkeus (h) on 15 tunnettu; harjanteet (2) ovat poikkileikkaukseltaan olennaisesti suorakaiteen muotoisia; ja alustalle (1) on järjestetty kohdistusmerkit (4a, 4b) molemmin puolin harjanteita (2) siten, 20 että niiden kautta kuviteltu suora (E - E) on kohtisuorasti harjanteita vastaan, ja jota optisen mittauslaitteen mittauspäätä ja sen myötä valokuviota siirretään kohdistusmerkkien mukaan suoraa (E-E) pitkin kalibrointivälineen yli 25 laitetta kalibroitaessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen väline, tunnettu siitä, että harjanteet (2) on järjestetty alueelle (3), jonka koko on edullisesti 0,5 x 0,5 2 cm .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen väline, tunnettu siitä, että harjanteet (2; 2a, 2b, 2c) on järjestetty erillisiin alueisiin (4; 4a, 4b, 4c), jossa kussakin alueessa (esim 4a) harjanteiden (2a) korkeus (hl) on olennaisesti yhtä suuri, ja eri alueis-35 sa olevien harjanteiden korkeudet (hl, h2, h3) eroavat toisistaan.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen väline, 86919 tunnettu siitä, että alueet (4a, 4b, 4c) on järjestetty peräkkäin jonoon etäisyyden päähän toisistaan ja eri alueiden harjanteet (2a, 2b, 2c) on järjestetty yhdensuuntaisiksi ja aluejonoon nähden poik-5 kisuuntaan.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen väline, tunnettu siitä, että harjanteiden (2; 2a, 2b, 2c) korkeus (h; hl, h2, h3) on luokkaa 0,05...5,0 μιη.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen väline, 10 tunnettu siitä, että alusta (1) on muodostettu lasista.

7. Menetelmä jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukaisen kalibrointivälineen valmistamiseksi, t u nn e t t u siitä, että tasaiselle alustalle (1) 15 höyrystetään sopivasta materiaalista, kuten metallista tai metalliseoksesta, etäisyyden päähän toisistaan korkeudeltaan (h) ennaltamäärätyt ja yhdensuuntaiset harjanteet (2). 8691 9