近年来随着微机电系统(MEMS)的推广应用,MEMS技术已成为二十一世纪的关键技术之一。硅由于其自身良好的材料性能在MEMS中受到了广泛的应用。MEMS加工工艺中基于硅片的体微加工技术、表面微加工技术等加工工艺的改进和完善,使得一些微小元件中的微细台阶结构越来越微小,具有更大的深宽比。而专用于测量这些微小器件关键结构尺寸的检测仪器不是很多,很多检测仪器都是测量微型元件的整个3D形貌,虽然它们的测试功能多,精度高,但普遍价格昂贵,难以普及,不适于当前国内微型器件的测量要求。基于此我们研制成功了研制了一种简单实用的台阶测量系统,它能准确,完整的测出这些微小器件的微细台阶的具体尺寸,满足了当前微细台阶的测量要求。 本文主要做了以下几个方面得工作: 1.设计了一种微力电感测头,该测头采用变截面片簧作回转运动的测头支撑机构,能实现测量力小,无摩擦,没有磨损。 2.用ansys对电感测头的关键结构做了仿真设计,验证了理论设计的正确性。 3.对电感测头做了静态性能测试实验,实验表明测头稳定性较好,线形度约为0.18%。 4.台阶仪由于采用步进电机运动平台存在偏心作用力和振动噪声问题,从软、硬件两方面采取措施有效抑制和减小了它们对测量结果的影响。 对台阶仪进行标定后,最后用标准样块和加工后的硅片对台阶仪系统进行实际测试,结果表明该仪器具有测量力小,磨损小,分辨率高和较好的测量精度的特点,能满足微机电台阶测量的需要。