Khi quy trình sản xuất chip 7nm trở thành dòng chính, yêu cầu về dung sai bề mặt của cánh động cơ hàng không tiếp cận 0,001mm, Máy đo tọa độ ba cấp độ nano chính xác cao (CMM) được phát triển bởi Thâm Quyến Zhongtu Instrument Co., Ltd. đã được nâng cấp từ thiết bị kiểm tra chất lượng đơn giản để xác định sự ổn định của quy trình và hỗ trợ cốt lõi của năng suất. Là một doanh nghiệp trong nước sở hữu công nghệ cốt lõi của các dụng cụ chính xác hình học, các dụng cụ đồ họa trung tâm dựa trên gần 20 năm nghiên cứu và phát triển tích lũy, xây dựng khả năng đo lường chính xác từ nanomet đến 100m.

I. Khái niệm Nano

Máy đo tọa độ chính xác cao cấp nano (Nano‑CMM) là một nền tảng đo lường hướng tới phát hiện công nghiệp ở quy mô microna. Nó có khả năng định vị và đo kích thước 3D ở mức 1 nm. Trong các tiêu chuẩn đánh giá chung của ngành, máy đo CMM cấp nano chủ yếu đáp ứng hai chỉ số cốt lõi: thứ nhất, lỗi hiển thị nhỏ hơn hoặc bằng 0,5μm, thứ hai, độ chính xác đo lặp lại ≤0,3μm, một số mô hình có thể đạt được độ phân giải dọc 0,1nm.

II. Công nghệ chính

Việc thực hiện độ chính xác cấp nano là kỹ thuật hệ thống kết hợp độ chính xác cơ học, bồi thường môi trường, xử lý dữ liệu với đầu dò không tiếp xúc làm cốt lõi. Trong số này, sự trưởng thành của công nghệ thăm dò không tiếp xúc đã trực tiếp phá vỡ ba điểm đau chính của các phép đo tiếp xúc truyền thống: làm trầy xước các phôi dễ bị tổn thương (ví dụ: wafer photoxelate), đo lường không hiệu quả (mất nhiều thời gian>1s để đo một điểm) và không thể phù hợp với bề mặt phức tạp (ví dụ: cánh động cơ hàng không).

1. Nền tảng chuyển động chính xác Nano

Giải quyết truyền thống tuyến tính hướng dẫn nhiệt trôi dạt, rung động gây ra các điểm đau lỗi giai đoạn  μm  Sử dụng đường ray gốm+vòng bi không khí, ổ đĩa áp điện vòng kín kép để đảm bảo độ tin cậy của phép đo cấu trúc vi mô và nhận ra lỗi định vị lặp đi lặp lại<30 nm, do đó giảm tỷ lệ làm lại.

2. Độ chính xác cân bằng và hiệu quả của đầu dò không tiếp xúc

Giải quyết các vật liệu mềm, micropore, bề mặt quang học dễ bị trầy xước để đo điểm đau. Nó có thể đạt được kiểm tra không phá hủy, đo lường thu thập đám mây điểm nhanh, do đó cải thiện hiệu quả của dây chuyền sản xuất.

3. Thuật toán bù lỗi chính xác cao

Giải quyết lỗi cơ học, thay đổi nhiệt độ và độ ẩm dẫn đến độ lệch đo điểm đau. Giám sát môi trường thời gian thực đồng thời mô hình đánh dấu đa điểm duy trì độ tin cậy nano bên ngoài phòng thí nghiệm nhiệt độ và độ ẩm không đổi, lý tưởng cho các tình huống phát hiện tại chỗ.

III. Trường hợp ứng dụng

1. Kiểm soát chất lượng thành phần quang học: Trên dây chuyền sản xuất ống kính quang học, quét đường viền không tiếp xúc được thực hiện bằng cách sử dụng tọa độ nano, lỗi đo được duy trì trong vòng  0,2 μm  để đạt được thời gian phát hiện ngắn hơn  5%.

2. MEMS và hệ thống vi cơ điện: Đánh giá 3D kích thước đầy đủ về cấu trúc tỷ lệ chiều sâu/chiều rộng của bánh răng thu nhỏ 12: 1 bằng cách quét đồng bộ 5 trục.

3. Các phép đo bề mặt tự do phức tạp của lưỡi hàng không vũ trụ, mảng dày đặc của đĩa lá: CMM trong phát hiện lưỡi hàng không, đầu quét chính xác cao và chuyển động hợp tác thông minh của bàn xoay, kết hợp với phần mềm phân tích chuyên dụng PowerBlade để đánh giá đầy đủ các thông số.

4. Hiệu chuẩn nhanh dụng cụ kiểm tra ô tô: Trong các phép đo dung sai kích thước và hình dạng chính của dụng cụ kiểm tra ô tô, thanh mở rộng đầu đo cấu hình MarsClassic 8156 CMM và thanh thay thế được sử dụng để đo kích thước toàn cầu, chu kỳ đo giảm từ 30 phút xuống 8 phút, lỗi hiệu chuẩn dụng cụ kiểm tra nhỏ hơn hoặc bằng 10 µm.

V. Tầm nhìn và triển vọng của ngành

Sự phát triển của công nghệ đo tọa độ nano đang chuyển từ độ chính xác sang các giải pháp cảnh quan. Trong tương lai, với sự xuất hiện của các kịch bản sản xuất chính xác mới như quy trình bán dẫn 3nm trở xuống và các tấm pin nhiên liệu hydro, công nghệ đo lường sẽ phát triển theo hướng đo động, đo nhiệt hạch. Thông qua các chỉ số kỹ thuật chính xác, mô hình sản phẩm và các trường hợp công nghiệp tại chỗ, các công ty có thể đạt được hiệu quả sản xuất cao hơn trong khi nâng cao độ tin cậy của sản phẩm.