高分辨率臺階儀

中圖儀器NS系列高分辨率臺階儀是一款超精密接觸式微觀輪廓測量儀器，其主要用于臺階高、膜層厚度、表面粗糙度等微觀形貌參數的測量。它采用了線性可變差動電容傳感器LVDC，具備超微力調節的能力和亞埃級的分辨率，同時，其集成了超低噪聲信號采集、超精細運動控制、標定算法等核心技術，使得儀器具備超高的測量精度和測量重復性。

工作過程

測量時通過使用2μm半徑的金剛石針尖在超精密位移臺移動樣品時掃描其表面，測針的垂直位移距離被轉換為與特征尺寸相匹配的電信號并最終轉換為數字點云信號，數據點云信號在分析軟件中呈現并使用不同的分析工具來獲取相應的臺階高或粗糙度等有關表面質量的數據。

結構

主要組成部分

1、測量系統

（1）單拱龍門式設計，結構穩定性好，而且降低了周圍環境中聲音和震動噪音對測量信號的影響，提高了測量精度。

（2）線性可變差動電容傳感器（LVDC），具有亞埃級分辨率，13μm量程下可達0.01埃。高信噪比和低線性誤差，使得產品能掃描到幾納米至幾百微米臺階的形貌特征。

（3）傳感器設計使得在單一平臺上即可實現超微力和正常力測量。測力恒定可調，以適應硬質或軟質材料表面。超低慣量設計和微小電磁力控制，實現無接觸損傷的精準接觸式測量。

2、工件臺

（1）精密的XY平臺結合360°連續旋轉電動旋轉臺，可以對樣品的位置以及角度進行調節，三維位置均可以調節，利于樣品調整。

（2）超高直線度導軌，有效避免運動中的細微抖動，提高掃描精度，真是反映工件微小形貌。

3、成像系統

500萬像素高分辨率彩色攝像機，即時進行高精度定位測量。可以將探針的形貌圖像傳輸到控制電腦上，使得測量更加直觀。

4、軟件系統

測量軟件包含多個模塊。

5、減震系統

防止微小震動對測量結果的影響，使實驗數據更加準確。

NS系列臺階儀應用場景適應性強，其對被測樣品的反射率特性、材料種類及硬度等均無特殊要求，能夠廣泛應用于半導體、太陽能光伏、光學加工、LED、MEMS器件、微納材料制備等各行業領域內的工業企業與高校院所等科研單位，其對表面微觀形貌參數的準確表征，對于相關材料的評定、性能的分析與加工工藝的改善具有重要意義。

產品功能

1.參數測量功能

1）臺階高度：能夠測量納米到330μm或1050μm的臺階高度，可以準確測量蝕刻、濺射、SIMS、沉積、旋涂、CMP等工藝期間沉積或去除的材料。

2）粗糙度與波紋度：能夠測量樣品的粗糙度和波紋度，分析軟件通過計算掃描出的微觀輪廓曲線，可獲取粗糙度與波紋度相關的Ra、RMS、Rv、Rp、Rz等數十項參數。

3）應力測量：可測量多種材料的表面應力。

2.測量模式與分析功能

1）單區域測量模式：完成Focus后根據影像導航圖設置掃描起點和掃描長度，即可開始測量。

2）多區域測量模式：完成Focus后，根據影像導航圖完成單區域掃描路徑設置，可根據橫向和縱向距離來陣列形成若干到數十數百項掃描路徑所構成的多區域測量模式，一鍵即可完成所有掃描路徑的自動測量。

3）3D測量模式：完成Focus后根據影像導航圖完成單區域掃描路徑設置，并可根據所需掃描的區域寬度或掃描線條的間距與數量完成整個掃描面區域的設置，一鍵即可自動完成整個掃描面區域的掃描和3D圖像重建。

4）SPC統計分析：支持對不同種類被測件進行多種指標參數的分析，針對批量樣品的測量數據提供SPC圖表以統計數據的變化趨勢。

3.雙導航光學影像功能

在NS200-D型號中配備了正視或斜視的500W像素的彩色相機，在正視導航影像系統中可精確設置掃描路徑，在斜視導航影像系統中可實時跟進掃描軌跡。

4.快速換針功能

采用了磁吸式測針，當需要執行換針操作時，可現場快速更換掃描測針，并根據軟件中的標定模塊進行快速標定，確保換針后的精度和重復性，減少維護煩惱。

磁吸針實物外觀圖（330μm量程）

應用案例

在薄膜厚度測量領域，NS系列高分辨率臺階儀利用光學干涉原理，通過測量膜層表面的臺階高度來計算出膜層的厚度，具有測量精度高、測量速度快、適用范圍廣等優點。它可以測量各種材料的膜層厚度，包括金屬、陶瓷、塑料等。如針對測量ITO導電薄膜的應用場景，NS200臺階儀提供如下便捷功能：

1）結合了360°旋轉臺的全電動載物臺，能夠快速定位到測量標志位；

2）對于批量樣件，提供自定義多區域測量功能，實現一鍵多點位測量；

3）提供SPC統計分析功能，直觀分析測量數值變化趨勢；

部分技術指標

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