中圖儀器NS系列探針接觸式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(shù)的測量。

臺階儀工作原理

當觸針沿被測表面輕輕滑過時，由于表面有微小的峰谷使觸針在滑行的同時還沿峰谷作上下運動。觸針的運動情況就反映了表面輪廓的情況。

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(zhuǎn)換為與特征尺寸相匹配的電信號并最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字點云信號，數(shù)據(jù)點云信號在分析軟件中呈現(xiàn)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(zhì)量的數(shù)據(jù)。

結構

主要組成部分

1、測量系統(tǒng)

（1）單拱龍門式設計，結構穩(wěn)定性好，而且降低了周圍環(huán)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(chǎn)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(xiàn)超微力和正常力測量。測力恒定可調(diào)，以適應硬質(zhì)或軟質(zhì)材料表面。超低慣量設計和微小電磁力控制，實現(xiàn)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(xù)旋轉(zhuǎn)電動旋轉(zhuǎn)臺，可以對樣品的位置以及角度進行調(diào)節(jié)，三維位置均可以調(diào)節(jié)，利于樣品調(diào)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(tǒng)

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?shù)娇刂齐娔X上，使得測量更加直觀。

4、軟件系統(tǒng)

測量軟件包含多個模塊。

5、減震系統(tǒng)

防止微小震動對測量結果的影響，使實驗數(shù)據(jù)更加準確。

NS系列探針接觸式臺階儀采用了線性可變差動電容傳感器LVDC，具備超微力調(diào)節(jié)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。

產(chǎn)品功能

1.參數(shù)測量功能

1）臺階高度：能夠測量納米到330μm甚至1000μm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20余項參數(shù)；

3）翹曲與形狀：能夠測量樣品表面的2D形狀或翹曲，如在半導體晶圓制造過程中，因多層沉積層結構中層間不匹配所產(chǎn)生的翹曲或形狀變化，或者類似透鏡在內(nèi)的結構高度和曲率半徑。

2.數(shù)采與分析系統(tǒng)

1）自定義測量模式：支持用戶以自定義輸入坐標位置或相對位移量的方式來設定掃描路徑的測量模式；

2）導航圖智能測量模式：支持用戶結合導航圖、標定數(shù)據(jù)、即時圖像以智能化生成移動命令方式來實現(xiàn)掃描的測量模式。

3）SPC統(tǒng)計分析：支持對不同種類被測件進行多種指標參數(shù)的分析，針對批量樣品的測量數(shù)據(jù)提供SPC圖表以統(tǒng)計數(shù)據(jù)的變化趨勢。

3.光學導航功能

配備了500W像素的彩色相機，可實時將探針掃描軌跡的形貌圖像傳輸?shù)杰浖酗@示，進行即時的高精度定位測量。

4.樣品空間姿態(tài)調(diào)節(jié)功能

配備了精密XY位移臺、360°電動旋轉(zhuǎn)平臺和電動升降Z軸，可對樣品的XYZ、角度等空間姿態(tài)進行調(diào)節(jié)，提高測量精度及效率。

性能特點

1.亞埃級位移傳感器

具有亞埃級分辨率，結合單拱龍門式設計降低環(huán)境噪聲干擾，確保儀器具有良好的測量精度及重復性；

2.超微力恒力傳感器

1-50mg可調(diào)，以適應硬質(zhì)或軟質(zhì)樣品表面，采用超低慣量設計和微小電磁力控制，實現(xiàn)無接觸損傷的接觸式測量；

3.超平掃描平臺

系統(tǒng)配有超高直線度導軌，杜絕運動中的細微抖動，真實地還原掃描軌跡的輪廓起伏和樣件微觀形貌。

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(yè)領域內(nèi)的工業(yè)企業(yè)與高校院所等科研單位，其對表面微觀形貌參數(shù)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。

部分技術參數(shù)

使用環(huán)境

相對濕度：濕度 （無凝結）30-40% RH

溫度：16-25℃ (每小時溫度變化小于2℃)

地面振動：6.35μm/s（1-100Hz）

音頻噪音：≤80dB

空氣層流：≤0.508 m/s（向下流動）