納米級精度臺階儀

中圖儀器NS系列納米級精度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。它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(xì)運(yùn)動控制、標(biāo)定算法等核心技術(shù)，使得儀器具備超高的測量精度和測量重復(fù)性。

結(jié)構(gòu)

主要組成部分

1、測量系統(tǒng)

（1）單拱龍門式設(shè)計，結(jié)構(gòu)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(dá)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(shè)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(yīng)硬質(zhì)或軟質(zhì)材料表面。超低慣量設(shè)計和微小電磁力控制，實現(xiàn)無接觸損傷的精準(zhǔn)接觸式測量。

2、工件臺

（1）精密的XY平臺結(jié)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(jìn)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(dǎo)軌，有效避免運(yùn)動中的細(xì)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(jī)，即時進(jìn)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(jié)果的影響，使實驗數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

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或1050μm的臺階高度，可以準(zhǔn)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(guān)的Ra、RMS、Rv、Rp、Rz等數(shù)十項參數(shù)。

3）應(yīng)力測量：可測量多種材料的表面應(yīng)力。

2.測量模式與分析功能

1）單區(qū)域測量模式：完成Focus后根據(jù)影像導(dǎo)航圖設(shè)置掃描起點和掃描長度，即可開始測量。

2）多區(qū)域測量模式：完成Focus后，根據(jù)影像導(dǎo)航圖完成單區(qū)域掃描路徑設(shè)置，可根據(jù)橫向和縱向距離來陣列形成若干到數(shù)十?dāng)?shù)百項掃描路徑所構(gòu)成的多區(qū)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(jù)影像導(dǎo)航圖完成單區(qū)域掃描路徑設(shè)置，并可根據(jù)所需掃描的區(qū)域?qū)挾然驋呙杈€條的間距與數(shù)量完成整個掃描面區(qū)域的設(shè)置，一鍵即可自動完成整個掃描面區(qū)域的掃描和3D圖像重建。

4）SPC統(tǒng)計分析：支持對不同種類被測件進(jìn)行多種指標(biāo)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.雙導(dǎo)航光學(xué)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(jī)，在正視導(dǎo)航影像系統(tǒng)中可精確設(shè)置掃描路徑，在斜視導(dǎo)航影像系統(tǒng)中可實時跟進(jìn)掃描軌跡。

4.快速換針功能

NS系列納米級精度臺階儀采用了磁吸式測針，當(dāng)需要執(zhí)行換針操作時，可現(xiàn)場快速更換掃描測針，并根據(jù)軟件中的標(biāo)定模塊進(jìn)行快速標(biāo)定，確保換針后的精度和重復(fù)性，減少維護(hù)煩惱。

磁吸針實物外觀圖（330μm量程）

應(yīng)用領(lǐng)域

應(yīng)用場景適應(yīng)性強(qiáng)，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(yīng)用于半導(dǎo)體、太陽能光伏、光學(xué)加工、LED、MEMS器件、微納材料制備等各行業(yè)領(lǐng)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(zhǔn)確表征，對于相關(guān)材料的評定、性能的分析與加工工藝的改善具有重要意義。如在太陽能光伏行業(yè)的應(yīng)用：

由于ITO膜具有一定的透光性，而硅基板具有較強(qiáng)的反射率，會對依賴反射光信號進(jìn)行圖像重建的光學(xué)輪廓儀造成信號干擾導(dǎo)致ITO膜厚圖像重建失真，因此考慮采用接觸式輪廓儀對ITO膜厚進(jìn)行測量，由于其厚度范圍從十幾納米到幾百納米，考慮到測量的同時不損傷樣件本身，因而采用具有超微力可調(diào)和亞納米級分辨率的臺階儀最為合適。

NS200臺階儀利用光學(xué)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(yōu)點。針對測量ITO導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用場景，NS200臺階儀提供如下便捷功能：

1）結(jié)合了360°旋轉(zhuǎn)臺的全電動載物臺，能夠快速定位到測量標(biāo)志位；

2）對于批量樣件，提供自定義多區(qū)域測量功能，實現(xiàn)一鍵多點位測量；

3）提供SPC統(tǒng)計分析功能，直觀分析測量數(shù)值變化趨勢；

部分技術(shù)指標(biāo)

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