中圖儀器NS系列微納樣品接觸式微觀表面臺階測量儀是一款超精密接觸式微觀輪廓測量儀器。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。

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(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(yīng)的臺階高或粗糙度等有關(guān)表面質(zhì)量的數(shù)據(jù)。

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，即時進(jìn)行高精度定位測量?？梢詫⑻结樀男蚊矆D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。

NS系列微納樣品接觸式微觀表面臺階測量儀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，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。

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(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(dǎo)體晶圓制造過程中，因多層沉積層結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(biāo)位置或相對位移量的方式來設(shè)定掃描路徑的測量模式；

2）導(dǎo)航圖智能測量模式：支持用戶結(jié)合導(dǎo)航圖、標(biāo)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(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.光學(xué)導(dǎo)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(jìn)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(jìn)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(jié)合單拱龍門式設(shè)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(fù)性；

2.超微力恒力傳感器

1-50mg可調(diào)，以適應(yīng)硬質(zhì)或軟質(zhì)樣品表面，采用超低慣量設(shè)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(dǎo)軌，杜絕運動中的細(xì)微抖動，真實地還原掃描軌跡的輪廓起伏和樣件微觀形貌。

典型應(yīng)用

在太陽能光伏行業(yè)的應(yīng)用

臺階儀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。它可以測量各種材料的膜層厚度，包括金屬、陶瓷、塑料等。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；