臺階儀高精度薄膜厚度與臺階高度測量

中圖儀器NS系列臺階儀主要用于臺階高、膜層厚度、表面粗糙度等微觀形貌參數的測量。是一種可以測量微米和納米結構進行膜厚和薄膜高度、表面形貌、表面波紋和表面粗糙度等的接觸式表面形貌測量儀器。

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。

通常使用2μm半徑的金剛石針尖來測量這些小特征。一個精密的xy載物臺聯合掃描軸R和轉臺θ，在測針下移動樣品，測針中的垂直位移被轉換為與特征尺寸相對應的電信號。然后將這些電信號轉換為數字格式，在其中它們可以顯示在計算機屏幕上并進行操作以確定有關基材的各種分析信息。可以微調掃描長度和掃描速度，以增加或減少分析時間和分辨率。此外，測力可調以適應硬質或軟質材料表面。

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

臺階儀高精度薄膜厚度與臺階高度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。

產品功能

1.參數測量功能

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；

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生的翹曲或形狀變化，或者類似透鏡在內的結構高度和曲率半徑。

2.數采與分析系統

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、標定數據、即時圖像以智能化生成移動命令方式來實現掃描的測量模式。

3）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.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到軟件中顯示，進行即時的高精度定位測量。

4.樣品空間姿態調節功能

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

產品應用

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。

典型應用：

部分技術參數

使用環境

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）