探针纳米级表面测量台阶仪

中图仪器NS200探针纳米级表面测量台阶仪是一款超精密接触式微观轮廓测量仪器，其主要用于台阶高、膜层厚度、表面粗糙度等微观形貌参数的测量。

NS200探针纳米级表面测量台阶仪通常使用2μm半径的金刚石针尖来测量这些小特征。一个精密的xy载物台联合扫描轴R和转台θ，在测针下移动样品，测针中的垂直位移被转换为与特征尺寸相对应的电信号。然后将这些电信号转换为数字格式，在其中它们可以显示在计算机屏幕上并进行操作以确定有关基材的各种分析信息。可以微调扫描长度和扫描速度，以增加或减少分析时间和分辨率。此外，测力可调以适应硬质或软质材料表面。

结构

主要组成部分

1、测量系统

（1）单拱龙门式设计，结构稳定性好，而且降低了周围环境中声音和震动噪音对测量信号的影响，提高了测量精度。

（2）线性可变差动电容传感器（LVDC），具有亚埃级分辨率，13μm量程下可达0.01埃。高信噪比和低线性误差，使得产品能扫描到几纳米至几百微米台阶的形貌特征。

（3）传感器设计使得在单一平台上即可实现超微力和正常力测量。测力恒定可调，以适应硬质或软质材料表面。超低惯量设计和微小电磁力控制，实现无接触损伤的精准接触式测量。

2、工件台

（1）精密的XY平台结合360°连续旋转电动旋转台，可以对样品的位置以及角度进行调节，三维位置均可以调节，利于样品调整。

（2）超高直线度导轨，有效避免运动中的细微抖动，提高扫描精度，真是反映工件微小形貌。

3、成像系统

500万像素高分辨率彩色摄像机，即时进行高精度定位测量。可以将探针的形貌图像传输到控制电脑上，使得测量更加直观。

4、软件系统

测量软件包含多个模块。

5、减震系统

防止微小震动对测量结果的影响，使实验数据更加准确。

NS200探针纳米级表面测量台阶仪采用了线性可变差动电容传感器LVDC，具备超微力调节的能力和亚埃级的分辨率，同时，其集成了超低噪声信号采集、超精细运动控制、标定算法等核心技术，使得仪器具备超高的测量精度和测量重复性。应用场景适应性强，其对被测样品的反射率特性、材料种类及硬度等均无特殊要求。

产品功能

1.参数测量功能

1）台阶高度：能够测量纳米到330μm或1050μm的台阶高度，可以准确测量蚀刻、溅射、SIMS、沉积、旋涂、CMP等工艺期间沉积或去除的材料。

2）粗糙度与波纹度：能够测量样品的粗糙度和波纹度，分析软件通过计算扫描出的微观轮廓曲线，可获取粗糙度与波纹度相关的Ra、RMS、Rv、Rp、Rz等数十项参数。

3）应力测量：可测量多种材料的表面应力。

2.测量模式与分析功能

1）单区域测量模式：完成Focus后根据影像导航图设置扫描起点和扫描长度，即可开始测量。

2）多区域测量模式：完成Focus后，根据影像导航图完成单区域扫描路径设置，可根据横向和纵向距离来阵列形成若干到数十数百项扫描路径所构成的多区域测量模式，一键即可完成所有扫描路径的自动测量。

3）3D测量模式：完成Focus后根据影像导航图完成单区域扫描路径设置，并可根据所需扫描的区域宽度或扫描线条的间距与数量完成整个扫描面区域的设置，一键即可自动完成整个扫描面区域的扫描和3D图像重建。

4）SPC统计分析：支持对不同种类被测件进行多种指标参数的分析，针对批量样品的测量数据提供SPC图表以统计数据的变化趋势。

3.双导航光学影像功能

在NS200-D型号中配备了正视或斜视的500W像素的彩色相机，在正视导航影像系统中可精确设置扫描路径，在斜视导航影像系统中可实时跟进扫描轨迹。

4.快速换针功能

采用了磁吸式测针，当需要执行换针操作时，可现场快速更换扫描测针，并根据软件中的标定模块进行快速标定，确保换针后的精度和重复性，减少维护烦恼。

磁吸针实物外观图（330μm量程）

应用场景介绍

部分技术参数

使用环境

相对湿度：湿度 （无凝结）30-40% RH

温度：16-25℃ (每小时温度变化小于2℃)

地面振动：6.35μm/s（1-100Hz）

音频噪音：≤80dB

空气层流：≤0.508 m/s（向下流动）