中圖儀器NS系列高分辨率臺(tái)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(tái)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(dòng)電容傳感器LVDC，具備超微力調(diào)節(jié)的能力和亞埃級(jí)的分辨率，同時(shí)，其集成了超低噪聲信號(hào)采集、超精細(xì)運(yùn)動(dòng)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。

工作過程

測量時(shí)通過使用2μm半徑的金剛石針尖在超精密位移臺(tái)移動(dòng)樣品時(shí)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(hào)并最終轉(zhuǎn)換為數(shù)字點(diǎn)云信號(hào)，數(shù)據(jù)點(diǎn)云信號(hào)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(tái)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(jì)，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(dòng)噪音對(duì)測量信號(hào)的影響，提高了測量精度。

（2）線性可變差動(dòng)電容傳感器（LVDC），具有亞埃級(jí)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(tái)階的形貌特征。

（3）傳感器設(shè)計(jì)使得在單一平臺(tái)上即可實(shí)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(jì)和微小電磁力控制，實(shí)現(xiàn)無接觸損傷的精準(zhǔn)接觸式測量。

2、工件臺(tái)

（1）精密的XY平臺(tái)結(jié)合360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，可以對(duì)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(dòng)中的細(xì)微抖動(dòng)，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(shí)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(gè)模塊。

5、減震系統(tǒng)

防止微小震動(dòng)對(duì)測量結(jié)果的影響，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

NS系列臺(tái)階儀應(yīng)用場景適應(yīng)性強(qiáng)，其對(duì)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(duì)表面微觀形貌參數(shù)的準(zhǔn)確表征，對(duì)于相關(guān)材料的評(píng)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(tái)階高度：能夠測量納米到330μm或1050μm的臺(tái)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(jì)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(xiàng)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(diǎn)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(xiàng)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(dòng)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(gè)掃描面區(qū)域的設(shè)置，一鍵即可自動(dòng)完成整個(gè)掃描面區(qū)域的掃描和3D圖像重建。

4）SPC統(tǒng)計(jì)分析：支持對(duì)不同種類被測件進(jìn)行多種指標(biāo)參數(shù)的分析，針對(duì)批量樣品的測量數(shù)據(jù)提供SPC圖表以統(tǒng)計(jì)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(hào)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(shí)時(shí)跟進(jìn)掃描軌跡。

4.快速換針功能

采用了磁吸式測針，當(dāng)需要執(zhí)行換針操作時(shí)，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(shí)物外觀圖（330μm量程）

應(yīng)用案例

在薄膜厚度測量領(lǐng)域，NS系列高分辨率臺(tái)階儀利用光學(xué)干涉原理，通過測量膜層表面的臺(tái)階高度來計(jì)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(diǎn)。它可以測量各種材料的膜層厚度，包括金屬、陶瓷、塑料等。如針對(duì)測量ITO導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用場景，NS200臺(tái)階儀提供如下便捷功能：

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

2）對(duì)于批量樣件，提供自定義多區(qū)域測量功能，實(shí)現(xiàn)一鍵多點(diǎn)位測量；

3）提供SPC統(tǒng)計(jì)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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