中圖儀器NS系列軟膜材料臺(tái)階高度測(cè)量?jī)x是一款超精密接觸式微觀輪廓測(cè)量?jī)x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(cè)量。

工作原理

當(dāng)觸針沿被測(cè)表面輕輕滑過(guò)時(shí)，由于表面有微小的峰谷使觸針在滑行的同時(shí)還沿峰谷作上下運(yùn)動(dòng)。觸針的運(yùn)動(dòng)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(lái)測(cè)量這些小特征。一個(gè)精密的xy載物臺(tái)聯(lián)合掃描軸R和轉(zhuǎn)臺(tái)θ，在測(cè)針下移動(dòng)樣品，測(cè)針中的垂直位移被轉(zhuǎn)換為與特征尺寸相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。然后將這些電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式，在其中它們可以顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上并進(jìn)行操作以確定有關(guān)基材的各種分析信息。可以微調(diào)掃描長(zhǎng)度和掃描速度，以增加或減少分析時(shí)間和分辨率。此外，測(cè)力可調(diào)以適應(yīng)硬質(zhì)或軟質(zhì)材料表面。

結(jié)構(gòu)

主要組成部分

1、測(cè)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(cè)量信號(hào)的影響，提高了測(cè)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(cè)量。測(cè)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(wú)接觸損傷的精準(zhǔn)接觸式測(cè)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(wàn)像素高分辨率彩色攝像機(jī)，即時(shí)進(jìn)行高精度定位測(cè)量。可以將探針的形貌圖像傳輸?shù)娇刂齐娔X上，使得測(cè)量更加直觀。

4、軟件系統(tǒng)

測(cè)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(cè)量結(jié)果的影響，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

NS系列軟膜材料臺(tái)階高度測(cè)量?jī)x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(cè)量精度和測(cè)量重復(fù)性。應(yīng)用場(chǎng)景適應(yīng)性強(qiáng)，其對(duì)被測(cè)樣品的反射率特性、材料種類及硬度等均無(wú)特殊要求，能夠廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、太陽(yáng)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(cè)量功能

1）臺(tái)階高度：能夠測(cè)量納米到330μm或1050μm的臺(tái)階高度，可以準(zhǔn)確測(cè)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(cè)量樣品的粗糙度和波紋度，分析軟件通過(guò)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(cè)量：可測(cè)量多種材料的表面應(yīng)力。

2.測(cè)量模式與分析功能

1）單區(qū)域測(cè)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(zhǎng)度，即可開始測(cè)量。

2）多區(qū)域測(cè)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(lái)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(cè)量模式，一鍵即可完成所有掃描路徑的自動(dòng)測(cè)量。

3）3D測(cè)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(cè)件進(jìn)行多種指標(biāo)參數(shù)的分析，針對(duì)批量樣品的測(cè)量數(shù)據(jù)提供SPC圖表以統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)。

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(cè)針，當(dāng)需要執(zhí)行換針操作時(shí)，可現(xiàn)場(chǎng)快速更換掃描測(cè)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）

典型應(yīng)用

部分技術(shù)指標(biāo)

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