KLA 探針式臺階儀工作原理

來源：優(yōu)尼康科技有限公司 2025年10月22日 15:02

　　KLA探針式臺階儀基于"探針接觸掃描+傳感器反饋"技術(shù)，通過探針與樣品表面接觸并掃描，結(jié)合高精度傳感器實(shí)時反饋位移變化，實(shí)現(xiàn)納米級至微米級臺階高度、表面形貌及應(yīng)力的二維/三維測量。以下是其工作原理的詳細(xì)解析：

　　核心工作原理：

　　探針接觸與掃描

　　探針設(shè)計：采用金剛石材質(zhì)探針，針尖半徑可細(xì)至0.7μm或更小，確保高橫向分辨率。探針以極輕的力(0.03~50mg)接觸樣品表面，避免損傷軟質(zhì)或脆性材料(如光刻膠、硅晶圓)。

　　掃描方式：通過樣品臺或探針在X-Y平面勻速移動，探針沿表面劃過時，因表面微觀起伏(如臺階、粗糙度)產(chǎn)生Z軸方向位移。

　　傳感器反饋與位移測量

　　LVDC傳感器技術(shù)：KLA P系列臺階儀(如P-7、P-17)采用低電壓差動電容(LVDC)傳感器。探針運(yùn)動帶動薄金屬葉片在兩個電容板間移動，導(dǎo)致電容變化，該變化被轉(zhuǎn)換為電信號并實(shí)時反饋位移。

　　優(yōu)勢：LVDC設(shè)計質(zhì)量小、葉片線性運(yùn)動，將滯后和摩擦降至最低，實(shí)現(xiàn)垂直方向0.01Å(0.001nm)級分辨率和全垂直范圍內(nèi)高精度測量。

　　力控制：通過LVDT(線性可變差動變壓器)傳感器檢測彈簧形變量，精準(zhǔn)控制探針壓力，確保恒定力掃描，提升測量一致性。

　　數(shù)據(jù)處理與三維渲染

　　高度點(diǎn)陣采集：多條掃描線的Z軸數(shù)據(jù)拼接形成密集“高度點(diǎn)陣”，覆蓋樣品表面整個區(qū)域(如P-17支持200mm掃描平臺，無需拼接)。

　　三維形貌重建：軟件將高度數(shù)據(jù)渲染為彩色三維圖像或等高線圖，直觀展示表面特征(如臺階邊緣、劃痕、凸起)，并支持截面/線數(shù)據(jù)提取。

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