KLA 探針式臺(tái)階儀工作原理

閱讀：126 發(fā)布時(shí)間：2025-10-22

　　KLA探針式臺(tái)階儀基于"探針接觸掃描+傳感器反饋"技術(shù)，通過(guò)探針與樣品表面接觸并掃描，結(jié)合高精度傳感器實(shí)時(shí)反饋位移變化，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)至微米級(jí)臺(tái)階高度、表面形貌及應(yīng)力的二維/三維測(cè)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(jì)：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(guò)樣品臺(tái)或探針在X-Y平面勻速移動(dòng)，探針沿表面劃過(guò)時(shí)，因表面微觀起伏(如臺(tái)階、粗糙度)產(chǎn)生Z軸方向位移。

　　傳感器反饋與位移測(cè)量

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

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

　　力控制：通過(guò)LVDT(線性可變差動(dòng)變壓器)傳感器檢測(cè)彈簧形變量，精準(zhǔn)控制探針壓力，確保恒定力掃描，提升測(cè)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(gè)區(qū)域(如P-17支持200mm掃描平臺(tái)，無(wú)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(tái)階邊緣、劃痕、凸起)，并支持截面/線數(shù)據(jù)提取。

KLA 探針式臺(tái)階儀工作原理

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