澤攸科技 | 臺階儀：微觀形貌的精密解析工具 —— 原理、技術與產(chǎn)業(yè)化應用

在精密制造與前沿科研領域，微觀表面形貌的量化表征是保障產(chǎn)品性能與推動技術創(chuàng)新的關鍵環(huán)節(jié)。臺階儀作為一種高精度表面測量儀器，通過對樣品表面高度差、粗糙度及薄膜厚度等參數(shù)的精確獲取，為半導體、納米材料、光學工程等領域提供了不可或缺的技術支撐。本文將系統(tǒng)闡述臺階儀的工作原理、技術特性，并重點介紹澤攸科技臺階儀的創(chuàng)新成果及其應用場景。

臺階儀的基本定義與核心功能

臺階儀是一類基于接觸式探針掃描技術，實現(xiàn)樣品表面微觀形貌二維和三維特征量化分析的精密測量設備。其核心功能在于通過高分辨率傳感系統(tǒng)捕捉表面納米至微米量級的幾何特征，輸出高度差、粗糙度、3D 形貌等定量參數(shù)，為材料性能評估、工藝優(yōu)化及器件可靠性分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

臺階儀接觸式探針掃描技術原理

接觸式測量系統(tǒng)采用微米級半徑的金剛石探針作為測量單元，通過壓電驅動裝置實現(xiàn)探針與樣品表面的相對運動。當探針沿掃描路徑接觸表面時，其垂直位移通過電感式傳感器轉化為電信號，經(jīng)模數(shù)轉換與算法處理后生成表面輪廓數(shù)據(jù)。該技術的優(yōu)勢在于納米級垂直分辨率，但需嚴格控制探針壓力（通常為微牛級）以避免樣品損傷，適用于較硬質材料表面的高精度測量。

澤攸科技臺階儀的技術創(chuàng)新與性能參數(shù)

長期以來，這一領域被國外產(chǎn)品壟斷。澤攸科技作為精密測量儀器領域的創(chuàng)新型企業(yè)，其研發(fā)的 JS 系列臺階儀通過多項自主核心技術突破，打破了國外壟斷，實現(xiàn)了測量精度與適用范圍的雙重提升，是半導體國產(chǎn)化進程中重要的一環(huán)。

該系列產(chǎn)品的技術優(yōu)勢集中體現(xiàn)在：

1. 大行程超精密平面掃描技術：采用超光滑平晶導軌與納米光柵反饋系統(tǒng)，實現(xiàn) 55mm描范圍內≤ 20nm（每2mm）的平面度誤差，滿足大尺寸樣品的全域均勻性測量需求。

2. 大帶寬大行程納米微動臺：集成壓電驅動與LVDT傳感單元，實現(xiàn)標準行程內 0.05nm 的位移分辨率，10kHz 帶寬確保高速掃描時的動態(tài)響應精度，重復測量偏差控制在 0.5nm 以內。

3. 超微壓力恒定控制系統(tǒng)：通過閉環(huán)反饋調節(jié)探針接觸力至 0.5-50mg 范圍，在保證測量穩(wěn)定性的同時，有效避免對軟質材料表面的機械損傷。

4. 直立式雙LVDT測量結構：創(chuàng)新式的直立下針雙LVDT測量系統(tǒng)，擯棄了傳統(tǒng)的杠桿式測量方式，無需圓弧補償，所測即所得。

其代表性產(chǎn)品的核心性能指標如下：垂直分辨率≤0.05nm，高度方向重復性≤0.5nm（1μm 標準臺階），最大掃描長度≥200mm（含拼接），支持≤12 英寸晶圓及 50mm 高度樣品的直接測量，全面覆蓋科研與工業(yè)生產(chǎn)的多樣化需求。

臺階儀的適用范圍與測量范疇

適用樣品類型

臺階儀主要針對具有可量化表面特征的固體樣品，典型應用對象包括：

半導體材料：硅基襯底、光刻膠圖形、金屬 / 介質薄膜（SiO?、Al、Cu）、MEMS 器件結構；
納米功能材料：二維納米薄膜（石墨烯、h-BN）、功能性涂層（超疏水、自組裝單層膜）；
光學與磁存儲材料：光學透鏡表面、磁頭 / 磁盤介質、衍射光柵結構；
其他特種材料：陶瓷薄膜、生物芯片載體、鋰電池電極、聚合物微結構等。

主要測量參數(shù)與應用場景

1. 表面臺階與高度差測量

核心參數(shù)：臺階高度（h）、橫向特征尺寸（線寬、臺階寬度）
應用領域：半導體工藝監(jiān)控（光刻膠刻蝕深度、薄膜沉積厚度）、涂層厚度檢測（PCB 焊盤鍍層、光伏電池透明導電膜）

2. 表面粗糙度表征

核心參數(shù)：算術平均偏差（Ra）、均方根粗糙度（Rq/Sq）、最大高度（Rz/Sz）
應用領域：光學元件質量控制（鏡頭鍍膜散射特性）、高新材料優(yōu)化（陶瓷材料表面性能）

3. 薄膜與界面分析

核心參數(shù)：單層膜厚度（如 SiO?熱氧化層）、多層膜界面粗糙度（如 GaAs/AlGaAs 異質結）
應用領域：存儲器件研發(fā)（硬盤磁頭薄膜均勻性）、柔性電子表征（PET 基底納米銀線薄膜連續(xù)性）

4. 三維形貌與輪廓分析

核心參數(shù)：三維形貌圖、輪廓曲線特征點坐標（峰值 / 谷值位置）
應用領域：微納加工驗證（納米壓印結構完整性）、磨損腐蝕研究（金屬表面損傷形態(tài)量化）

澤攸科技臺階儀的產(chǎn)業(yè)化應用價值

澤攸科技臺階儀憑借其自主創(chuàng)新的技術架構與高性能指標，在精密制造與科研領域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢：相較于進口同類產(chǎn)品，澤攸科技臺階儀在保持同等測量精度的前提下，具備更高的性價比與本地化技術支持能力，有效降低了國內企業(yè)與科研機構的設備采購成本，加速了精密測量技術的國產(chǎn)化替代進程。

隨著微納制造技術的不斷發(fā)展，臺階儀作為微觀形貌表征的核心工具，其應用場景將持續(xù)拓展。澤攸科技將繼續(xù)深耕精密測量技術研發(fā)，通過硬件創(chuàng)新與算法優(yōu)化，進一步提升儀器的測量效率與環(huán)境適應性，為我國高端制造與前沿科研領域提供更具競爭力的技術解決方案。