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品性能與推動技術創新的關鍵環節。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，為材料性能評估、工藝優化及器件可靠性分析提供數據依據。

臺階儀接觸式探針掃描技術原理

接觸式測量系統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，經模數轉換與算法處理后生成表面輪廓數據。該技術的優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新與性能參數

長期以來，這一領域被國外產品壟斷。澤攸科技作為精密測量儀器領域的創新型企業，其研發的 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，實現了測量精度與適用范圍的雙重提升，是半導體國產化進程中重要的一環。

該系列產品的技術優勢集中體現在：

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，實現 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：通過閉環反饋調節探針接觸力至 0.5-50mg 范圍，在保證測量穩定性的同時，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：創新式的直立下針雙LVDT測量系統，擯棄了傳統的杠桿式測量方式，無需圓弧補償，所測即所得。

其代表性產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生產的多樣化需求。

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。

主要測量參數與應用場景

1. 表面臺階與高度差測量

核心參數：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：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）、高新材料優化（陶瓷材料表面性能）

3. 薄膜與界面分析

核心參數：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（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性）

4. 三維形貌與輪廓分析

核心參數：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（金屬表面損傷形態量化）

澤攸科技臺階儀的產業化應用價值

澤攸科技臺階儀憑借其自主創新的技術架構與高性能指標，在精密制造與科研領域展現出顯著優勢：相較于進口同類產品，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與科研機構的設備采購成本，加速了精密測量技術的國產化替代進程。

隨著微納制造技術的不斷發展，臺階儀作為微觀形貌表征的核心工具，其應用場景將持續拓展。澤攸科技將繼續深耕精密測量技術研發，通過硬件創新與算法優化，進一步提升儀器的測量效率與環境適應性，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。