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

　　核心工作原理：
 

　　探針接觸與掃描
 

　　探針設計：采用金剛石材質探針，針尖半徑可細至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)產生Z軸方向位移。
 

　　傳感器反饋與位移測量
 

　　LVDC傳感器技術：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。探針運動帶動薄金屬葉片在兩個電容板間移動，導致電容變化，該變化被轉換為電信號并實時反饋位移。
 

　　優勢：LVDC設計質量小、葉片線性運動，將滯后和摩擦降至最低，實現垂直方向0.01Å(0.001nm)級分辨率和全垂直范圍內高精度測量。
 

　　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，精準控制探針壓力，確保恒定力掃描，提升測量一致性。
 

　　數據處理與三維渲染
 

　　高度點陣采集：多條掃描線的Z軸數據拼接形成密集“高度點陣”，覆蓋樣品表面整個區域(如P-17支持200mm掃描平臺，無需拼接)。
 

　　三維形貌重建：軟件將高度數據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/線數據提取。