В сфере точных измерений ступенчатые профилометры и профилометры — два широко используемых прибора, предназначенные для характеристики микрорельефа поверхностей объектов; однако их конструкторские принципы, измерительные возможности и области применения существенно различаются. 
С точки зрения принципа измерения, основу шагомера составляет контактный датчик‑щуп: благодаря физическому контакту зонда с поверхностью образца он регистрирует изменения высоты по вертикали, особенно хорошо выявляя точные данные в вертикальном направлении — такие как высота ступеней и толщина тонких пленок; точность измерений может достигать нанометрового уровня. В свою очередь, профилометр ориентирован прежде всего на двумерное или трёхмерное восстановление рельефа поверхности: он может использовать контактный метод, а также бесконтактные подходы — оптическую интерферометрию, лазерное сканирование и другие — для регистрации неровностей поверхности и последующего формирования полного профильного изображения. 
Различия в ключевых функциях выражены ещё более чётко. Ступенчатый профилометр подобен «высотному мерилу»: он сосредоточен на количественной оценке локальных характеристик, таких как вертикальные ступени и глубина канавок, и идеально подходит для строгого контроля высоты ступеней после нанесения тонких плёнок и проведения литографических процессов. В свою очередь, профилометр — это своего рода «художник поверхности», способный предоставить более полную информацию о её рельефе: шероховатости, волноватости, кривизне и других параметрах; кроме того, с помощью трёхмерного сканирования он может восстановить объёмную форму сложных криволинейных поверхностей, обеспечивая глобальный взгляд на качество обработки поверхности. 
В сфере применения ступенчатые профилометры чаще всего используются в таких областях, как производство полупроводниковых чипов и исследование тонкоплёночных материалов, где крайне высоки требования к точности измерения вертикальных размеров; контурные профилометры же широко применяются в машиностроении, при контроле оптических компонентов и в других случаях, когда необходимо оценивать общее качество поверхности. Кроме того, поскольку контактный метод измерений может повредить мягкие поверхности, аэрооптические профилометры с их бесконтактным характером лучше подходят для анализа хрупких образцов. 


 

I. Основные функции и сферы применения ступенчатого измерителя

Основная функция шагомера — измерение параметров микрорельефа, включая высоту ступеней, шероховатость поверхности, степень искривления и напряжения в тонких пленках, а также поддержка 2D/3D‑сканирования с формированием визуализированных изображений рельефа. Сферы его применения охватывают:

Производство полупроводников: анализ рельефа и шероховатости поверхности пластин, оценка эффективности процесса химико‑механического полирования (CMP);

Контроль тонкоплёночных материалов: измерение толщины диэлектрических и металлических слоёв с нанометровой точностью, обеспечивающее соответствие электрических характеристик требованиям;

МЭМС и микро‑наноустройства: измерение рябизны и радиуса кривизны поверхностей микронных/нанометровых структур; проверка механической надёжности.

Новые источники энергии и фотоэлектричество: контроль однородности толщины фотогальванических плёнок и шероховатости их поверхности, оптимизация эффективности преобразования световой энергии в электрическую;

Медицина и материаловедение: анализ микрорельефа поверхности искусственных суставов, характеристика поверхностных свойств наноматериалов и др.

II. Ключевые факторы выбора ступенчатого измерителя

Выбор подходящего ступенчатого измерителя должен осуществляться с учётом реальных потребностей, при этом особое внимание следует уделить следующим аспектам:

1. Степень автоматизации: соответствие требованиям производственной эффективности

Технология «Цзэюй» предлагает три типа моделей серии JS: ручные (JS10C), полуавтоматические (JS100C/200C/300C) и полностью автоматические (JS2000C/3000C), охватывающие различные производственные сценарии:

Ручной тип (JS10C): подходит для небольших партий и высокоточных ручных операций, например, для фундаментальных исследований в лаборатории. Толщина образца — до 50 мм, ход по осям X и Y — 150 мм, повторяемость измерений — не более 0,5 нм; поддерживается активная фокусировка и зонды с разрешением на уровне субмикрометра (радиус кривизны — не более 1 мкм).

Полуавтоматическая модель (JS100C/200C/300C): подходит для проведения измерений в среднем объёме; оснащена электроприводными XY‑столами и поворотным столом (модели JS200C/300C поддерживают 8‑дюймовые и 12‑дюймовые пластинки), что обеспечивает более высокую производительность. Например, у образцового стола модели JS200C ход составляет 240 мм, а отклонение повторяемости — не более 0,5 нм, что делает его пригодным для многопозиционного измерения 8‑дюймовых пластин.

Полностью автоматическая модель (JS2000C/3000C): предназначена для массового серийного производства, оснащена интегрированной системой транспортировки пластин EFEM и поддерживает безлюдный контроль. Длина одного сканирования — не более 55 мм, толщина пластины — не более 50 мм; производительность — не менее 10 пластин в час (при обработке одной стороны — не менее 5 точек). Является оптимальным выбором для линий производства полупроводников.

2. Точность измерений и диапазон измерений: соответствует требованиям к микроскопической морфологии

Ключевые параметры шагомера включают максимальный диапазон высоты ступеней, вертикальное разрешение, повторяемость и др.:

Требования к высокой точности (например, измерение ступеней атомного уровня, анализ напряжений в тонких пленках): предпочтительно выбирать модели с повторяемостью ≤0,5 нм и вертикальным разрешением 0,05 нм (например, полностью автоматическую модель JS2000B), совместно с технологией датчиков LVDT, что обеспечивает высокую стабильность управления силой и перемещениями.

Крупногабаритные образцы (например, 12‑дюймовые пластины и толстоплёночные материалы): необходимо учитывать верхний предел толщины образца (серия JS компании Zeyou поддерживает толщину до 50 мм) и ход по осям X и Y (полуавтоматическая модель JS300C обеспечивает ход 320 мм), чтобы избежать влияния ограничений размеров образца на процесс измерения.

3. Расширяемость функций: поддержка разнообразных видов анализа

Серия JS от Zeyou поддерживает такие функции, как настраиваемый режим измерений, статистический анализ SPC (анализ тенденций по партиям данных) и 3D‑сканирование (создание цветных карт рельефа поверхности), что позволяет удовлетворить потребности — от базового контроля до глубокого анализа данных. Например, в полупроводниковой отрасли функция 3D‑сканирования позволяет быстро выявлять поверхностные углубления или дефекты после процесса CMP и оценивать стабильность технологического процесса.

4. Услуги и затраты: снижение порога доступа к использованию

Компания «ZEPTOOLS» предлагает преимущества отечественной замены — собственные уникальные технологии, круглосуточную техническую поддержку и бесплатное обучение на месте, что позволяет снизить первоначальные затраты малых и средних клиентов, одновременно обеспечивая баланс между производительностью и экономической эффективностью.

III. Серия JS компании ZEPTOOLS: новый эталон отечественных высококлассных ступенчатых профилометров

Являясь отечественным образцом высококлассного ступенчатого измерителя, разработанного на основе собственных научно‑технических разработок, серия JS компании «ZEPTOOLS» благодаря таким ключевым технологиям, как двойная система датчиков LVDT (обеспечивающая одновременно контроль силы и перемещения), монолитная гранитная конструкция (обеспечивающая высокую стабильность) и алмазный зонд (позволяющий проводить измерения с минимальным повреждением образца), добилась прорыва в области отечественного производства микронных и нанометровых измерений. Полный ассортимент продукции — от ручных до полуавтоматических и полностью автоматических моделей — адаптируется к самым разнообразным сценариям: лабораторным исследованиям, контролю качества на производственных линиях, научным и исследовательским проектам, что делает её универсальным решением в сфере прецизионных измерений.

При выборе ступенчатого прибора необходимо комплексно учитывать требования к автоматизации, точности, свойства образцов и стоимость обслуживания. Серия JS компании Zeptools, благодаря своим технологическим возможностям, охватывающим все сценарии применения, а также преимуществам локализованного сервиса, уже стала предпочтительным решением в таких областях, как полупроводниковая промышленность и материаловедение. Если вам необходимы дополнительные сведения о технических характеристиках продукции или индивидуальные решения, пожалуйста, свяжитесь с компанией Zeptools (официальный сайт: www.zeptools.cn). ; электронная почта: support@zeptools.cn), чтобы получить профессиональные технические консультации и услуги пробной версии.