Das Sondenprofiler berührt die Probenoberfläche mit einer physischen Sonde und misst mikroskopische Profile mit hoher Genauigkeit. Das Kernprinzip besteht darin, dass die Sonde (normalerweise Diamantmaterial, Krümmungsradius 50 nm-25 μm optional) bei der Oberflächenschrebung der Probe eine vertikale Verschiebung der Sonde erzeugt, und ein Verschiebungssensor (wie piezoelektrische Keramik oder Laserinterferenz) die mechanische Verschiebung in ein elektrisches Signal umwandelt, das dreidimensionale Kontur nach Vergrößerung und Filterung rekonstruiert. Diese Technologie ermöglicht eine vertikale Auflösung von 0,1 nm und eine horizontale Auflösung von 0,05-0,2 μm mit einem Messbereich von bis zu 55 mm und eignet sich für Szenarien wie Wafer-Filmdicke, Metalloberflächenrauheit und andere.
Der Einfluss auf die Präzision kann in folgende Kerndimensionen zusammengefasst werden:
Sondenparameter
Radius: Der Radius ist zu klein (z. B. < 1 μm), um die horizontale Auflösung zu erhöhen, aber leicht zu verschleißen und weiche Materialien zu kratzen (z. B. Photogravur, Aluminiumfilm); Ein zu großer Radius reduziert die Auflösung.
Messkraft: muss auf der Mikrowellengebene (in der Regel 2-5mg) kontrolliert werden, kann die Kraft der Versammlung zu einer Oberflächenverformung des weichen Materials führen, und eine kleine Kraft kann einen schlechten Kontakt auslösen. Hochleistungsgeräte verwenden ein Kraftrückkopplungssystem, um den Druck dynamisch anzupassen.
Gerätekalibrierung und Bewegungssteuerung
Kalibrierungsfehler: Die hohe Wiederholbarkeit der Stufen muss regelmäßig mit Standardproben (z. B. 1 μm Stufen) überprüft werden (<4Å erforderlich).
Scangeschwindigkeit: Eine zu hohe Geschwindigkeit (> 1 mm/s) kann die Sonde von der Oberfläche lösen oder kinetische Messkraft erzeugen, während eine zu langsame Geschwindigkeit die Effizienz beeinträchtigt. Die typische Optimierungsgeschwindigkeit beträgt 0,1-0,5 mm/s.
Genauigkeit der Tragstelle: Überflacher Scantisch und piezoelektrokeramischer Antrieb sorgen dafür, dass die X/Y-Verschiebung < 0,1 μm ist.
Umwelt- und Betriebsfaktoren
Temperatur und Feuchtigkeit: Temperaturschwankungen (>±1 °C) oder Feuchtigkeitsänderungen (>±10 % RH) können thermische Ausdehnung oder elektrostatische Störungen verursachen und müssen in einer thermostatischen und feuchtigkeitsstativen Kammer (16-25 °C/30-40 % RH) betrieben werden.
Probenbehandlung: Die Oberfläche muss frei von Ölverschmutzung gereinigt werden und die Messrichtung sollte senkrecht zur Bearbeitungsstruktur liegen, um Richtungsfehler zu vermeiden.