國 立 臺 灣 師 範 大 學 微 光 機 電 系 統 實 驗 室
表面輪廓儀使用說明書
中華民國九十三年六月 版本 1.0
表面輪廓量測儀使用說明書 版本 1.0
一、目的
使用本實驗室的 Alpha-step 500 Surface Profiler(表面輪廓量測儀)前，
需仔細研讀此操作手冊，包含所有關於適當且安全地操作此機器的一切資 料及使用者和機器的安全。並經由指導教授楊啟榮博士同意，方可使用此 機台。
圖1. Alpha step 500 設備結構圖 二、開機程序（如圖2 所示）
1. 填寫儀器使用記錄表。
2. 打開電腦的電源使電腦自動開機。
3. 打開顯示器螢幕前下方的顯示器開關。
4. 打開電腦螢幕之電源。
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5. 打開 CCD 電源，CCD 電源開關於光學桌下方。
6. 依照燭幕指示按 enter 鍵，Substrate stage 移往它的原來位置並進 行自我測試。
6. 螢幕上方顯示主目錄列，此時機台為待機狀態，如圖 3 所示。
程序3
程序2
程序4
程序1
圖2. 開機程序位置示意圖
其中執行至程序 4（CCD 開關開始後），待電腦螢幕出現機台設定初 始化之畫面，按ENTER，就完成機台初始化之步驟，當螢幕上方出現工 作列時，即可進行機台操作。
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三、編輯Recipe
圖 3. Alpha-step 500 操作工作列示意圖
1. 在任何螢幕下，按 ESC/MENU 可回到主目錄列選項。
2. 選擇工作列中 RECIPE MENU 內之 VIEW/MODIFY 選項，即出 現圖4 所示。
C 參數調整 B 參數調整
A 量測參數調整
圖4. Alpha step 500 之 VIEW/MODIFY 選項示意圖
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一般使用Alpha step 500 時，需要變更之參數為上述三區，以下做一詳細 之說明：
2. A 量測參數調整區，以量測長度與量測速度兩個參數，為最常調整之 參數，如圖4 中之 A 區所示。
Scan Length:量測長度，為試片上欲量測之距離長度。
Scan Speed: 量測速度，為量測時，探針移動之速度。
Scan Time: 量測時間，顧名思意為總量測所需之時間，於調整量 測速度時會隨之變動，做不需調整量測時間。
其他參數請勿更動，若需要請洽儀器管理者。
3. B 參數調整區
此區調整參數，主要功能在於調整垂直方向之量測距離與垂直方向之解 析度，因此只需調整V. Range/Resol 選項，若垂直方向之距離（高度、厚 度）大於13µm，則選用【300µm/25Å】，若低於 13µm 則選用【13µm/1Å】
選項即可，一般在量測表面粗糙度時就是選用【13µm/1Å】。
3. C 參數調整區
此參數區主要用於量測表面形貌或表面粗度時的參數設定，若欲量 測表面形貌參照Raw data 參數設定，或量測表面粗度則參照 Roughness 之參數設家，其說明如下
(1) Raw Data(表面形貌)
Graph : Raw data Long Wave Cutoff: OFF Short Wave Cutoff: OFF Fit & Level : OFF
(2) Roughness(表面粗度)
Graph : Roughness Long Wave Cutoff: 80µm/3mil
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Short Wave Cutoff: OFF Fit & Level : OFF
其中 Long Wave Cutoff 之參數設定為 A 參數調整區中 Scan Length 數值 的 1/4。
4. 其他參數設定請勿更動，若有需求，設洽儀器管理員。
四、載入試片並量測
1. 鍵盤中按 X-Y 或(Z-θ)顯示 Motion Screen，按住【↑】鍵降低 stage table 到最低的位置。
2. 旋轉 Y 軸調整旋扭，將 stage table 往前移。
3. 打開 measurement area door（往上掀），並將試片放在stage table 上。
使用適當的裝卸技巧，以避免對試片造成刮痕和污損。
4. 關上 measurement area door 和旋轉 Y 軸調整旋扭將 stage table 往後 移，並旋轉X，Y 軸，調整旋扭將 Stage table 移動至掃瞄機中間。
5. 在鍵盤中按住【↓】不放，升高 stage table 和試片的位置並降低探針，
直到可以在螢幕上看到試片為止。
6. 若按住【↓】鍵時 Z 軸的座標沒有改變，此時可以確定探針和試片的 表面是接觸。
7. 輕按一下【↑】鍵縮回掃瞄探針，旋轉 X 轉調整旋鈕可將 stage table 和試片左右移動；旋轉軸調整旋扭可將stage table 和試片前後移 動，進而尋找所要掃瞄的區域。
8. 用手旋轉 stage table, 將試片調整到所要的角度，如圖 5 所示。
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變焦旋鈕
X 軸 Y 軸
圖5. 試片調整平台實體示意圖
9. 利用量測區域後方、掃瞄機護蓋右側的變焦旋鈕（順時轉為放大，
反之縮小），先用低倍率以快速找到所要的試片區域，再利用高倍 率來進行精準的起始掃瞄位置的定位。
10. 完成編輯 Recipe 和載入試片的動作後，按 START 鍵即可開始掃瞄，
在任何時候按STOP 鍵可停止掃瞄。
使用注意事項：
1. 為了避免對掃瞄探針造成可能的傷害，在載入和卸除試片前，永遠 將stage table 降到最低的位置。
2. 為了避免對掃瞄探針造成可能的傷害，在移動 stage table 前，探針 應該縮回。
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五、分析試片外型資料
1. 如果所量測的表面和掃瞄的路線不平行，則出現在掃瞄畫面的軌跡 將不會水平，可藉由Alpha-Step 500 提供的軟體來調整。
(1) 如果掃瞄的軌跡不是水平的，按 LEVEL 鍵。此時在 Data Screen 將會出現各兩條垂直線，並標示著L(left)和 R(right)的紅色點 線，此即為調整水平游標(Leveling Cursors)。
(2) 首先移動左游標，用方向鍵或軌跡球移動左游標到想要的位 置，並按上方向鍵拉出另一條標示著L 的紅色點線。
(3) 按空白鍵後可移右游標。相同地，用方向鍵或軌跡球移動右游 標到想要的位置，並按上方向鍵拉出另一條標示著R 的紅色點 線。
(4) 快速地按兩下空白鍵後可同時移動左、右游標。相同地，用方 向鍵或軌跡球移動左、右游標到想要的位置。
(5) 若將兩組 R、L 虛線移至適當位置後，按 LEVEL 或 F3 即可調 整軌跡水平。
(6) 如果有需要，可同時按倒退鍵和 LEVEL 鍵取消調整軌跡水平，
並回到尚未調整前的軌跡。
2. 測量外型
(1) 將量測游標定位：藉由兩個量測游標（measurement cursors）可 同時進行水平和垂直的量測，量測游標和調整水平游標類似。
(2) 用方向鍵或軌跡球移動左游標到想要的位置，並按上方向鍵拉 出另一條標示著L 的藍色虛線，如圖 6 所示。
(3) 快速地按兩下空白鍵後可同時移動左、右游標。相同地，用方 向鍵或軌跡球移動左、右游標到想要的位置。
(4) 左、右游標之間的距離即為所要的取樣長度 3. 讀取資料
(1) 完成資料之修整後，電腦將自動進行掃瞄資料的計算，並將所得的
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結果顯示在Data Screens 之Summary Box 內，如圖6所示。以下分 別介紹其意義：
藍色校準線 Summary Box
圖6. 表面輪廓儀量測結果圖
1. Ra.：從中心線到Roughness profile 的高度的平均值。中心線的定 義為在此線上profile 所形成的面積等於在此線下所形成的面積。
2. Height：左、右游標之間的垂直高度差。
3. Width：左、右游標之間的水平距離。
4. Ht：左、右游標之個別垂直高度。
5. Pos：左、右游標之個別水平位置。
6. Lev：調整水平游標（Leveling cursors）之個別水平位置。
7. Length：掃瞄的總長度。
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8. Speed：掃瞄的速度。
9. Direction：掃瞄的方向。
10. Repeats：掃瞄的重複次數
11. Sty Force：探針掃瞄時所需要的力。
12. Radius：掃瞄區域的半徑。
13. LW Cutoff：Long Wave Cutoff，長波過濾器。
14. SW Cutoff：Short Wave Cutoff，短波過濾器。
15. Table X/Y：stage table 的座標值。
六、擷取影像
1. 在螢幕顯示出卻擷取影像之圖形時，按下鍵盤中的Print screen鍵 或同時按下<CTRL>+<ALT>+<T>，就可擷取該畫面。
2. 在任何螢幕下，按ESC/MENU 回到主目錄列選項。選擇EXIT 內 之TO DOS 後按enter鍵，到DOS 操作系統。
3. 在C:\TENCOR>的提示符號下，進入擷取程式所在目錄 C:\FIGURE>，
如C:\>cd..
C:\>cd figure
4. 在C:\FIGURE>的提示符號下，確認擷取影像檔案，如若擷取四張 影像，在C:\FIGURE>目錄下的最後四個檔案即是所要擷取的資 料。
5. 在C:\FIGURE>的提示符號下，鍵入COPY指令，將擷取資料複製 到A槽磁片中。
如 C:\FIGURE>copy . a:\
6. 在確認複製到磁片中的資料正確無誤時，在C:\FIGURE>的提示符 號下，鍵入DEL指令，刪除已複製的擷取資料。如C:\FIGURE>del . 7. 在C:\FIGURE>的提示符號下，鍵入RUN 回到Surface Profiler 主
程式。
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七、關機程序
1. 鍵盤中按 X-Y 或(Z-θ)顯示 Motion Screen，按住【↑】鍵降低 stage table 到最低的位置。
2. 打開 measurement area door 和旋轉 Y 軸調整旋扭將 stage table 往 前移，並旋轉X，Y 軸，調整旋扭將 Stage table 移動至易取出試 片之位置。
3. 取出試片後，旋轉 X，Y 軸，使 Stage table 回復至中心位置(原始 位置)。
4. 在主目錄列選項，選擇 EXIT 內之 Shut down 鍵。
5. 關閉電腦的電源使電腦關機。
6. 關閉顯示器螢幕前下方的顯示器開關。
7. 關閉電腦螢幕之電源。
8. 關閉 CCD 電源，CCD 電源開關於光學桌下方。
9. 填寫儀器使用記錄表上之關機時間。
