KLAプローブ段差計「プローブ接触走査+センサフィードバック」技術に基づいて、プローブとサンプル表面を接触させて走査し、高精度センサのリアルタイムフィードバック変位変化と結合して、ナノメートル級からミクロン級までの階段高さ、表面形態及び応力の2次元/3次元測定を実現する。次に、その動作原理の詳細な解析を示します。

コアの動作原理：

プローブ接触と走査

プローブ設計：ダイヤモンド材質プローブを採用し、針先半径は0.7μm以下に細く、高い横方向分解能を確保することができる。プローブは極めて軽い力（0.03 ~ 50 mg）で試料表面に接触し、軟質または脆性材料（レジスト、シリコンウエハなど）を損傷しないようにする。

走査方式：試料台或いはプローブがX-Y平面で等速移動することにより、プローブは表面に沿って時間切れになり、表面の微視的な起伏（例えば段差、粗さ）によりZ軸方向の変位が生じる。

センサフィードバックと変位測定

LVDCセンサー技術：KLA Pシリーズ階段計（例えばP-7、P-17）は低電圧差動容量（LVDC）センサーを採用する。プローブ運動は薄い金属ブレードを2つのキャパシタプレート間で移動させ、キャパシタ変化をもたらし、この変化は電気信号に変換され、リアルタイムでフィードバック変位される。

利点：LVDC設計品質が小さく、羽根の線形運動、ヒステリシスと摩擦を最低に下げ、垂直方向0.01Å（0.001 nm）級分解能と全垂直範囲内の高精度測定を実現する。

力制御：LVDT（線形可変差動変圧器）センサーを通じてばね形変数を検出し、プローブ圧力を正確に制御し、一定力スキャンを確保し、測定の一致性を高める。

データ処理と3 Dレンダリング

高さ格子収集：複数の走査線のZ軸データのつなぎ合わせは密集した「高さ格子」を形成し、サンプル表面の全域をカバーする（例えばP-17は200 mm走査プラットフォームをサポートし、つなぎ合わせる必要はない）。

3 D形態再構築：ソフトウェアは高さデータをカラー3 D画像または等高線図にレンダリングし、段差エッジ、スクラッチ、突起などの表面特徴を視覚的に表示し、断面/線データ抽出をサポートする。