随着电子产品的高集成度和高性能化的发展,部件表面的光滑程度要求越来越高,计算机硬盘和大规模集成电路要求盘片或晶片表面具有纳米级面型精度,埃级（盘片）表面波纹度和粗糙度,并且要求可以快速、精确检测出其外观轮廓。本文采用双频激光外差干涉仪测量系统,其中的预置点设定过程最为关键。在研究国内外对于纳米检测技术的基础上,本文基于双频激光探针扫描测量系统的三个模块,分别为双频激光扫描探针模块、数据处理模块和三维扫描工作台模块。介绍了双频激光扫描探针测量系统的原理、组成及其各个子系统的基本结构,其中对预置点的判断依据进行了重点阐述。本文介绍了三维扫描系统的设计方案,包括驱动方式及元件、微位移输出方式等。采用有限元方法对Z向驱动核心装置进行了仿真,并对其中设计方案的选取进行了优化。通过实验测量了Z向驱动装置的测量稳定性及误差。实验过程中通过对Z向驱动电压的控制改变探针-样品间的距离,在此基础上进行了Z向扫描台的电压-位移关系重复性实验,结果表明其重复测量的方差小于0.01908),Z向扫描台电压-位移关系线性度良好。通过非线性有限元仿真的方式分析了双频激光扫描探针模块和三维扫描工作台模块中探针与样品接触的动力学模型。仿真结果表面探针的基频振幅可以表征样品表面的形貌,二倍频振幅可以作为判断探针与样品间接触特征的依据,据此研究了针尖半径和驱动力变化对探针谐波振幅的影响,从仿真结果可以看出,随着针尖半径和驱动力的改变其基频和二倍频都呈近似线性变化。利用搭建好的双频激光扫描探针模块对探针与样品接触进行实验研究,实验结果表明,在Z向微动距离达到62.9nm后振动探针与样品接触,且驱动电压位移值与探针二倍频振幅幅值呈近似线性关系。据此,探针预置点对应Z向微动距离可以设置在62.9nm-67.6nm之间。结合仿真与实验结果表明测量系统可进行微纳米级样品形貌特征的检测。