半导体检测自动化成像系统

半导体检测要求极高的精度和可靠性，因为最微小的缺陷都会影响芯片性能。 

由于晶圆特征尺寸以纳米为单位，检测系统必须具备亚微米级精度、稳定的重复性和精准定位能力。 

先进的成像技术结合振动控制，是有效检测缺陷的关键。自动化这些流程不仅能提升精度，还能提高效率，减少人为失误，并为大批量生产增加吞吐量。 

可采用多种成像模式，典型应用包括： 

检测表面缺陷： 

• 明场与暗场显微镜 
• 原子力显微镜 
• 共聚焦显微镜 

观察晶圆内部结构： 

• 红外显微镜 
• 短波红外成像 

半导体检测面临的挑战 

在不牺牲速度的前提下，实现晶圆的纳米级精确成像 

尽管半导体晶圆的细节微小，但晶圆本身尺寸庞大——直径可达300毫米（12英寸）。成像系统必须能够快速移动样品以覆盖整个区域，同时提供亚纳米级分辨率。 

重量是另一项挑战。成像时晶圆通常安装在载体、盒式托架、真空吸盘或环境保护罩中，这些装置会增加额外重量。进行高分辨率成像时，某些设备（如重型物镜）可能直接安装在载物台上。综合重量常达数千克。

Prior Scientific解决方案： 

ProScan H112电动平台搭配Queensgate WP120A单轴晶圆压电平台 

Queensgate WP120A压电晶圆平台可承载300毫米晶圆，Z轴行程范围达120微米，重复定位精度为5.5纳米。该系统兼容Prior的H112大型电动载物台，其XY轴行程达302毫米。H112采用2毫米滚珠丝杠实现高速运行，并搭载智能扫描技术（IST）以提升线性度与精度。

High-load, high-accuracy piezo z-stages from Queensgate

The NPS-X-60D, NPS-X-100D, and NPS-Z-250B are high-load nanopositioning piezo stages. When configured for vertical travel (Z-axis), they precisely position and hold the heavy optical assemblies used for semiconductor inspection.  

Flexure guidance and low-noise capacitive sensors ensure precise positioning and stability. Learn more about Queensgate’s solutions for semiconductor and hard disk inspection.

来自Queensgate的高负载、高精度压电Z轴平台 

NPS-X-60D、NPS-X-100D及NPS-Z-250B系列为高负载纳米级定位压电平台。当配置为垂直行程（Z轴）时，可精确定位并稳固承载用于半导体检测的重型光学组件。 

柔性导轨与低噪声电容式传感器确保了精准定位与稳定性。

了解更多关于Queensgate为半导体和硬盘检测提供的解决方案   

OpenStand-L：大尺寸显微镜平台 

由于每家半导体工厂都具有独特性，通常需要一套完整的定制化检测系统。OpenStand-L采用模块化设计，兼容Prior的大尺寸电动载物台及其他组件；可与Queensgate的压电纳米定位载物台配合使用；并支持多种第三方集成方案。

保持晶圆表面全局聚焦精准 

硅晶圆并非完全平整，其厚度可能存在差异——这种差异既可能源于晶圆内部，也可能因图案化过程中形成的凸起结构所致。成像系统在检测过程中需要持续重新聚焦，这可能导致整个流程效率降低。 

Prior Scientific解决方案： 

PureFocus850与PureFocus690激光自动对焦系统 

PureFocus可实时适应不平整表面或不稳定反射率——例如硅晶圆表面。其线性模式通过在整个视野范围内平均对焦值，确保工业样品的稳定性。 

当样品具有多层反射结构时，该系统通过界面检测识别技术锁定正确表面，从而避免耗时的重新校准。 

案例研究：采用普瑞科学PureFocus 850自动对焦系统快速扫描碳化硅晶圆 

Environmental factors can compromise measurement stability

The inspection is often carried out under carefully controlled conditions - such as in a vacuum - to eliminate contaminants and reduce optical distortion. Temperature changes affect materials, so it's important to select nanopositioning products with low thermal expansion. Effective vibration control is also essential. 

环境因素可能影响测量稳定性 

检测通常在严格控制的环境中进行——例如真空环境——以消除污染物并减少光学畸变。温度变化会影响材料性能，因此选择低热膨胀系数的纳米定位产品至关重要。有效的振动控制同样不可或缺。

Prior Scientific Solution:

Many Queensgate nanopositioning piezo stages are designed to operate in UHV conditions. Both the Queensgate NPS-XYP-250Q 300 mm Wafer Mask Alignment Stage and WP120A wafer stage operate in high vacuum and have low thermal expansion properties, making them suitable for a wide range of semiconductor applications. 

Prior Scientific解决方案： 

多款Queensgate纳米定位压电平台专为超高真空环境设计。Queensgate NPS-XYP-250Q 300毫米晶圆掩模对准平台与WP120A晶圆平台均能在高真空条件下运行，并具备低热膨胀特性，适用于广泛的半导体应用场景。  

Passive vibration control workstations and optical tables. 

Kinetic Systems offers vibration control for automation and testing equipment. As well as off-the-shelf workstations and control platforms, they work with customers to develop custom products for specific applications in the semiconductor industry. 

被动式振动控制工作站与光学平台。 

Kinetic Systems为自动化及测试设备提供振动控制解决方案。除现成工作站和控制平台外，该公司还与客户合作开发定制产品，满足半导体行业的特定应用需求。