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PicoStation 高速多模式3D光学轮廓仪

所属栏目:泛半导体

发布时间:2025-06-16

关注度:317次

简单介绍:PicoStation 3D光学轮廓仪通过白光干涉技术实现0.01nm分辨率与毫秒级扫描,专为半导体封装(如3D IC)和晶圆检测设计,支持台阶高度、粗糙度及翘曲度分析。高速压电扫描+GPU并行计算,比传统设备效率提升50%,已应用于3nm工艺节点质量控制。

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产品简介

PicoStation高速多模式3D光学轮廓仪拥有白光干涉、无极自动变焦和膜厚测量三种测量模式,支持自由切换。白光干涉测量模式适用于光滑表面和超高精度精度测量场景,无极自动变焦模式适用于粗糙表面、大斜率、曲面和沟槽轮廓测量,膜厚测量适用于纳米级膜厚厚度测量。


基于高速压电扫描技术和GPU并行图像计算,PicoStation最快可在几百毫秒内获取样品表面数据,垂直分辨率可达0.1nm,测量精度1nm。PicoStation拥有非接触式无损测量、高分辨率、测量区域宽和效率高等特点。PicoStation提供多种配置的3D光学轮廓仪和开发版测量头,广泛应用于半导体前后道检测,PCB工艺,微纳制造,阳极氧化工艺,盖板喷砂工艺,光学加工等场景,为科研和制造提供符合ISO25178/ISO 4287国际标准的表面粗糙度、平面度、台阶高度、曲率半径和表面体积面积等参数。


产品特点

快速上手,流畅操作体验

PicoStation配备的软件简单易用,提供优秀的客户操作体验。即使是面向初次使用的用户,仅需简单配置几步即可快速上手测量。PicoStation还提供批量测量和宏处理功能,方便测量批次样品,保证结果的一致性。

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高精度,可追溯

PicoStation利用光波的干涉效应进行测量,干涉条纹的形成是由光程差在亚波长级别的变化引起的,通过分析干涉条纹的包络来定位光程差的零点,配合亚像素级别的插值,垂直分辨率可以最高可达0.01nm.

PicoStation的横向分辨率是由干涉物镜的数值孔径(NA)和测量光的波长(λ)决定的,使用高NA值干涉物镜(最高0.8)和短波长光源,配合亚像素算法,PicoStation的横向分辨率最高可达0.08μm。

干涉物镜的NA值决定最大可测量的样品角度,选用大NA值干涉物镜可测量最大53.1°倾角的光滑表面,测量粗糙样品局部倾角可接近90°

环境噪声对测量结果的精度和重复性影响很大,PicoStation配备气浮隔振平台,自有频率低于1.5Hz,能有效隔绝1.5Hz以上的环境噪音,保证测量结果准确。也可选配主动隔振台,利于输出更高精度的检测结果。

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一秒出图,快如闪电

PicoStation采用的压电纳米平台基于微纳柔性机构和压电执行器实现超高分辨力纳米Z向垂直扫描,通过高性能纳米伺服系统实现闭环控制,具有亚纳米级运动分辨率、纳米级运动精度和高速、高动态轨迹扫描功能,最高Z向扫描速率80um/s。相比于传统的基于电容位移传感器和机械杠杆扫描的方式,PicoStation的压电扫描方式快10-20倍。

采用CUDA架构的英伟达RTX4060 GPU可以提供15.1万亿次浮点运算每秒计算能力在对同一组干涉图进行三维重建时,相比传统计算方式速度快10倍。PicoStation对10微米高度的样品做垂直扫描仅在1秒内即可完成,传统计算方法需10秒以上,极大降低等待时间,显著提升测试效率。

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多模式切换,一机多测

白光干涉是利用光干涉原理测量光程差而确定表面轮廓的高精度测量模式。宽光谱白光光源经分光棱镜后分别照射样品表面和参考镜,两束反射光由于存在光程差而产生干涉现象。通过解析干涉条纹即可获取表面的高度信息。

白光干涉主要有VSI(垂直扫描干涉)和PSI(相移干涉)两种测量模式。VSI模式通过压电平台记录不同高度处的干涉条纹变化,通过解析干涉信号的最大包络位置(干涉信号对比最大处)确定样品表面各点的高度。PSI模式利用傅里叶变换或相位提取算法直接计算每个点的干涉条纹相位,从而重建样品表面高度。VSI垂直分辨率可达0.1nm,适合粗糙表面和大行程形貌分析;PSI垂直分辨率可达到0.01nm,适合超光滑表面和高精度的纳米级形貌分析。

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变焦测量是通过垂直扫描将连续的位于焦点处的信号叠加形成的完整表面形貌数据,适用于测量粗糙表面和大倾斜角度的样品。

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基于光的干涉现象,利用薄膜表面和底面多次反射形成的干涉条纹,结合光谱分析推算出薄膜的厚度。这是一种非接触式、快速且精确的光学测厚方法,广泛用于半导体、光学和材料科学等领域。

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强大分析功能

  • 台阶高度和轮廓分析

  • 表面粗糙度

  • 曲率半径、面积和体积

  • 翘曲度和平面度

  • 模板和批处理

  • 公差、统计和报告



研发、品控和在线测量

新产品研发和工艺研发面临新材料和新测试流程的挑战,PicoStation提供多模式的测量和分析解决方案,以应对任何可能出现的样品特性,包括粗糙和光滑表面,低反射率表面等。

PicoStation提供批处理和模板分析功能,可利用测量和分析模板对批量的样品进行测量,并可设置公差,统计结果支持输出PDF和excel表格,提供可追溯的品质管理流程。

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规格参数


型号PicoStation WLI100PicoStation DualPicoStaion 3XPERTPicoStation SDK
测量模式白光干涉白光干涉&变焦白光干涉&变焦&膜厚白光干涉
Z向测量范围10mm(压电量程100μm,200μm选配)
Z向测量速度≥50μm/s
膜厚测量范围--50nm - 100μm(由物镜和样品特性决定)-
垂直分辨率0.1nm
水平分辨率0.2μm - 1.87μm
台阶高度重复性0.1% 1σ
台阶高度准确性0.5%
粗糙度RMS重复性0.01nm
支持样品反射率5% - 100%
干涉物镜10x(2.5x,20x,50x,100x可选)
光学Zoom1.0x(0.75x、2x可选)
光源白光LED光源(提供单色LED光源选择)
相机分辨率1360*1024
XY运动范围-100x100mm自动100x100mm自动(最大400x400mm可选)-
Z轴调整50mm
倾斜调整角度±5°手动
XY台面大小-300x300mm300x300mm-
最大承重-2kg2 - 10kg-
尺寸外观-600x600x730mm270x200x430mm
总重量80kg90kg-10kg
隔振被动型1.5Hz(主动型隔震台可选)
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