致真精密仪器致真精密仪器 (Truth Instruments)

Atom Max
晶圆级多功能原子力显微镜

面向半导体、MEMS 与晶圆制造的 8 英寸晶圆级 AFM 平台。结合正交解耦扫描器、0-360° 扫描角和毫米级高精度定位,实现整片晶圆任意位置的纳米级计量。

晶圆兼容8 英寸
Z 噪声0.05 nm
定位精度1 μm
扫描角0 – 360°
Atom Max 晶圆级 AFM 系统
产品概览

为晶圆计量而生的多功能 AFM

Atom Max 把多功能 AFM 的全部能力(EFM / KPFM / PFM / MFM)搬到 8 英寸晶圆平台上,支持向下兼容 6″、4″ 及片状样品。200 × 200 mm 范围内定位精度达 1 μm,能在整片晶圆上精确切换任意测量点。

面向半导体工艺监控、MEMS 结构表征、功能材料研发等对一致性与重复性要求苛刻的场景,直接替代台式 AFM 的人工定位流程。

晶圆级载台

8 英寸全兼容,向下支持 6″/4″ 及小片样品。

高精度定位

200×200 mm 区域内 1 μm 定位精度,一键跳位。

0-360° 扫描角

任意方向扫描,适配各向异性结构与芯片线路方向。

一体式自动化

自动晶圆定位 / 寻峰 / 进针 / 扫描全流程,无需人工介入。

技术参数

规格与核心技术

扫描范围 (XYZ)100 × 100 × 10 μm
扫描角0 – 360°
Z 线性度0.2%
Z 本底噪声0.05 nm
像素分辨率32×32 – 4096×4096
最大样品尺寸8 英寸晶圆(向下兼容 6″/4″/ 片状)
XY 运动范围200 × 200 mm
XY 定位精度1 μm
自动晶圆定位支持(视觉 + 坐标系统)
常规模式接触 / 轻敲 / 相位 / 抬起
电学模式EFM / KPFM(抬起模式,锁相同步)
磁学模式MFM(抬起模式)
压电模式PFM(接触模式)
选配模式C-AFM / SCM
硬件架构双 FPGA 并行处理
反馈环路最高 100 kHz
锁相放大器内置 2 路,带宽 >1 MHz
同步通道最多 12 通道同步采集
控制软件AtomControl(中英双语 GUI)
分析套件粗糙度 / 截面 / 粒子分析 / PSD / 三维可视化
AI 助手Truth-Seeker(文献 / 方案 / 报告)

大尺寸晶圆载台

原生支持 8 英寸晶圆样品,向下兼容 6″ / 4″ 及片状样品,无需更换载台或夹具。200 × 200 mm XY 运动范围内定位精度 1 μm,使得在整片晶圆上跨区域切换测量点成为一次即可完成的操作。

对于半导体 fab 线和 MEMS 研发场景,这意味着工艺监控、缺陷复测、批次一致性分析都可以在同一台设备上闭环完成,不再依赖昂贵的外部样品切片步骤。

压电载台特写与网格线性度对比

双 FPGA 数字控制器

双 FPGA 硬件级并行架构支持 3 路独立反馈环路、最高 100 kHz 更新率,比传统 DSP 系统快 3–10 倍。内置 2 路 >1 MHz 带宽锁相放大器,为 EFM / KPFM / PFM 提供零延迟同步解调,无需外接 Lock-in。

单次扫描即可同步采集最多 12 个通道 — 形貌、相位、幅度、侧向力、表面电势等一次到位,通道间零相位偏差。

双 FPGA 并行架构示意图

0-360° 任意角扫描

扫描方向可在软件中任意设置 0 – 360°,对于芯片走线、各向异性薄膜、梯度结构等样品,可以主动选择最优扫描角度,获取信噪比最高的图像。

对晶圆级检测而言,这意味着可以沿特定器件轴向测量,避免常规 0°/90° 扫描带来的伪影与方向偏差。

Au-Ti 电极 EFM 扫描 — 自由选择扫描角

一体式自动化工作流

从晶圆上载开始:自动晶圆定位 → 自动激光寻峰 → 自动 PSD 对准 → 自动进针 → 自动扫描 → 自动退针。全流程一键完成,消除操作员差异,是多用户共享设备和批量计量场景的关键。

支持编辑扫描任务队列,一次性定义整片晶圆上的多个测量点,仪器按顺序自动完成。

晶圆定位与自动化扫描工作流
Atom Max 的理由

为什么晶圆厂和 MEMS 实验室选 Atom Max

从量程、精度到自动化,每一项都是为晶圆级检测场景定义的。

8″

原生晶圆兼容

8 英寸晶圆无需切割,支持向下兼容 6″/4″/ 片状样品,一台设备覆盖研发到量产全流程。

1 μm

毫米级精定位

200 × 200 mm 内 1 μm 定位精度,任意点位一键跳转,批次复测与工艺对比无需重建坐标系。

0.05 nm

Z 向本底噪声

0.05 nm 垂直噪声直击晶圆粗糙度测量的严苛要求,沟槽深度、CMP 粗糙度可直接替代白光干涉仪。

360°

任意扫描角

扫描方向在软件中自由选择,沿器件轴向采集可避开常规方向的扫描伪影。

7+

多模式集成

形貌 / EFM / KPFM / PFM / MFM / 相位 / C-AFM — 软件切换,一次装夹完成多物理场表征。

100%

全流程自动化

自动晶圆定位 / 寻峰 / 进针 / 扫描,操作员差异归零,多用户共享设备的最佳选择。

应用案例

实测扫描结果

致真 Atom Max 晶圆级 AFM 在半导体、光伏、磁性材料、压电等领域的真实扫描数据。

晶圆沟槽深度测量 · 轻敲模式
晶圆计量

晶圆沟槽深度 · 轻敲模式

8 英寸晶圆上的深沟槽结构,0.05 nm Z 噪声支持亚纳米级深度测量,直接替代光学干涉仪。

晶圆粗糙度测量 · 轻敲模式
晶圆计量

晶圆粗糙度 · 轻敲模式

CMP 工艺后的硅晶圆表面粗糙度,支持 Ra / Rq / Rz 多参数同时输出。

CZTSSe 薄膜 · KPFM 抬起模式
KPFM

CZTSSe 薄膜 · KPFM 抬起模式

薄膜太阳能电池吸收层的表面电势分布,识别晶粒间电势差异。

Au-Ti 条带电极 · KPFM 抬起模式
KPFM

Au-Ti 电极 · KPFM 抬起模式

金-钛条带电极的表面电势成像,分辨电极与基底的功函数差异。

Au-Ti 条带电极 · EFM 抬起模式
EFM

Au-Ti 电极 · EFM 抬起模式

同一电极样品的静电力成像,与 KPFM 互为补充。

Fe-Ni 薄膜磁畴 · MFM 抬起模式
MFM

Fe-Ni 薄膜磁畴 · MFM 抬起模式

软磁薄膜的磁畴结构成像,两遍扫描无干扰分离形貌与磁信号。

PbTiO₃ · PFM 接触模式
PFM

PbTiO₃ · PFM 接触模式

压电材料的垂直压电响应幅度成像,精确反映铁电畴结构。

SiC 晶须 · 轻敲模式
形貌

SiC 晶须 · 轻敲模式

第三代半导体材料的形貌成像,分辨单根晶须的表面细节。

性能验证

晶圆级规格,产线级数据。

0.05 nm
Z 本底噪声
8″
原生晶圆
100 kHz
反馈速率
12 路
同步通道
精选
论文
Nat. Commun. · 2025 清华 / 哈工大 — Observation of switchable polar skyrmion bubbles in van der Waals CuInP₂Se₆ (PFM)
Nature · 2020 复旦大学 — Enhanced ferroelectricity in ultrathin HfO₂ films grown directly on silicon (PFM)
Appl. Phys. Lett. · 2026 广东工业大学 — Topological Hall effect in antiferromagnetic skyrmion systems (MFM)
Int. J. Hydrogen Energy 辽宁科技大学 · 洁净能源与燃料化学研究所 — In-situ light-assisted KPFM on photocatalytic H₂ evolution
软件与控制

AtomControl

AtomControl 三维表面可视化
中英双语实时控制

中英文 GUI,晶圆全图显示、实时形貌预览、自动逼近状态,支持队列式多点位扫描任务管理。

发表级分析软件

Ra/Rq/Rz/Sa/Sq 粗糙度(ISO/ASME)、截面高度、粒子统计、PSD、三维可视化,支持出版级导出。

Truth-Seeker AI

自研 AI 引擎,支持文献检索、实验规划、自动化图像分析和结构化报告生成。

常见问题

常见问题

不需要。Atom Max 原生支持 8 英寸完整晶圆,无需切割或额外夹具。向下兼容 6″、4″ 及片状样品,一台设备覆盖研发到量产。
200 × 200 mm 全行程范围内实现 1 μm 定位精度。自动晶圆对准使用视觉 + 坐标系统,任意测量点一键跳转,批次复测无需重建坐标系。
可以。除常规形貌模式外,支持 EFM、KPFM、PFM、MFM,选配 C-AFM / SCM。所有模式共享晶圆级载台,一次装夹即可完成多物理场表征。
可以。系统专为工厂环境设计,兼容洁净室手套箱安装。全封闭晶圆通道在自动化操作过程中最大限度降低污染风险。
全流程自动化:自动晶圆定位 → 自动激光寻峰 → 自动 PSD 对准 → 自动进针 → 自动扫描 → 自动退针。支持编辑扫描任务队列,一次性定义多个测量点,仪器无人值守依次完成。

致真精密仪器(Truth Instruments) 制造 — 2019 年成立于青岛,北京、杭州设研发中心,国家级"专精特新小巨人"企业。51% 员工投入研发,持 70 项专利 与 31 项软件著作权。设备覆盖清华、北大、复旦、浙大、中科大、哈工大、中科院物理所、西湖大学等 49+ 研究机构,并服务中芯国际、西部数据、歌尔、华大基因等产业客户。

国家级"小巨人" 70 专利 · 31 软件著作权 51% 研发人员 49+ 研究机构 5,500 m² 生产基地
应用亮点

全尺寸晶圆实测验证

Atom Max 在 8 英寸晶圆上实测 225 nm 沟槽深度,Z 噪声仅 0.05 nm,无需切片。200×200 mm 电动载物台配合 1 μm 定位精度,可实现多点晶圆面内 CMP 与刻蚀均匀性映射。
CZTSSe 薄膜太阳能电池 KPFM 成像与 Au-Ti 条带电极 EFM 表征——Atom Max 的多模式能力不仅限于形貌,更可在大尺寸基底上进行纳米级功能电学特性测量。
8–12 周交付定制配置交期
上门安装调试工程师到场安装 + 校准
48 小时技术响应2 个工作日内响应
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