晶圓表面形貌及臺(tái)階高度測(cè)量方法

晶圓在加工過(guò)程中的形貌及關(guān)鍵尺寸對(duì)器件的性能有著重要的影響，而形貌和關(guān)鍵尺寸測(cè)量如表面粗糙度、臺(tái)階高度、應(yīng)力及線寬測(cè)量等就成為加工前后步驟。以下總結(jié)了從宏觀到微觀的不同表面測(cè)量方法：?jiǎn)畏N測(cè)量手段往往都有著自身的局限性，實(shí)際是往往是多種測(cè)量方法配合使用。此外，除表面形貌和臺(tái)階測(cè)量外，在晶圓制程中需要進(jìn)行其他測(cè)量如缺陷量測(cè)、電性量測(cè)和線寬量測(cè)。通過(guò)多種測(cè)量方式的配合，才能保證器件的良率和性能。

半導(dǎo)體晶圓表面形貌的測(cè)量可以直接反映晶圓的質(zhì)量和性能。通過(guò)對(duì)晶圓表面形貌的測(cè)量，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)晶圓制造中的問(wèn)題，比如晶圓的形貌和關(guān)鍵尺寸測(cè)量如表面粗糙度、臺(tái)階高度、應(yīng)力及線寬測(cè)量等，這些因素都會(huì)直接影響晶圓制造和電子元器件的質(zhì)量。以下是幾種晶圓表面形貌及臺(tái)階高度的測(cè)量方法：

1、光學(xué)3D表面輪廓儀

SuperViewW系列光學(xué)3D表面輪廓儀以白光干涉掃描技術(shù)為基礎(chǔ)研制而成，以光學(xué)非接觸的掃描方式對(duì)樣品表面微觀形貌進(jìn)行檢測(cè)。其輪廓尺寸測(cè)量功能支持納米級(jí)別的臺(tái)階高和微米級(jí)別的平面尺寸測(cè)量，包含角度、曲率等參數(shù)；可用于半導(dǎo)體減薄片、鍍膜片晶圓IC的粗糙度、微觀輪廓測(cè)量。

針對(duì)半導(dǎo)體領(lǐng)域大尺寸測(cè)量需求，SuperViewW3型號(hào)配備兼容型12英寸真空吸盤，一鍵測(cè)量大尺寸微觀三維形貌。

SuperViewW3

半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)功能

1.同步支持6、8、12英寸三種規(guī)格的晶圓片測(cè)量，并可一鍵實(shí)現(xiàn)三種規(guī)格的真空吸盤的自動(dòng)切換以適配不同尺寸晶圓；

2.具備研磨工藝后減薄片的粗糙度自動(dòng)測(cè)量功能，能夠一鍵測(cè)量數(shù)十個(gè)小區(qū)域的粗糙度求取均值；

3.具備晶圓制造工藝中鍍膜臺(tái)階高度的測(cè)量，覆蓋從1nm~1mm的測(cè)量范圍，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量；

2、共聚焦顯微鏡

VT6000共聚焦顯微鏡以轉(zhuǎn)盤共聚焦光學(xué)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，是以共聚焦技術(shù)為原理的光學(xué)3D表面形貌檢測(cè)儀。不同的是，SuperViewW系列光學(xué)3D表面輪廓儀擅長(zhǎng)亞納米級(jí)超光滑表面的檢測(cè)，追求檢測(cè)數(shù)值的準(zhǔn)確；VT6000共聚焦顯微鏡更擅長(zhǎng)微納級(jí)粗糙輪廓的檢測(cè)，能夠提供色彩斑斕的真彩圖像便于觀察。

有圖晶圓

3、CP系列臺(tái)階儀

CP系列臺(tái)階儀是一款超精密接觸式微觀輪廓測(cè)量?jī)x器。它采用了線性可變差動(dòng)電容傳感器LVDC，具備超微力調(diào)節(jié)的能力和亞埃級(jí)的分辨率，同時(shí)，其集成了超低噪聲信號(hào)采集、超精細(xì)運(yùn)動(dòng)控制、標(biāo)定算法等核心技術(shù)，使得儀器具備超高的測(cè)量精度和測(cè)量重復(fù)性。

在半導(dǎo)體晶圓制造過(guò)程中，能夠測(cè)量樣品表面的2D形狀或翹曲：因多層沉積層結(jié)構(gòu)中層間不匹配所產(chǎn)生的翹曲或形狀變化，或者類似透鏡在內(nèi)的結(jié)構(gòu)高度和曲率半徑。

5、無(wú)圖晶圓幾何量測(cè)系統(tǒng)

WD4000無(wú)圖晶圓幾何量測(cè)系統(tǒng)采用高精度光譜共焦傳感技術(shù)、光干涉雙向掃描技術(shù)，完成非接觸式掃描并建立3D Mapping圖，實(shí)現(xiàn)晶圓厚度、TTV、LTV、Bow、Warp、TIR、SORI、等反應(yīng)表面形貌的參數(shù)。

WD4000無(wú)圖晶圓幾何量測(cè)系統(tǒng)采用白光光譜共焦多傳感器和白光干涉顯微測(cè)量雙向掃描技術(shù)，完成非接觸式掃描并建立表面3D層析圖像。通過(guò)非接觸測(cè)量，將晶圓的三維形貌進(jìn)行重建，強(qiáng)大的測(cè)量分析軟件穩(wěn)定計(jì)算晶圓厚度，TTV，BOW、WARP、在高效測(cè)量測(cè)同時(shí)有效防止晶圓產(chǎn)生劃痕缺陷，實(shí)現(xiàn)Wafer厚度、翹曲度、平面度、線粗糙度、總體厚度變化(TTV)及分析反映表面質(zhì)量的2D、3D參數(shù)。

無(wú)圖晶圓厚度、翹曲度的測(cè)量

無(wú)圖晶圓粗糙度測(cè)量

單種測(cè)量手段往往都有著自身的局限性，實(shí)際是往往是多種測(cè)量方法配合使用。除表面形貌和臺(tái)階測(cè)量外，在晶圓制程中需要進(jìn)行其他測(cè)量如缺陷量測(cè)、電性量測(cè)和線寬量測(cè)。通過(guò)多種測(cè)量方式的配合，才能保證器件的良率和性能。

在半導(dǎo)體制造過(guò)程中，晶圓的制備和加工是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其中很多參數(shù)和條件都會(huì)對(duì)晶圓的表面形貌產(chǎn)生影響。通過(guò)合理運(yùn)用專業(yè)檢測(cè)設(shè)備對(duì)晶圓表面形貌進(jìn)行測(cè)量，可以了解到這些參數(shù)和條件的變化對(duì)晶圓的影響程度，從而優(yōu)化制造過(guò)程，提高晶圓制備的穩(wěn)定性和一致性，減少晶圓的不良品率。