晶圓表面形貌及臺階高度測量方法

晶圓在加工過程中的形貌及關鍵尺寸對器件的性能有著重要的影響，而形貌和關鍵尺寸測量如表面粗糙度、臺階高度、應力及線寬測量等就成為加工前后的步驟。以下總結了從宏觀到微觀的不同表面測量方法：單種測量手段往往都有著自身的局限性，實際是往往是多種測量方法配合使用。此外，除表面形貌和臺階測量外，在晶圓制程中需要進行其他測量如缺陷量測、電性量測和線寬量測。通過多種測量方式的配合，才能保證器件的良率和性能。

半導體晶圓表面形貌的測量可以直接反映晶圓的質量和性能。通過對晶圓表面形貌的測量，可以及時發現晶圓制造中的問題，比如晶圓的形貌和關鍵尺寸測量如表面粗糙度、臺階高度、應力及線寬測量等，這些因素都會直接影響晶圓制造和電子元器件的質量。以下是幾種晶圓表面形貌及臺階高度的測量方法：

1、光學3D表面輪廓儀

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

針對半導體領域大尺寸測量需求，SuperViewW3型號配備兼容型12英寸真空吸盤，一鍵測量大尺寸微觀三維形貌。

SuperViewW3

半導體領域專項功能

1.同步支持6、8、12英寸三種規格的晶圓片測量，并可一鍵實現三種規格的真空吸盤的自動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測量功能，能夠一鍵測量數十個小區域的粗糙度求取均值；

3.具備晶圓制造工藝中鍍膜臺階高度的測量，覆蓋從1nm~1mm的測量范圍，實現高精度測量；

2、共聚焦顯微鏡

VT6000共聚焦顯微鏡以轉盤共聚焦光學系統為基礎，是以共聚焦技術為原理的光學3D表面形貌檢測儀。不同的是，SuperViewW系列光學3D表面輪廓儀擅長亞納米級超光滑表面的檢測，追求檢測數值的準確；VT6000共聚焦顯微鏡更擅長微納級粗糙輪廓的檢測，能夠提供色彩斑斕的真彩圖像便于觀察。

有圖晶圓

3、CP系列臺階儀

CP系列臺階儀是一款超精密接觸式微觀輪廓測量儀器。它采用了線性可變差動電容傳感器LVDC，具備超微力調節的能力和亞埃級的分辨率，同時，其集成了超低噪聲信號采集、超精細運動控制、標定算法等核心技術，使得儀器具備超高的測量精度和測量重復性。

在半導體晶圓制造過程中，能夠測量樣品表面的2D形狀或翹曲：因多層沉積層結構中層間不匹配所產生的翹曲或形狀變化，或者類似透鏡在內的結構高度和曲率半徑。

4、無圖晶圓幾何量測系統

WD4000無圖晶圓幾何量測系統采用高精度光譜共焦傳感技術、光干涉雙向掃描技術，完成非接觸式掃描并建立3D Mapping圖，實現晶圓厚度、TTV、LTV、Bow、Warp、TIR、SORI、等反應表面形貌的參數。

WD4000無圖晶圓幾何量測系統采用白光光譜共焦多傳感器和白光干涉顯微測量雙向掃描技術，完成非接觸式掃描并建立表面3D層析圖像。通過非接觸測量，將晶圓的三維形貌進行重建，強大的測量分析軟件穩定計算晶圓厚度，TTV，BOW、WARP、在高效測量測同時有效防止晶圓產生劃痕缺陷，實現Wafer厚度、翹曲度、平面度、線粗糙度、總體厚度變化(TTV)及分析反映表面質量的2D、3D參數。

無圖晶圓厚度、翹曲度的測量

無圖晶圓粗糙度測量

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

在半導體制造過程中，晶圓的制備和加工是一個復雜的過程，其中很多參數和條件都會對晶圓的表面形貌產生影響。通過合理運用專業檢測設備對晶圓表面形貌進行測量，可以了解到這些參數和條件的變化對晶圓的影響程度，從而優化制造過程，提高晶圓制備的穩定性和一致性，減少晶圓的不良品率。