1 引言

化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）是半導(dǎo)體晶圓制程中核心平坦化工藝，拋光前后晶圓表面微觀粗糙度直接影響后續(xù)光刻、鍍膜等工序良率，是管控制程精度的關(guān)鍵指標(biāo)。傳統(tǒng)接觸式測量易損傷晶圓表層微觀結(jié)構(gòu)，檢測效率偏低，難以適配晶圓量產(chǎn)及精密制程的批量檢測需求。白光干涉三維測量技術(shù)憑借非接觸、納米級分辨率、大面積快速成像的核心優(yōu)勢，可精準(zhǔn)捕捉CMP拋光前后晶圓表面微觀形貌起伏，實(shí)現(xiàn)粗糙度參數(shù)精準(zhǔn)量化，為拋光工藝參數(shù)調(diào)試與制程穩(wěn)定性管控提供可靠數(shù)據(jù)支撐。

2 測量原理與設(shè)備選型

白光干涉測量依托寬帶白光光源干涉成像原理，光源分光后分別投射至晶圓待測表面與儀器標(biāo)準(zhǔn)參考鏡，兩路反射光形成干涉條紋。通過垂直掃描采集全域干涉信號，精準(zhǔn)定位零級干涉峰值位置，解析晶圓表面各點(diǎn)位三維高度數(shù)據(jù)，進(jìn)而核算核心粗糙度參數(shù)。測量設(shè)備選用高精度光學(xué)3D白光干涉儀，搭載高像素成像采集模塊與專業(yè)降噪算法，縱向測量分辨率可達(dá)納米級，適配8英寸、12英寸各類半導(dǎo)體晶圓檢測需求，可規(guī)避環(huán)境輕微振動(dòng)、粉塵等外界干擾，保障測量重復(fù)性與精準(zhǔn)度。

3 具體測量實(shí)施流程

測量前期做好晶圓預(yù)處理，采用無水乙醇無塵擦拭拋光前后待測晶圓，去除表面粉塵、拋光殘留漿料等雜質(zhì)，靜置風(fēng)干后平穩(wěn)固定于儀器防震測量工作臺，規(guī)避位移偏差影響檢測結(jié)果。調(diào)試設(shè)備光學(xué)物鏡焦距與光源參數(shù)，統(tǒng)一拋光前后晶圓測量視場、掃描步長等核心參數(shù)，保證測量條件一致性。先后對CMP拋光前粗加工晶圓、拋光后精加工晶圓進(jìn)行全域掃描采集，實(shí)時(shí)獲取表面三維形貌云圖，通過系統(tǒng)內(nèi)置專業(yè)分析模塊剔除測量噪聲，濾波優(yōu)化原始數(shù)據(jù)，提取Ra算術(shù)平均粗糙度、Rz平均峰谷高度等關(guān)鍵質(zhì)控參數(shù)。全程記錄兩組測量數(shù)據(jù)，對比分析拋光工藝對晶圓表面平整度的改善效果，精準(zhǔn)排查拋光壓力、磨料配比等工藝參數(shù)適配性問題。

新啟航 專業(yè)提供綜合光學(xué)3D測量方案

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打破行業(yè)常規(guī)局限，徹底解決傳統(tǒng)設(shè)備1倍以下物鏡僅能單孔使用、需兩臺儀器分別實(shí)現(xiàn)大視野觀測與高精度測量的痛點(diǎn)。本設(shè)備搭載全新0.6倍輕量化鏡頭，配備15mm超大單幅視野，搭配可兼容4個(gè)物鏡的轉(zhuǎn)塔鼻輪，一臺設(shè)備即可全面覆蓋大視野觀測與高精度測量需求，高效適配晶圓及相關(guān)部件的復(fù)雜檢測場景，無需頻繁切換設(shè)備，大幅提升檢測效率與數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度。

晶圓相關(guān)實(shí)測應(yīng)用圖示

（圖示為CMP研磨碟盤表面金剛石顆粒共面度分析：左側(cè)為放大細(xì)節(jié)圖，右側(cè)為整體共面度分析圖，直觀展現(xiàn)設(shè)備帶圖形的大視野3D測量能力，助力研磨碟盤質(zhì)量管控）

（圖示為裸片晶圓BOW、WARP等形變測量，精準(zhǔn)捕捉晶圓形變數(shù)據(jù)，保障晶圓加工及封裝精度）

晶圓表面粗糙度專項(xiàng)分析

（圖示為CMP拋光后實(shí)測數(shù)據(jù)，精度達(dá)6pm=0.006nm，滿足晶圓超光滑表面檢測需求）

（圖示為CMP拋光后實(shí)測數(shù)據(jù)，Ra=0.96nm，精準(zhǔn)表征晶圓拋光后表面粗糙度，助力拋光工藝優(yōu)化）

（圖示為晶圓背面表面粗糙度實(shí)測數(shù)據(jù)，Ra=0.9μm，適配晶圓背面加工質(zhì)量檢測場景）

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審核編輯 黃宇