從硅晶圓的制備到晶圓IC的制造，每一步都對工藝流程的質(zhì)量有著嚴(yán)格的管控要求，作為產(chǎn)品表面質(zhì)量檢測儀器的光學(xué)3D表面輪廓儀，以其高檢測精度和高重復(fù)性，發(fā)揮著重要的作用。

中圖儀器SuperViewW1光學(xué)3D表面輪廓儀作為晶圓粗糙度檢測儀器，其分辨率可達(dá)0.1nm。

SuperViewW1晶圓粗糙度檢測儀器

應(yīng)用

硅晶圓的粗糙度檢測

在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，硅晶圓的制備質(zhì)量直接關(guān)系著晶圓IC芯片的制造質(zhì)量，而硅晶圓的制備，要經(jīng)過十?dāng)?shù)道工序，才能將一根硅棒制成一片片光滑如鏡面的拋光硅晶圓，如下圖所示，提取表面一區(qū)域進(jìn)行掃描成像。

硅晶圓粗糙度測量

上圖中制備好的拋光硅晶圓表面輪廓起伏已在數(shù)納米以內(nèi)，其表面粗糙度在0.5nm左右，由于其粗糙度精度已到亞納米量級，而在此量級上，接觸式輪廓儀和一般的非接觸式儀器均無法滿足檢測要求，只有結(jié)合了光學(xué)干涉原理和精密掃描模塊的光學(xué)3D表面輪廓儀才適用。

晶圓IC的輪廓檢測

晶圓IC的制造過程可簡單看作是將光罩上的電路圖通過UV蝕刻到鍍膜和感光層后的硅晶圓上這一過程，其中由于光罩中電路結(jié)構(gòu)尺寸極小，任何微小的粘附異物和瑕疵均會導(dǎo)致制造的晶圓IC表面存在缺陷，因此必須對光罩和晶圓IC的表面輪廓進(jìn)行檢測。下圖是一塊蝕刻后的晶圓IC，使用光學(xué)3D表面輪廓儀對其中一個微結(jié)構(gòu)掃描還原3D圖像，并測量其輪廓尺寸。

晶圓IC減薄后的粗糙度檢測

在硅晶圓的蝕刻完成后，根據(jù)不同的應(yīng)用需求，需要對制備好的晶圓IC的背面進(jìn)行不同程度的減薄處理，在這個過程中，需要對減薄后的晶圓IC背面的表面粗糙度進(jìn)行監(jiān)控以滿足后續(xù)的應(yīng)用要求。在減薄工序中，晶圓IC的背面要經(jīng)過粗磨和細(xì)磨兩道磨削工序，下圖是粗磨后的晶圓IC背面，選取其中區(qū)域進(jìn)行成像分析。

技術(shù)規(guī)格

產(chǎn)品型號：SuperView W1系列

產(chǎn)品名稱：光學(xué)3D表面輪廓儀

影像系統(tǒng)：1024×1024

光學(xué)ZOOM：0.5×，（0.75×，1×可選）

干涉物鏡：10×，（2.5×，5×，20×，50×，100×可選）

XY平臺：尺寸320×200mm，行程140×110mm，電動、手動同時具備，均為光柵閉環(huán)反饋

Z軸行程：100mm，電動

Z向掃描范圍：10mm

Z向分辨率：0.1nm

水平調(diào)整：±5°手動

粗糙度RMS重復(fù)性：0.005nm

臺階高測量：準(zhǔn)確度0.3%，重復(fù)性0.08% 1σ

主要特點(diǎn)：非接觸式無損檢測，一鍵分析、測量速度快、效率高

生產(chǎn)企業(yè)：深圳市中圖儀器股份有限公司

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