晶圆形貌测量系统半导体非接触几何量测技术解析

　　半导体晶圆制造包含衬底制备、研磨抛光、外延生长、晶圆减薄、封装等多道工序，加工过程当中，晶圆厚度均匀性、翘曲形态、表面微观形貌会直接影响后续光刻、键合等工艺的最终效果，晶圆表面产生的微小划痕、颗粒缺陷，也会造成芯片良率下降。传统接触式检测手段容易对晶圆表面造成划伤损伤，普通光学检测手段很难一次性完成厚度、翘曲、粗糙度多项指标同步获取，晶圆形貌测量系统依托一体化非接触光学检测方案，完成晶圆多维度几何参数的量测工作，适配实验室研发与产线质量管控两类场景。

　　设备集成光谱共焦对射与白光干涉双重检测模组，依靠一套设备即可完成晶圆厚度、总厚度变化、翘曲相关指标、三维形貌、表面粗糙度、薄膜厚度的检测，减少多台检测设备叠加采购，节约实验室或者产线内部的安装空间。整套检测流程属于光学非接触式量测，检测探头不会接触晶圆表面，规避接触检测带来的晶圆划伤风险。设备可以适配硅、碳化硅、氮化镓、蓝宝石等多种基材，对于高反射率以及低反射率试样都可以完成检测，覆盖半导体行业主流晶圆基材类型。
 

　　整机基座采用大理石材质，搭配被动隔振结构，削弱外界振动对测量精度带来的干扰。载台采用防静电真空吸盘结构，可以兼容多种尺寸规格晶圆，设备支持点位扫描以及 Mapping 面扫描模式，可获取晶圆全域的形貌分布信息。设备搭载 CCD 导航定位组件，面对带有图形的晶圆，能够实现避障测量，规避图形结构对测量过程造成干扰。设备 Z 向拥有较高分辨能力，可以捕捉纳米至微米等级的微观形貌变化，还原晶圆表面细微的形态改变。面向自动化产线场景，还可以选配对应上下料组件，实现设备自动上下料，对接自动化产线流程。

　　配套分析软件可以输出厚度、翘曲、粗糙度等数百项相关参数，输出彩色 Mapping 分布图、三维层析图像、剖面曲线，以可视化形式直观展示晶圆表面各个位置形貌分布情况。软件的处理逻辑符合相关行业规范，用户可以自定义测量流程，保存对应的测量流程文件，软件内部集成滤波、去噪、区域提取工具，针对研发实验以及批量质检两种工作模式都可以适配。全部检测数据完整存储，检测报表支持导出，方便工艺过程追溯，设备可以对接工厂内部的管理系统，把量测数据接入生产管控流程，实现工艺闭环管控。

　　除半导体衬底、研磨抛光、外延、晶圆减薄、半导体封装核心场景之外，这套系统同样可以应用于 MEMS 器件、光学元件、3C 精密玻璃的检测工作。设备可以针对特殊试样定制对应的测量方案，设备交付后完成现场安装调试，开展操作人员实操培训，售后技术响应便捷，降低半导体企业设备运维的压力。在半导体工艺迭代的过程中，晶圆平整度、翘曲度的管控要求持续提升，晶圆形貌测量系统通过多参数同步量测，为工艺优化、来料筛选、成品筛选提供客观量化的数据支撑，助力制造环节识别工艺波动，稳定产品生产良率。