對半導(dǎo)體光刻基底的表面質(zhì)量控制·托托科技 三維光學(xué)輪廓儀

根據(jù)應(yīng)用場景的不同，在半導(dǎo)體光刻中會用到多種不同材料的基底，比如常見的硅、碳化硅、石英玻璃、陶瓷或者柔性材料等?；椎谋砻尜|(zhì)量直接決定了光刻膠均勻性、工藝參數(shù)及最終的器件性能。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，以及越來越多的微納結(jié)構(gòu)被投入實際應(yīng)用，對不同材料基底的需求也正隨之增加。在這之中，如何對基底表面的粗糙度進行精準(zhǔn)、高效的定量表征，已成為品質(zhì)管控中重要的一環(huán)。

透明基底

不同于金屬或半導(dǎo)體等強反射材料，光線在穿透透明基底時大部分透射而非反射，并非所有的光學(xué)測量手段都適合對透明基底進行測量。

 石英玻璃粗糙度測試結(jié)果圖

以石英玻璃為例，托托科技三維光學(xué)輪廓儀可穩(wěn)定地對高透過率的透明基底進行測量，設(shè)備粗糙度RMS重復(fù)性優(yōu)于0.008 nm，充分滿足對透明基底表面質(zhì)量的嚴苛要求。

單次掃描覆蓋面積提升百倍，效率與精度兼得

原子力顯微鏡（AFM）作為微納尺度表面表征的傳統(tǒng)手段，其測量效率長期受限于壓電掃描器的物理行程，單次掃描范圍通常在數(shù)十至百余微米級別。

托托科技的三維光學(xué)輪廓儀的標(biāo)準(zhǔn)視場可達2200×1400 μm（10×物鏡），在保證同等測量精度的前提下，三維光學(xué)輪廓儀的單視場遠大于AFM，是其單次掃描面積的數(shù)百倍。更大的視場意味著在一次測量中能夠覆蓋更廣闊的表面區(qū)域，有效反映樣品的整體粗糙度分布，避免因采樣面積過小導(dǎo)致的統(tǒng)計偏差，這對于表面均勻性評估尤為關(guān)鍵。

拋光硅片

硅片屬于高反射材料，信號獲取并不是難事。但在半導(dǎo)體制程中，硅片經(jīng)過切割、研磨、拋光等多道加工工序后，大尺寸硅片極易引入一定程度的翹曲或面型起伏。傳統(tǒng)的白光干涉儀采用手動調(diào)節(jié)俯仰臺的方式來調(diào)整干涉條紋，這意味著每一次改變視野都可能需要人為進行干預(yù)。

 硅片表面粗糙度測試結(jié)果圖

托托科技三維光學(xué)輪廓儀則克服了這一問題，通過搭載自動找焦與智能調(diào)平功能，操作人員不必再頻繁地手動調(diào)節(jié)干涉條紋。智能調(diào)平可自動調(diào)節(jié)樣品臺俯仰角度，使樣品表面快速達到水平狀態(tài)，確保干涉條紋均勻清晰；自動找焦則精確鎖定焦面位置，排除手動操作帶來的對焦差異。兩者協(xié)同作用，讓每一次測量都變得更加容易。

多點測量能力全面表征粗糙度分布

粗糙度在晶圓表面的分布可能存在不均勻性，單點測量結(jié)果并不能代表整片表面的真實質(zhì)量狀況，需要通過不同區(qū)域的多點掃描來全面表征，這一測量理論也在國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會發(fā)布的SEMI M40指南中被明確提及。

基于SEMI M40的指導(dǎo)，在晶圓上選取5點或9點進行粗糙度的測量將增加結(jié)果的可靠性。操作人員可根據(jù)測量需求，使用托托科技 三維光學(xué)輪廓儀在樣品表面選取多個測量區(qū)域分別完成圖像采集與數(shù)據(jù)計算，軟件將各點位的測量結(jié)果匯總至統(tǒng)一的數(shù)據(jù)報告中，便于用戶將數(shù)據(jù)進行橫向?qū)Ρ?，有效評估粗糙度在晶圓不同區(qū)域的分布情況。

托托科技MV-7000三維光學(xué)輪廓儀

 神影MV-1000/MV-7000系列三維光學(xué)輪廓儀，覆蓋從納米級至毫米級的表面形貌分析需求，可測量線粗糙度、面粗糙度、臺階高度、面型輪廓、曲率等豐富的二維與三維參數(shù)。粗糙度RMS重復(fù)性可達0.003 nm（MV-1000）及0.008 nm（MV-7000），臺階高度測量重復(fù)性優(yōu)于0.1%（2.97μm）。軟件方面內(nèi)置豐富的二維/三維測量工具，所有結(jié)果均可一鍵導(dǎo)入自定義報告模板，生成符合規(guī)范的檢測報告。設(shè)備可廣泛應(yīng)用于超精密光學(xué)元件、半導(dǎo)體制造、3C電子、機械制造、生物醫(yī)療等領(lǐng)域的微納光學(xué)檢測。

石英片與硅片的表面粗糙度控制，是精密制造領(lǐng)域中的關(guān)鍵一環(huán)。托托科技神影系列MV-1000/MV-7000三維光學(xué)輪廓儀，具備納米級垂直分辨率與亞埃級重復(fù)性，能夠從容應(yīng)對高透石英基底及各類半導(dǎo)體材料的表面形貌表征需求。配合符合行業(yè)規(guī)范的多點測量方案與高效的數(shù)據(jù)管理能力，設(shè)備為品質(zhì)管控提供了兼具精準(zhǔn)度與統(tǒng)計意義的檢測依據(jù)。從實驗室研發(fā)到產(chǎn)線質(zhì)檢，托托科技 三維光學(xué)輪廓儀以硬核實力賦能每一道檢測環(huán)節(jié)，助力精密制造向更高標(biāo)準(zhǔn)邁進。

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