芯耀
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1 、引言
芯片晶片作为半导体器件的核心基材，其表面粗糙度直接影响光刻、蚀刻、薄膜沉积等后续工艺的稳定性与器件最终性能。尤其是在先进制程中，低于0.3 nm的超光滑表面要求成为关键技术瓶颈——表面微小凸起或凹陷会导致光刻胶涂覆不均、薄膜附着力下降，进而引发器件漏电、良率降低等问题。传统表面粗糙度测量方法受限于分辨率或测量模式，难以实现低于0.3 nm精度的非接触全域检测。3D白光干涉仪凭借亚纳米级垂直分辨率、非接触测量特性及全域三维形貌表征能力，成为芯片晶片超低表面粗糙度测量的核心技术手段。本文重点探讨3D白光干涉仪在芯片晶片低于0.3 nm表面粗糙度测量中的应用。
2 、3D白光干涉仪测量原理
3D白光干涉仪以宽光谱白光为光源，经分束器分为参考光与物光两路。参考光射向高精度固定参考镜反射，物光照射至待测芯片晶片表面后反射，两束反射光汇交产生干涉条纹。由于白光相干长度极短（仅数微米），仅在光程差接近零时形成清晰干涉条纹。通过压电陶瓷驱动装置带动参考镜进行纳米级精密扫描，高灵敏度探测器同步采集干涉条纹强度变化，形成干涉信号包络曲线，曲线峰值位置精准对应晶片表面高度坐标。结合像素级高度计算与全域二维拼接技术，可快速重建晶片表面三维轮廓，通过专业粗糙度分析算法精准计算Ra（算术平均偏差）等核心参数，其垂直分辨率可达0.01 nm，完全适配芯片晶片低于0.3 nm的超光滑表面检测需求。
3 、3D白光干涉仪在芯片晶片超低粗糙度测量中的应用
3.1 低于0.3nm粗糙度精准量化
针对芯片晶片低于0.3 nm的粗糙度检测要求，3D白光干涉仪可通过优化测量参数实现精准量化。测量时，选取低噪声测量模式，搭配高数值孔径物镜，对晶片光学功能区进行全域扫描，通过三维轮廓重建获取全表面高度数据。系统内置的粗糙度分析模块可自动剔除测量噪声，精准计算Ra值，且支持不同区域的参数对比分析。实验数据表明，其测量结果与原子力显微镜（AFM）比对误差≤0.02 nm，可有效捕捉抛光工艺中磨料粒径、抛光压力变化导致的0.05 nm级粗糙度波动，为先进制程晶片抛光工艺参数优化提供精准量化依据。同时，采用二维拼接技术可实现8英寸、12英寸大尺寸晶片的全表面覆盖测量，避免局部测量的片面性。
3.2 表面微缺陷同步识别
芯片晶片表面的纳米级微划痕、残留颗粒、微小凹陷等缺陷，即使尺寸仅数十纳米，也会严重影响后续工艺及器件性能，且与表面粗糙度密切相关。3D白光干涉仪在实现低于0.3 nm粗糙度测量的同时，可通过三维轮廓重建同步识别此类微缺陷。当检测到深度超过0.5 nm、长度超过200 nm的微划痕，或直径超过50 nm的残留颗粒/凹陷时，可判定为不合格产品。通过缺陷的尺寸、位置量化分析，可追溯抛光、清洗等制备环节的问题。例如，当表面出现密集微小残留颗粒时，可反馈调整清洗工艺的超声功率、清洗剂配比等参数，提升晶片表面洁净度与光滑度。
4 、测量优势与应用价值
相较于传统触针式粗糙度仪，3D白光干涉仪的非接触测量模式可避免划伤芯片晶片的超光滑表面，保障样品完整性；相较于原子力显微镜（AFM）的点扫描局限，其具备更快的全域扫描速度（12英寸晶片全表面测量时间≤15 s），可满足半导体产业批量生产检测需求。通过为芯片晶片低于0.3 nm表面粗糙度测量提供精准、全面的量化数据及微缺陷检测结果，3D白光干涉仪可助力构建先进制程晶片的严格质量管控体系，提升芯片制备良率，为半导体产业向更高精度制程发展提供关键技术支撑。
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实测验证硬核实力
1）硅片表面粗糙度检测：凭借优于 1nm 的超高分辨率，精准捕捉硅片表面微观起伏，实测粗糙度 Ra 值低至 0.7nm，为半导体制造品质把控提供可靠数据支撑。
（以上数据为新启航实测结果）
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