1 引言

化學機械拋光（CMP）是半導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光刻、鍍膜等工序良率，是管控制程精度的關鍵指標。傳統接觸式測量易損傷晶圓表層微觀結構，檢測效率偏低，難以適配晶圓量產及精密制程的批量檢測需求。白光干涉三維測量技術憑借非接觸、納米級分辨率、大面積快速成像的核心優勢，可精準捕捉CMP拋光前后晶圓表面微觀形貌起伏，實現粗糙度參數精準量化，為拋光工藝參數調試與制程穩定性管控提供可靠數據支撐。

2 測量原理與設備選型

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準參考鏡，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，精準定位零級干涉峰值位置，解析晶圓表面各點位三維高度數據，進而核算核心粗糙度參數。測量設備選用高精度光學3D白光干涉儀，搭載高像素成像采集模塊與專業降噪算法，縱向測量分辨率可達納米級，適配8英寸、12英寸各類半導體晶圓檢測需求，可規避環境輕微振動、粉塵等外界干擾，保障測量重復性與精準度。

3 具體測量實施流程

測量前期做好晶圓預處理，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，靜置風干后平穩固定于儀器防震測量工作臺，規避位移偏差影響檢測結果。調試設備光學物鏡焦距與光源參數，統一拋光前后晶圓測量視場、掃描步長等核心參數，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行全域掃描采集，實時獲取表面三維形貌云圖，通過系統內置專業分析模塊剔除測量噪聲，濾波優化原始數據，提取Ra算術平均粗糙度、Rz平均峰谷高度等關鍵質控參數。全程記錄兩組測量數據，對比分析拋光工藝對晶圓表面平整度的改善效果，精準排查拋光壓力、磨料配比等工藝參數適配性問題。

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核心優勢：大視野+高精度，打破行業壁壘

打破行業常規局限，徹底解決傳統設備1倍以下物鏡僅能單孔使用、需兩臺儀器分別實現大視野觀測與高精度測量的痛點。本設備搭載全新0.6倍輕量化鏡頭，配備15mm超大單幅視野，搭配可兼容4個物鏡的轉塔鼻輪，一臺設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部件的復雜檢測場景，無需頻繁切換設備，大幅提升檢測效率與數據精準度。

晶圓相關實測應用圖示

（圖示為CMP研磨碟盤表面金剛石顆粒共面度分析：左側為放大細節圖，右側為整體共面度分析圖，直觀展現設備帶圖形的大視野3D測量能力，助力研磨碟盤質量管控）

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

晶圓表面粗糙度專項分析

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

（圖示為CMP拋光后實測數據，Ra=0.96nm，精準表征晶圓拋光后表面粗糙度，助力拋光工藝優化）

（圖示為晶圓背面表面粗糙度實測數據，Ra=0.9μm，適配晶圓背面加工質量檢測場景）

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