CMP抛光前后，晶圆表面粗糙度白光干涉测量方案

1 引言

化学机械抛光（CMP）是半导体晶圆制程中核心平坦化工艺，抛光前后晶圆表面微观粗糙度直接影响后续光刻、镀膜等工序良率，是管控制程精度的关键指标。传统接触式测量易损伤晶圆表层微观结构，检测效率偏低，难以适配晶圆量产及精密制程的批量检测需求。白光干涉三维测量技术凭借非接触、纳米级分辨率、大面积快速成像的核心优势，可精准捕捉CMP抛光前后晶圆表面微观形貌起伏，实现粗糙度参数精准量化，为抛光工艺参数调试与制程稳定性管控提供可靠数据支撑。

2 测量原理与设备选型

白光干涉测量依托宽带白光光源干涉成像原理，光源分光后分别投射至晶圆待测表面与仪器标准参考镜，两路反射光形成干涉条纹。通过垂直扫描采集全域干涉信号，精准定位零级干涉峰值位置，解析晶圆表面各点位三维高度数据，进而核算核心粗糙度参数。测量设备选用高精度光学3D白光干涉仪，搭载高像素成像采集模块与专业降噪算法，纵向测量分辨率可达纳米级，适配8英寸、12英寸各类半导体晶圆检测需求，可规避环境轻微振动、粉尘等外界干扰，保障测量重复性与精准度。

3 具体测量实施流程

测量前期做好晶圆预处理，采用无水乙醇无尘擦拭抛光前后待测晶圆，去除表面粉尘、抛光残留浆料等杂质，静置风干后平稳固定于仪器防震测量工作台，规避位移偏差影响检测结果。调试设备光学物镜焦距与光源参数，统一抛光前后晶圆测量视场、扫描步长等核心参数，保证测量条件一致性。先后对CMP抛光前粗加工晶圆、抛光后精加工晶圆进行全域扫描采集，实时获取表面三维形貌云图，通过系统内置专业分析模块剔除测量噪声，滤波优化原始数据，提取Ra算术平均粗糙度、Rz平均峰谷高度等关键质控参数。全程记录两组测量数据，对比分析抛光工艺对晶圆表面平整度的改善效果，精准排查抛光压力、磨料配比等工艺参数适配性问题。

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大视野3D白光干涉仪——晶圆粗糙度纳米级测量解决方案

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核心优势：大视野+高精度，打破行业壁垒

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晶圆相关实测应用图示

（图示为CMP研磨碟盘表面金刚石颗粒共面度分析：左侧为放大细节图，右侧为整体共面度分析图，直观展现设备带图形的大视野3D测量能力，助力研磨碟盘质量管控）

（图示为裸片晶圆BOW、WARP等形变测量，精准捕捉晶圆形变数据，保障晶圆加工及封装精度）

晶圆表面粗糙度专项分析

（图示为CMP抛光后实测数据，精度达6pm=0.006nm，满足晶圆超光滑表面检测需求）

（图示为CMP抛光后实测数据，Ra=0.96nm，精准表征晶圆抛光后表面粗糙度，助力抛光工艺优化）

（图示为晶圆背面表面粗糙度实测数据，Ra=0.9μm，适配晶圆背面加工质量检测场景）

新启航半导体——专业提供综合光学3D测量解决方案，深耕晶圆检测领域，助力半导体产业高质量发展！

审核编辑 黄宇