引言

EUV（極紫外）光刻技術憑借 13.5nm 的短波長，成為 7nm 及以下節(jié)點集成電路制造的核心工藝，其光刻后形成的三維圖形（如鰭片、柵極、接觸孔等）尺寸通常在 5-50nm 范圍，高度 50-500nm。這些結(jié)構(gòu)的關鍵尺寸（CD）均勻性、邊緣粗糙度（LER）、高度偏差等參數(shù)直接決定器件的電學性能，例如 3nm 節(jié)點要求 CD 偏差 < 0.5nm，LER<0.3nm。傳統(tǒng)測量方法中，掃描電鏡（SEM）雖能提供高分辨率 CD 數(shù)據(jù)，但無法直接獲取三維高度信息；原子力顯微鏡（AFM）效率低，難以覆蓋大面積工藝均勻性評估。白光干涉儀憑借非接觸、納米級精度、三維成像的特性，成為 EUV 光刻后 3D 輪廓測量的關鍵工具，為曝光能量控制、掩模缺陷修復提供精準數(shù)據(jù)支撐。

EUV 光刻后測量的核心需求

EUV 光刻后測量需滿足三項關鍵指標：一是超精細參數(shù)表征，需同步獲取 CD（誤差 <±0.3nm）、高度（精度 <±0.1nm）、LER（<0.2nm）、側(cè)壁傾角（偏差 <±0.05°），尤其需捕捉 EUV 光吸收不均導致的局部圖形畸變；二是缺陷敏感性檢測，需識別因掩模缺陷或光路污染導致的納米級凸起（高度 > 1nm）、凹陷（深度 > 1nm）等異常結(jié)構(gòu)；三是材料兼容性保障，測量過程需避免 EUV 光刻膠（通常為化學放大型）因光照或機械作用發(fā)生性能退化，單 12 英寸晶圓測量時間 < 20 分鐘。

接觸式測量易造成納米結(jié)構(gòu)坍塌，光學輪廓儀垂直分辨率不足（>1nm），均無法滿足需求。白光干涉儀的技術特性恰好適配這些測量難點。

白光干涉儀的技術適配性

超納米級精度測量能力

白光干涉儀的垂直分辨率達 0.05nm，橫向分辨率 0.2μm，通過共聚焦干涉（CSI）與相移干涉（PSI）復合模式，可重建 EUV 光刻圖形的原子級三維形貌。其采用的多波長相位解包裹算法能精準區(qū)分光刻膠與硅基底的界面，計算圖形高度（重復性誤差 < 0.08nm）；通過亞像素邊緣追蹤技術提取 CD 值，結(jié)合功率譜密度分析量化 LER，對 30nm 寬的鰭片結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn) CD 測量偏差 < 0.2nm，滿足 EUV 光刻的嚴苛要求。

材料與工藝兼容性

針對 EUV 光刻膠對短波長光的敏感性，白光干涉儀采用 500-600nm 波段的可見光光源，避免引發(fā)光刻膠二次化學反應。非接觸測量模式不會破壞高寬比 > 8 的納米線結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化光源強度（5-10mW）和積分時間（5-10ms），可在低反射率光刻膠表面（反射率 <3%）獲取信噪比> 40dB 的干涉信號，確保超精細參數(shù)的穩(wěn)定提取。

大面積缺陷篩查能力

通過精密氣浮平臺的拼接掃描技術，白光干涉儀可在 15 分鐘內(nèi)完成 12 英寸晶圓上 10mm×10mm 區(qū)域的三維成像，結(jié)合深度學習算法自動識別納米級缺陷（識別準確率 > 99%）。軟件支持缺陷類型分類（如顆粒污染、圖形變形）與參數(shù)統(tǒng)計，生成缺陷密度分布圖，為 EUV 光刻系統(tǒng)的潔凈度控制提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

具體測量流程與關鍵技術

測量系統(tǒng)配置

需配備超高數(shù)值孔徑物鏡（NA=1.4）與單色化白光光源（半峰寬 < 10nm），提升空間分辨率與相位測量精度；采用防震光學平臺（振動控制 < 10nm）與恒溫系統(tǒng)（溫度波動 <±0.05℃），減少環(huán)境干擾；Z 向掃描范圍≥5μm，步長 0.05nm 以捕捉原子級高度變化。測量前用標準 EUV 光刻樣板（含 20nm 線寬、100nm 高度圖形）校準，確保尺寸偏差 < 0.1nm。

數(shù)據(jù)采集與處理流程

晶圓經(jīng)真空吸附固定在防靜電載物臺后，系統(tǒng)通過 Mark 點定位曝光場，掃描獲取三維干涉數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理包括三步：一是噪聲過濾，采用小波閾值算法去除 EUV 光刻膠表面的隨機起伏噪聲；二是參數(shù)提取，計算 CD、高度、LER、側(cè)壁傾角等參數(shù)，生成 3D 形貌圖與輪廓線圖；三是缺陷分析，與設計模板比對，標記超差結(jié)構(gòu)與異常缺陷。

典型應用案例

在 3nm 邏輯芯片的 EUV 光刻測量中，白光干涉儀檢測出某曝光場的 CD 均勻性 3σ=0.6nm（標準 < 0.8nm），但局部區(qū)域存在 0.3nm 的高度偏差，追溯為 EUV 曝光能量的微區(qū)波動，調(diào)整光源勻化系統(tǒng)后高度均勻性提升至 3σ=0.2nm。在掩模缺陷影響分析中，發(fā)現(xiàn)因掩模上 1nm 凸起導致的光刻圖形對應位置出現(xiàn) 0.8nm 凹陷，為掩模修復提供了精確坐標與尺寸依據(jù)。

應用中的挑戰(zhàn)與解決方案

超小尺寸圖形的信號解析

對 < 20nm 的圖形，干涉信號易受衍射效應影響。采用矢量衍射建模算法可修正邊緣模糊，將 CD 測量誤差控制在 0.15nm 以內(nèi)。

多層膜結(jié)構(gòu)的界面干擾

EUV 光刻通常涉及 SiNx、SiO?等多層膜基底，界面反射會導致高度測量失真。通過光譜干涉分析技術分離各層反射信號，可將高度測量精度提升至 0.05nm。

大視野 3D 白光干涉儀：納米級測量全域解決方案

突破傳統(tǒng)局限，定義測量新范式！大視野 3D 白光干涉儀憑借創(chuàng)新技術，一機解鎖納米級全場景測量，重新詮釋精密測量的高效精密。

三大核心技術革新

1）智能操作革命：告別傳統(tǒng)白光干涉儀復雜操作流程，一鍵智能聚焦掃描功能，輕松實現(xiàn)亞納米精度測量，且重復性表現(xiàn)卓越，讓精密測量觸手可及。

2）超大視野 + 超高精度：搭載 0.6 倍鏡頭，擁有 15mm 單幅超大視野，結(jié)合 0.1nm 級測量精度，既能滿足納米級微觀結(jié)構(gòu)的精細檢測，又能無縫完成 8 寸晶圓 FULL MAPPING 掃描，實現(xiàn)大視野與高精度的完美融合。

3）動態(tài)測量新維度：可集成多普勒激光測振系統(tǒng)，打破靜態(tài)測量邊界，實現(xiàn) “動態(tài)” 3D 輪廓測量，為復雜工況下的測量需求提供全新解決方案。

實測驗證硬核實力

1）硅片表面粗糙度檢測：憑借優(yōu)于 1nm 的超高分辨率，精準捕捉硅片表面微觀起伏，實測粗糙度 Ra 值低至 0.7nm，為半導體制造品質(zhì)把控提供可靠數(shù)據(jù)支撐。

有機油膜厚度掃描：毫米級超大視野，輕松覆蓋 5nm 級有機油膜，實現(xiàn)全區(qū)域高精度厚度檢測，助力潤滑材料研發(fā)與質(zhì)量檢測。

高深寬比結(jié)構(gòu)測量：面對深蝕刻工藝形成的深槽結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)強大測量能力，精準獲取槽深、槽寬數(shù)據(jù)，解決行業(yè)測量難題。

分層膜厚無損檢測：采用非接觸、非破壞測量方式，對多層薄膜進行 3D 形貌重構(gòu)，精準分析各層膜厚分布，為薄膜材料研究提供無損檢測新方案。

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