白光干涉仪在半导体晶圆检测中的关键作用

 

　　白光干涉仪的核心原理是利用宽谱光源（如卤素灯）的短相干特性，通过物镜将光线分为参考光与样品反射光，当两者光程差小于光源相干长度时产生干涉条纹。通过分析条纹的相位与对比度，可精确重构样品表面的三维形貌，垂直分辨率可达亚纳米级（<1nm），横向分辨率则取决于物镜数值孔径（NA），最高可实现0.1μm级细节捕捉。这一特性使其在晶圆检测中展现出价值。

 

　　在半导体晶圆检测中，白光干涉仪的关键作用体现在三方面。其一，表面粗糙度与缺陷检测。晶圆表面的微小划痕、颗粒污染或化学机械抛光（CMP）后的局部凹陷，均可能导致电路短路或信号延迟。它可快速扫描整个晶圆表面（最大支持300mm直径），生成高精度三维形貌图，精准定位纳米级缺陷并量化其尺寸与深度，助力工艺优化。其二，薄膜厚度与均匀性测量。先进制程中，栅极氧化层、金属互连层等薄膜的厚度需严格控制在几个纳米内。它通过多波长干涉分析，可非破坏性地测量单层或多层膜厚，同时评估整片晶圆的厚度均匀性（误差通常<0.1%），避免因厚度偏差引发的器件性能漂移。其三，微纳结构表征。FinFET、GAA等新型器件的沟槽、鳍片等结构尺寸已进入10nm以下，传统轮廓仪难以准确测量其侧壁角度与底部形貌。它的共聚焦技术与干涉算法结合，可清晰解析复杂三维结构的轮廓参数，为工艺验证提供关键数据。

 

　　此外，它的非接触特性避免了探针磨损或样品损伤，适配晶圆的大规模量产检测；其自动化扫描与数据分析功能更可与产线MES系统对接，实现检测效率与良率管理的双重提升。

 

　　从实验室研发到量产线品控，白光干涉仪以“纳米级精度+全场可视化”的能力，持续推动半导体制造向更高集成度、更优性能迈进，成为支撑摩尔定律延续的重要技术基石。