半导体芯片介质膜层膜层膜厚测量仪

　　镀膜是半导体芯片制备过程中的重要步骤。在一个完整的CMOS工艺流程中，介质膜层(保护层、外延层、光刻胶和栅极氧化物等)与金属沉积层交替出现。随着芯片工艺节点慢慢的提升，介质膜层也慢慢的变复杂，在7nm工艺中，所需测量的介质膜堆叠数量可达到128层，其中绝大多数厚度只在几纳米到几十纳米之间。这些膜层厚度测量的准确性和重复性是最终芯片性能的前提保障。

　　近年来，工业上通常用以光干涉原理为基础的光学工业膜厚检测机台对膜层工艺进行精确监测。因其具备高精度、高速、无损以及能测量超薄膜等优点，制备流程中100多次膜厚测量中约80%由其完成。为了监测每层镀膜对应的工艺质量，半导体晶圆工厂一般会在每道镀膜工艺之后测量薄膜厚度是否在误差准许范围以内，有时甚至会在生长过程中实时监测膜厚。

　　膜厚监测区域一般设置在切割道内，因此，切割道的大小也限制了监测区域的面积，监测区域大小通常在数十到一百微米之间。传统椭偏仪倾斜入射到样品表面的光束通常是平行光束或略有汇聚，但这样的配置在确保采集信号强度的基础上很难实现样品表面几十微米的小光斑需求。为了同时得到足够的光强和小光斑，需要用物镜汇聚入射光到样品表面，样品表面处于物镜焦点(或者工作距离)的位置。工业设施对膜厚测量的重复性和准确性有很高要求。由于物镜的引入，聚焦位置的不同可能会引起采集数据的差异，因此导致测量结果不同，对测量的重复性和准确性产生影响。

　　无论是薄膜还是厚膜，虽然离焦5μm时的光谱信号和在聚焦位置时不会有太大差异，但通过拟合测量，拟合值的差异显而易见。从膜厚变化百分比而言，薄膜厚度的拟合值对离焦更加敏感。相对地，静态重复性和聚焦位置之间的关系并不明显。随着半导体芯片工艺节点的进步，对于薄膜厚度的精度控制需求也慢慢变得高。

　　景颐光电新款膜厚测量仪FilmThick-C100利用光干涉原理，机械结构集成的进口卤钨灯光源，常规使用的寿命超过20000小时，紧凑设计保证了测量的高度准确性和可重复性。通过内嵌式微处理器控制，小型光谱仪，光谱范围200nm–2500nm（波长范围根据配置选择），分辨精度可达3648像素，16位级A/D分辨精度。配有USB通讯接口。FilmThick对样品进行非接触式、无损、高精度测量，可测量反射率、颜色、膜厚等参数。可应用于光伏、半导体材料、高分子材料等薄膜层的厚度测量，在半导体、太阳能、液晶面板和光学行业及科研所和高校都得到普遍的应用。

　　OpticaFilmTest光学膜厚测量软件采用FFT傅里叶法、极值法、拟合法多种高精度算法，包含了类型丰富的材料折射率数据库，开放式材料数据库，有效地协助用户来测试分析，测量期间能实时显示干涉、FFT波谱和膜厚等趋势。