中圖儀器臺(tái)階儀廠家：0.5mg測力接觸式測量解決碳化硅（SiC）測量難題在半導(dǎo)體制造圈，這幾年大家談?wù)撟疃嗟哪^于“第三代半導(dǎo)體”——SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵）。我們都在談?wù)搶捊麕Р牧蠋淼母吣蛪?、高頻性能。但對(duì)于身處Fab廠一線工藝或從事量測設(shè)備的工程師來說，材料屬性的變化，往往意味著新的工藝挑戰(zhàn)。怎么測量碳化硅？晶圓應(yīng)力怎么測？比如，SiC非常硬，莫氏硬度非常高；同時(shí)它又是透明的，且往往生長在異質(zhì)襯底上。傳統(tǒng)的測量邏輯在這里經(jīng)常行不通：1.看不清：光學(xué)測量在透明多層膜結(jié)構(gòu)上容易遇到復(fù)雜的干涉問題，數(shù)據(jù)往往存在噪點(diǎn)。2.不敢碰：傳統(tǒng)的接觸式測量如果力度控制不好，很容易劃傷昂貴的光刻膠或晶圓表面。當(dāng)摩爾定律的戰(zhàn)場轉(zhuǎn)移到微觀結(jié)構(gòu)的“縱深”和“新材料”上，我們的測量工具在如何升級(jí)？結(jié)合最近應(yīng)用的NS系列臺(tái)階儀，我想聊聊在亞埃級(jí)尺度下，這種被戲稱為“微觀畫師”的設(shè)備，是如何解決新材料研發(fā)中三個(gè)關(guān)鍵難題的。01.穿透光學(xué)的“迷霧”：物理接觸的確定性在硅基時(shí)代，光學(xué)輪廓儀應(yīng)用廣泛。但在第三代半導(dǎo)體研發(fā)中，針對(duì)金屬、介電材料的薄膜厚度測量，光學(xué)方法有時(shí)會(huì)顯得力不從心。面對(duì)復(fù)雜的透明膜層堆疊，光信號(hào)容易產(chǎn)生穿透和干涉。當(dāng)你看著屏幕上跳動(dòng)的數(shù)據(jù)，有時(shí)很難判斷這是表面的真實(shí)起伏，還是光學(xué)的“假象”。這時(shí)候，回歸物理本質(zhì)的接觸式測量反而成了最高效的方案。NS系列臺(tái)階儀的邏輯很直接：它不依賴材料的光學(xué)特性，而是利用探針物理接觸表面。這種方式能精準(zhǔn)描繪出每一處薄膜臺(tái)階，將不可見的微觀起伏轉(zhuǎn)化為可靠的數(shù)據(jù)。還有一點(diǎn)是關(guān)鍵在于“精”。NS系列具備亞埃級(jí)（Sub-Angstrom）分辨率的探測能力，高臺(tái)階高度重復(fù)性<4?。無論材料是透明的SiC還是高反光的金屬，探針反饋的Z軸位移是不會(huì)騙人的。亞埃級(jí)分辨率，高臺(tái)階高度重復(fù)性＜4?02.0.5mg的“微觀力學(xué)”：在易碎品上跳舞很多人聽到“接觸式”，下意識(shí)會(huì)問：“現(xiàn)在的線寬這么窄，光刻膠這么軟，接觸測量會(huì)不會(huì)劃傷晶圓？”這確實(shí)是早期設(shè)備的痛點(diǎn)。但現(xiàn)代微觀輪廓測量的核心突破，正在于對(duì)“力”的極致控制。NS系列臺(tái)階儀配備了超微力恒力傳感器，能將測力控制在0.5mg這種微小的量級(jí)。超微力恒力傳感器實(shí)現(xiàn)接觸無損傷探測做一個(gè)直觀對(duì)比：一只蚊子的重量大約是2mg。這意味著探針劃過晶圓表面的力量，僅為一只蚊子重量的四分之一。這種“舉重若輕”的控制力，使得我們在量測抗蝕劑（光刻膠）厚度來評(píng)估蝕刻工藝性能時(shí)，既拿到了微觀輪廓數(shù)據(jù)，又實(shí)現(xiàn)了真正的無損探測。此外，針對(duì)硬質(zhì)材料，其磁吸探針設(shè)計(jì)也解決了更換難、易撞針的問題。磁吸探針（安全快捷易更換，防撞）03.看不見的“暗涌”：從線掃到3D應(yīng)力分布第三代半導(dǎo)體往往涉及異質(zhì)外延生長（如在藍(lán)寶石/硅襯底上長GaN）。由于晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)的差異，生長過程中很容易產(chǎn)生薄膜應(yīng)力。應(yīng)力過大意味著晶圓可能發(fā)生微觀翹曲（Bow/Warp），直接導(dǎo)致后續(xù)光刻工序焦深不足，影響良率。這時(shí)候，單點(diǎn)測量已經(jīng)不夠用了，我們需要“全局視角”。NS系列臺(tái)階儀支持三維量測（3D掃描表面形貌）。通過雙影像導(dǎo)航系統(tǒng)精準(zhǔn)定位，它能對(duì)晶圓表面進(jìn)行大范圍掃描拼接，不僅能繪制出機(jī)械拋光后的表面微觀形態(tài)，更能直接生成薄膜應(yīng)力測量曲線。配合內(nèi)置的SPC統(tǒng)計(jì)（數(shù)據(jù)收集和分析）功能，工藝工程師可以直觀地預(yù)判薄膜應(yīng)力的暗涌，從而評(píng)估晶圓質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性。無論是傳統(tǒng)硅基芯片，還是第三代半導(dǎo)體的新材料研發(fā)，都需要這種能夠“看見”納米級(jí)起伏