T∕CASAS 069-2026 半导体晶片激光刻字深度的测定 白光干涉法

I 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 5 6 8前言第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。冠微电子装备有限公司、北京第三代半导体产业技术创影响了数据的可比性与质量控制的一致性。针对这一问题，本文件聚焦于采用“白光干涉法”（WhiteLightInterferometry,WLI）作为测量手段。白光干涉法是1半导体晶片激光刻字深度的测定白光干涉法白光干涉法基于低相干光源的干涉原理。如镜进入Mirau干涉物镜。物镜内的分束器将光分为两束，一束照射固2a)环境温度22±1）℃。b)相对湿度：低于70%。c)洁净度：实验室环境宜清洁（万级及以上），避免灰尘d)Mirau干涉物镜：显微镜的核心干涉组件，内部集成有分束器和固定的参考镜。它使照射样品f)筒镜：用于将干涉物镜出射的携带干涉信息的光束聚焦。g)CCD探测器：高分辨率的图像传感器，用于接收并记录由筒镜聚焦后的干涉条纹强度分布图a)类型：硅（Si）、碳化硅（SiC）、氮化镓（Gab)状态：表面无肉眼可见的划痕、崩边、污染物或明显翘7.2激光刻字要求b)深度：在1μm至200μm范围内。超出此范围需评估方法适用性与不确定度。7.3样品制备与处理污染物。顽固污染物可采用合适的半导体清洗工艺处理。清洁后于洁净环境下37,4测量区域选择a)代表性：评估均匀性时，应在晶片表面或同批次样品中选择多个(≥2处）分布位置的刻字。b)完整性：区域应完整包含目标刻字特征及周围足够面积的未刻字平整表面，用于建立基准平c)避让缺陷：应避开明显划痕、污染8.1.2将晶片置于样品台中央，移动样品台使激光刻字区域位于物镜下方。8.1.5调节Z轴微调旋钮，同时在监视器中观察干涉条纹。当8.2低倍数深度均匀性评估8.2.1切换至20倍干涉物镜及干涉模式，参照8.1.4和8.1.5进行精确对焦。8.2.3选择相干扫描干涉（CSI）模式，启动扫8.2.4测量完成后，在分析软件中对每个刻字特征进行深度测量，初步了解刻字深度的分布范围，并选定具有代表性（如深度接近平均值、形貌规则）的刻字特征进行后续高精度测量。8.3高倍数单点深度精确测量8.3.1切换至50倍干涉物镜及干涉模式，参照8.1.4和8.1.5进行8.3.3选择相干扫描干涉（CSI）模式，启动扫描，获取目标刻字特征的高分辨率三维形貌数据。9试验数据处理基本流程包括：数据加载、形貌复原、测量区域定义a)数据加载与复原：将原始干涉图像序列导入分析软件，选用适当的算法（如“restore”算法）b)定义测量区域：在三维形貌图上，界定包含目标刻字及其周围4d)剖面分析与深度计算（测量结果示例参见2)提取该剖面线上各数据点相对于基准平面的高度值。3)刻字深度（D）按公式（1）计算，即剖面线上各点高度值的算术平均值。D——刻字深度，单位为微米(μmZi——剖面线上第i点相对于基准平面的高度值，单位为微米(μmc)应在报告或附图中注明基准平面的拟合区域以及用于深度计算的剖面线位置。9.4异常值处理10.1精密度结果的相对标准偏差（RSD）应不大于2%，此精密度指标对应的典型深度范围为1μm～200μm。注：重复性测量条件指在同一实验室，由同一操作者使用同一设10.2测量不确定度来源采用本方法测量激光刻字深度时，主要不确定度来源包a)环境引入分量(uenv)：如温度波动导致的光机结构热变形、振动引起的干涉光路扰动等。c)操作者引入分量(uoper)：如调焦的细微差异、测量区域及剖10.3测量不确定度的评估测量不确定度评估应依据JJF1059.1等计量技术规范进行。合成标准不确定度(uc)由各分量合成得U——扩展不确定度;5注：在满足本文件要求，且刻字深度在1μm～200μm范围内、形貌较为规则时，本方法的扩展不确定度（k=2）典——深度≤100μm时，U通常≤5μm。——100μm<深度≤200μm时，U通常≤10μm。实际不确定度应根据具体仪器、环境、样品及操作6碳化硅晶片激光刻字孔三维形貌实测图如图A碳化硅晶片激光刻字孔三维形貌复原图（采用“restore”算法）如图A20倍物镜下碳化硅晶片的激光刻字深度测量结果示意图如图A.3所示。50倍物镜下碳化硅晶片的激光刻字深度测量结果示意图如图A78[1]HaitjemaH.Internationalcomparisonofd