USI白光掃描多層微納工件形貌檢測數據異常機理分析
發布時間:
2026-09-15
作者:
新啟航半導體有限公司


USI算法固有技術缺陷

USI自適應掃描干涉算法(USI Adaptive Scanning Interference Algorithm)通用性強,但存在固有技術取舍。常規USI模式僅支持基礎形貌擬合,為適配通用工況平滑過濾微納級弱信號,無法保留納米/亞納米級(Nanometer/Sub-nanometer Level)微弱干涉信號,且不具備多層干涉信號(Multi-layer Interference Signal)拆分能力,僅小幅程精密模式可實現超高精度解析,是復合結構測量失真的核心誘因。

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半導體復合結構光學特征與失真機理

半導體透明介質與金屬基底復合結構存在顯著光學差異:SiO?、SiN等表層介質反射率僅0.05%–2%,形貌波動<0.1 nm;Al、Cu等金屬基底反射率達80%–98%,信號幅值遠超表層。多層信號疊加形成多峰疊加結構,常規算法無法精準解耦。

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測量失真由三大量化缺陷導致:一是算法誤將<0.1 nm真實微納形貌判定為噪聲濾除;二是金屬強信號占比超95%,引發5–20 nm系統性高度偏差(Systematic Height Deviation);三是標準版USI無多峰拆分、界面鎖定模塊,造成形貌扭曲、界面模糊等問題。

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綠光硬件局限與優化方案

設備530 nm綠光光源可提升超光滑表面信噪比30%,測量重復性達0.01 nm,但僅優化光學信噪比,未改進核心算法,多層信號干擾問題無法根除。搭載CSI相干掃描干涉系統與多層專屬算法的設備,可實現≤0.02 nm峰值定位精度,有效解決分層測量失真問題,適配半導體晶圓微納結構高精度檢測。

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