晶圆（Wafer）的常见量测方法（四）；

1. 原子力显微镜

AFM是一种使用范德华力来测量物体的设备。当两分离的距离逐渐接近时，两个原子之间产生吸引力，但当它们靠近时，产生排斥力，工作原理是当尖端遇到物体时，它会弯曲，因为原子之间的力产生吸引力或排斥力。然后，照射在尖端上的激光的反射角度发生变化，PSPD（位置敏感光电二极管）是接收反射光并读取位置的传感器，可识别变化的激光光斑的位置并实现高度探测。

一般来说，AFM有接触式，tapping式和非接触式，在接触式或tapping的情况下，它具有比非接触式更精确测量的优点，但缺点是探头和样品磨损。尖端的形状是这样的：无论多么小和轻，如果nm的尖头在刮擦晶圆时穿过晶圆，它会对晶圆施加巨大的力（想想用针按压和用钝铅笔尖按压的破坏力，即使施加相同的力，两者破坏力不同）。尖端可能会破裂并污染晶圆，或者会剥落硬成型的膜。因此，设计了tapping和非接触模式。这两种方法都可以最大限度地减少与样品的接触。在tapping的情况下，通过敲击晶圆来测量尖端。tapping也不能避免尖端和晶圆表面损坏，但它比接触少。非接触法是一种完全不接触的方法。当以尖端独特的共振频率振动并接近晶片时，引力在范德华力（设定的共振频率振荡变化）中占主导地位，允许在不接触样品的情况下测量探头。在这种情况下，可以从源头上防止尖端和晶圆损坏。

AFM因轴或使用方式而异，但通常是分辨率为0.5A~1A（埃）的设备。因此，它用于检查非常小的缺陷或测量结构。例如：

(1). 在CMP之后，误差测量，如侵蚀和碟形；

(2). 沉积膜的粗糙度；

(3). 线宽，如LER（线边粗糙度）和LWR（线宽粗糙度）

此外，AFM的优点是简单，因为它不需要额外的真空设备。但是，由于探头的局限性，存在一个缺点，即在高纵横比沟槽的情况下难以测量。此外，尖头也是AFM的消耗品，价格昂贵，并且有推荐的使用周期，因此必须定期更换。这是一个非常重要的因素，因为测量结果可能会因尖端的状态而异。

2. Overlay

在硅晶圆制造中，套刻精度的控制是硅晶圆制造中必需的图案与图案对准的控制。

目前，硅晶圆是按一系列步骤制造的，每个阶段都会在晶圆上放置一种材料图案；通过这种方式，放置了由不同材料制成的晶体管、触点等。为了使最终器件正常工作，这些单独的图案必须正确对齐——例如触点、线路和晶体管必须全部对齐。

3. Ellipsometer

当知道偏振度的待测光（可以使用偏振器等调节从光源发出的光）照射到要测量的样品上时，样品表面反射的偏振状态发生变化，并且可以通过测量该光的偏振状态来知道薄膜的厚度和折射率。

通过纵波（p偏振）、横波（s偏振）、相位差（Δ、Delta）、振幅分量（Ψ）、复反射比（ρ）、振幅（r p, r s）之间的关系可以计算：

但是，仅用获得的数据很难获得薄膜的厚度和折射率等信息，因此需要参考适当的模型。

*此外，还有一种非破坏性的方法，可以用于SiO2厚度的确认。

使用监控色卡，如下图所示：

如果有目标值，则可以在附近找到相似的颜色并检查SiO2的厚度。例如，如果形成 500 nm 的 SiO2，则会出现蓝绿色。