半导体产业作为现代电子信息产业的基石,其制造工艺正朝着纳米级甚至亚纳米级方向不断演进,每一道工序的精度都直接决定了最终产品的性能与良率。在这一背景下,3D 轮廓仪凭借其高精度、非接触式的测量能力,成为半导体制造全流程中表面形貌与尺寸检测的核心设备。其中,融合了共聚焦光学原理与白光干涉技术的共聚焦 3D 轮廓仪,更是凭借出色的性能表现,广泛应用于晶圆制造、先进封装、微机电系统等关键环节,为半导体行业的精细化质控提供了强有力的技术支撑。
传统的二维检测设备只能获取平面信息,无法全面表征三维表面的形貌特征,而3D 轮廓仪能够实现对样品表面的三维数字化重建,精准测量台阶高度、表面粗糙度、缺陷尺寸、应力分布等关键参数,满足半导体制造对纳米级精度的检测需求。随着 3nm 及以下先进工艺的量产,半导体行业对检测设备的精度要求进一步提升,传统检测手段已无法满足生产需求,共聚焦 3D 轮廓仪的重要性愈发凸显。
一是超高的测量精度,以优尼康的 KLA Profilm3D 共聚焦 3D 轮廓仪为例,其采用相位干涉(PSI)技术时,垂直分辨率可达亚纳米级(<1nm),RMS 重复性低至 0.1nm,台阶高度准确度达到 0.7%,能够精准捕捉半导体器件表面纳米级的形貌变化。在采用垂直干涉扫描(WLI)技术时,其测量范围可覆盖 50nm 至 10mm,兼顾了高精度与宽量程的需求。
二是大视场与高兼容性,该类设备配备 10 倍物镜时即可实现 2mm 的视场范围,同时支持最大 4 倍光学变焦,无需频繁更换物镜即可满足不同尺度的测量需求;标配 100mm 自动 XY 样品台,能够自动完成多点测量与区域扫描,大幅提升检测效率。其样品反射率适应范围为 0.05%-100%,可测量从高反射率的金属表面到低反射率的透明薄膜等多种材料。
三是共聚焦3D 轮廓仪采用非接触式测量方式,不会对被测样品造成任何损伤,特别适用于光刻胶、软质聚合物、生物芯片等敏感材料的检测。其测量过程简单快捷,数秒内即可完成单次测量并输出包含表面粗糙度、形状、台阶高度在内的完整参数报告,同时支持多影像拼接功能,可实现大面积样品的表面形貌分析。

此外,3D 轮廓仪还可用于微机电系统(MEMS)器件的结构尺寸测量、化学机械研磨后的表面质量检测以及芯片封装后的引脚平整度检测等多个场景。优尼康科技作为深耕精密测量领域十余年的企业,已为众多半导体企业提供了基于 3D 轮廓仪的定制化检测解决方案,帮助客户有效提升了产品良率与生产效率。