德國OptoSurf WaferMaster WM 300 角分辨光散射(ARS)技術(shù)粗糙度測量系統(tǒng)
*半導體封測應用工藝如扇出型晶圓級封裝 (FOWLP) 及扇出型面板級封裝(FOPLP) 需將晶圓或面板減薄至 50 - 30 µm ，于是晶背研磨工藝后的晶圓粗糙度測量極其重要。OptoSurf 的角分辨散射粗糙度測量系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的 WLI （白光干涉）或 AFM （原子力顯微鏡 ）小面積測量技術(shù)已經(jīng)用于超導的高質(zhì)量拋光金屬表面的表面測量中得到充分證明，可在 30 秒內(nèi)精準測量< 1 nm 的 Ra 值以獲得整個200 毫米晶圓區(qū)域的粗糙度以及微米范圍內(nèi)的翹曲和納米范圍內(nèi)的波紋度。
WaferMaster WM 300 不像傳統(tǒng)輪廓儀需要長時間的垂直高度掃描加上水平拼接以得到3D的表面輪廓進行耗時粗糙度計算。而是利用角分辨光散射技術(shù)測量晶圓表面梯度角計算的粗糙度，以每秒2000次 高速掃描全晶圓表面上面的粗糙度，為目前業(yè)界全晶圓粗糙度測量系統(tǒng)，可以依各種樣品形狀尺寸客制化量測探頭以及平臺解決方案。WM 300 可直接計算得到以微米為單位的粗糙度值，波紋度和輪廓值。角分辨光散射測量不受探頭與樣品間距離變化影響，并可在震動環(huán)境下保證測量準確性。
芯片在轉(zhuǎn)臺上旋轉(zhuǎn)，角散射光傳感器從邊緣向中心連續(xù)移動。 該系統(tǒng)可以在 200 毫米晶圓上進行 25,000 次測量
* US 號 10,180,316 B2
通用規(guī)格
使用 670 nm 激光測量非接觸式 ARS 散射光原理 (LED光源 670 nm，光斑尺寸 0.9 mm ; 高分辨率選項 0.03 毫米光斑的激光)
通過晶圓旋轉(zhuǎn)技術(shù)和線性傳感器移動進行測量掃描
樣品測量晶圓尺寸 300 毫米 , OptoScan 600機型支持600 x 600 mm 面板
300 mm晶圓全區(qū)域掃描量測時間 60 秒 ; 轉(zhuǎn)軸直接驅(qū)動 ，無鐵芯
直驅(qū)旋轉(zhuǎn)軸，無鐵芯 ; 傾斜誤差 < 5 弧秒 直驅(qū)直線軸，無鐵芯; 傾斜誤差 < 10 弧秒, 旋轉(zhuǎn)軸跟隨磨痕方向.
無風扇嵌入式計算機 PC Windows 7
SECCS/GEM 接口選項
外殼 ≈ 700/700/1800 (mm, L/W/H)
不需防震
重量 ≈ 100公斤
粗糙度標準 Ra >0,5 nm
轉(zhuǎn)速達 120 rpm
旋轉(zhuǎn)工作臺 < 0,5 µm
傳感器速度高達 2000/s 數(shù)據(jù)傳輸
德國真空吸盤（Metapor、Witte）
粗糙度測量性能
測量范圍 ≈ 0.5 nm – 200 nm (Ra)*
校正標樣 < 0.5 nm Ra
MSA 測試能力（1類型 ）; 制程能力 Cg > 1,33（在 1 nm 標樣上進行 50 次測量 )
波紋度低至 1 nm
橫向分辨率 < 60 µm
測量角度 -12° … + 12° ; 范圍 ** (0,01 µm – 4 mm)
* Ra 值基于高精度表面輪廓測量系統(tǒng)的相關(guān)測量。 ** 4 mm 表示以 20 mm 基板的高度為 4 mm（局部測量角度 11°）。
Ra (nm)
Ra (nm)
磨輪 #8000
CMP拋光
平均 Ra 值為 1.5 nm 的精細研磨芯片測量示例與拋光芯片的測量對比.
散射粗糙度共聚焦顯微鏡
160x160 (µm)角度分布
對比共聚焦顯微鏡測量.
與白光干涉儀 (WLI)、原子力顯微鏡 (AFM) 和角散射光傳感器 (OS) 進行比較測量。 G2 研磨晶圓，CMP（以質(zhì)量拋光的裸晶圓）
µm
翹曲
波紋度
µm
翹曲度和波紋度可以通過測量角度的積分來測量.
粗糙度
波紋度 線輪廓
雖然粗糙度低（Ra = 1.58 nm），但晶圓上仍有很強的波紋度，振幅約為 100 nm，波長為 4mm
帶有強烈凹痕的晶圓
邊緣區(qū)域有裂紋的晶圓。 肉眼看不到裂縫。
但可由測得的傾斜角信號在顯示為真正的裂縫之前檢測到.
強度
坡度
圖案化芯片上的細微裂縫檢測是一個挑戰(zhàn)。左側(cè)散射強度圖，裂縫并不可見。 但在右側(cè)的坡度 (斜率) 圖中，平均值清楚地顯示了裂縫.
采用高分辨率模式（光斑 0.03 mm）在精細研磨晶圓中心測量波紋度。振幅在 10 – 20 nm 范圍.
