从去年5月16日开始，美国就开始了对于华为的“制裁”，一开始只是将其加入到“实体名单”中了，后来因为美国企业和华为之间的合作关系，给了一次又一次的缓冲时间，本以为美国会松懈下来，没想到在今年的5月15日，美国直接放出的大招，给华为后120天的时间，时间一到，将全面禁止华为在市场上，使用涉及美国技术和设备生产的芯片。
 

　　随着芯片之争的趋势越来越激烈，与之相应的晶圆的价格也越来越来越高。
 

　　晶圆在半导体工业中至关重要，并且晶圆的年需求量在过去10年里持续增长。由原子力显微镜得到的晶圆表面纳米尺度三维形貌，是包括表面粗糙度，颗粒或缺陷检测等表面分析的基础。例如，粗糙度是晶圆一个非常重要的参数。它不仅能反映了晶圆表面的质量，同时，它也被用于评价后续的处理步骤 (外延、刻蚀、清洗等)，因为这些工艺会改变表面并影响表面粗糙度。在实际应用中，往往要求在同一晶圆的多个位置上进行测试，并统计足够多的数据。这就要求建立一套高效的测量流程，从安全、方便的样品装载开始，到预先确定您想要扫描的位置，自动地测量和获取数据，并分析所得的信息。
 

　　安东帕的 Tosca 400原子力显微镜的晶圆台专为这类不同尺寸的晶圆设计，并结合了自动测试、批量处理等高度自动化的测量流程，是晶圆样品测试的完美工具。这里，我们简单介绍该样品台和针对晶圆的自动测量过程。
 

　　图1 Tosca 400晶圆样品台
 

　　样品装载
 

　　在进行原子力显微镜测量之前，晶圆需要在晶圆台上进行定位。为了保证高数据质量，在精确测量过程中，晶圆的稳定位置非常重要。Tosca 400的晶圆台为直径为4, 6和8英寸(100, 150, 200mm)的晶圆提供了三个位置。对于碎片或直径为3英寸以下晶圆的测量，有一个的碎片位置。 每一个直径的晶圆位置都由精确设计的限位块来保证。该限位块还确保晶圆自动对中，并且磁笔可以很容易地放置和移动它们。
 

　　半导体行业通常使用专门设计的真空镊子来操作晶圆。Tosca 400的晶圆台设计用常规真空镊子进行晶圆装卸。这使得晶圆可以安全、轻松地装载到Tosca中。 在放置晶圆后，样品被晶圆台真空吸住，这使得晶圆位置得到了固定，并确保晶圆台和样品之间的良好接触。
 

　　图2 常规真空镊子配合机械限位块，使得晶圆样品的装卸更加安全方便
 

　　晶圆类型选择和自动对位
 

　　晶圆的种类很多，在直径、掺杂和晶体取向上都有差异。此外，感兴趣的表面可以在晶圆的正面或背面。这些参数通常通过不同的晶圆平边或凹槽的位置机械地编码在晶圆上。Tosca测量控制软件，可以在装载样品后，在选择菜单中选择晶圆类型。然后，手动或自动检测确定晶圆的平边或凹槽。这称作“自动晶圆对准”。确定晶圆平边或凹槽的位置后可以建立基于晶圆的坐标系。 这样就可以通过jue对坐标进行样品导航，以实现在相同的位置上使用Tosca进行AFM分析。
 

　　图3 选择晶圆的尺寸、类型和正面/背面，只需点击几下即可完成
 

　　批量测量
 

　　Tosca 400控制软件的批量测量功能，提供了不同的测量位置的定义，并可以增加，编辑，重新排序，重新定义现有的测量。批测量开始后，Tosca按照定义的顺序自动执行扫描。可以为标准化测量创建和加载预定义的批处理文件。此外，测量的分析可以在Tosca分析软件预定义模板的帮助下自动执行。
 

　　在下图所示的案例中，定义了在9个不同位置处进行500x500nm轻敲模式扫描的批量测量，来评估一个150mm晶圆的表面粗糙度分布。批量测量开始以后，Tosca自动导航到每个点，进针，然后执行定义的扫描并存储获取的数据。
 

　　图4 批处理定义图形界面，通过加载预定义的批处理文件进行标准化测量，显示所选晶圆类型及测量点示意图
 

　　批处理数据的Tosca分析模板
 

　　批量测量的输出通常是测量点的AFM数据集。在一个批处理中，可以使用Tosca分析模板的功能，对测量的结构进行批处理分析。
 

　　图5 Tosca分析模板可以有效地评估通过批量测量获得的数据集
 

　　在建立Tosca分析模板时，首先对第1个数据集进行手动处理，执行所有必要的后处理步骤、感兴趣的分析和所获得结果的期望显示方式。第1个分析文件可以被用作批处理的所有其他数据集的Tosca分析模板，只需单击几下鼠标就可以自动执行相同的分析步骤。当然，这不仅适用于相同批的数据集，也适用于使用同一模板测量的所有后续数据集。
 

　　总之，Tosca 400的晶圆台使样品装卸和定位更加容易和安全。通过与Tosca控制软件相结合，提供了通过晶圆坐标定位感兴趣位置的导航功能。批处理测量可以自动执行预定义的测量序列，其设置可以导出和保存，或者重新导入，以便将来对类似的任务可以重复相同的批量测量。通过使用Tosca分析模板，可以同时处理和分析批量测量获得的数据集。