摘要
在“超越摩尔定律”的推动下，三维集成电路（3D ICs）已成为下一代电子产品的核心。其复杂的架构对蚀刻技术提出了前所未有的要求，这些技术必须实现原子级精度、严格的高纵横比（HAR）控制以及几乎无损伤的蚀刻效果。要应对这些挑战，需要具备能够在纳米尺度上进行真正三维、定量分析的计量技术。原子力显微镜（AFM）在这方面发挥了重要作用，它提供了其他技术无法实现的非破坏性、亚纳米级的表征能力。本文系统地探讨了AFM在推动3D IC关键蚀刻工艺发展中的关键作用，包括硅通孔（TSVs）的深度反应离子蚀刻、原子层蚀刻（ALE）和低温等离子体蚀刻。我们详细介绍了AFM在量化侧壁粗糙度、验证每次蚀刻的速率以及评估表面损伤方面的独特贡献。同时，我们也讨论了诸如倾斜AFM、HAR探针和自动化在线系统等最新创新如何克服传统上在吞吐量和侧壁及深沟槽访问方面的限制。展望未来，AFM与光学计量、机器学习及多尺度建模的结合将为实现真正自主的工艺控制和优化开辟道路。因此，AFM成为开发和优化支撑下一代3D半导体制造工艺不可或缺的工具。
