摘要

微機(jī)電系統(tǒng)傳感器（Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS）制備過程中，溝槽刻蝕形貌、薄膜沉積厚度、多層結(jié)構(gòu)臺階高度，是決定器件力學(xué)與電學(xué)傳感性能的核心工藝指標(biāo)。傳統(tǒng)掃描電鏡（Scanning Electron Microscope, SEM）僅支持二維形貌成像，無法獲取立體尺寸數(shù)據(jù)；探針式輪廓儀（Contact Profilometer）屬于接觸式檢測設(shè)備，易對微型薄壁結(jié)構(gòu)造成劃傷、形變損傷。白光干涉儀（White Light Interferometer, WLI）基于短相干光學(xué)原理，可實(shí)現(xiàn)非接觸式、多參數(shù)同步精密檢測，目前已成為MEMS晶圓制程標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量控制方案，本文所有檢測邏輯與實(shí)測數(shù)據(jù)均來源于半導(dǎo)體微納加工行業(yè)公開工藝資料。

1 檢測原理與技術(shù)適配性

白光干涉儀搭載米拉干涉物鏡（Mirau Interference Objective）與壓電陶瓷（PZT）納米掃描機(jī)構(gòu)，工作原理為寬光譜白光經(jīng)分束器拆分、形成參考光路與樣品光路，僅在零光程差位置生成高對比度干涉條紋。設(shè)備逐幀采集干涉圖像，通過包絡(luò)峰值算法重構(gòu)樣品全域三維形貌，核心檢測精度穩(wěn)定：垂直分辨率0、1 nm，橫向分辨率0、5 μm。系統(tǒng)兼容垂直掃描干涉（Vertical Scanning Interferometry, VSI）、相移干涉（Phase Shifting Interferometry, PSI）雙檢測模式，可適配50 nm–50 μm跨度的各類MEMS微結(jié)構(gòu)測量場景。

針對不同MEMS工藝結(jié)構(gòu)，設(shè)備可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)量化檢測：針對硅基溝槽刻蝕（Silicon Groove Etching）結(jié)構(gòu)，自動(dòng)提取溝槽深度、側(cè)壁垂直度、邊緣線寬偏差等參數(shù)；針對氮化硅、光刻膠等透明薄膜，依托多層界面反射干涉信號，精準(zhǔn)計(jì)算全域薄膜厚度均勻性；針對多層鍍膜、刻蝕工藝形成的臺階高度，支持批量一次性量化測量，設(shè)備測量重復(fù)誤差≤2 nm，從根源上規(guī)避接觸式檢測導(dǎo)致的薄膜破損、懸臂梁形變等工藝缺陷。

2 工業(yè)實(shí)測應(yīng)用

在量產(chǎn)MEMS壓力傳感器、加速度傳感器晶圓檢測場景中，高難度刻蝕溝槽深寬比可達(dá)15:1。白光干涉儀單視野掃描即可同步獲取溝槽深度、薄膜厚度、臺階高度三大核心工藝參數(shù)，檢測效率較截面掃描電鏡（SEM）檢測提升8倍以上。

實(shí)測工況下，設(shè)備可精準(zhǔn)識別各類制程隱患：刻蝕氣體擾動(dòng)引發(fā)的溝槽側(cè)壁凹凸缺陷、鍍膜功率偏移導(dǎo)致的薄膜厚度超差、光刻對準(zhǔn)偏差造成的臺階高度不均等。精準(zhǔn)的三維形貌實(shí)測數(shù)據(jù)，可直接用于干法刻蝕（Dry Etching）、物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition, PVD）工藝參數(shù)校準(zhǔn)，有效穩(wěn)定MEMS器件批量良率，整套檢測流程完全符合GB/T 34894-2017《微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）光學(xué)干涉測量方法》國家標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

白光干涉儀（WLI）可一站式完成MEMS溝槽刻蝕形貌、薄膜厚度、臺階高度的三維量化表征，具備無損檢測、超高精度、高效量產(chǎn)三大核心優(yōu)勢，全面覆蓋MEMS微納加工全流程在線質(zhì)量控制需求，是當(dāng)前MEMS傳感器產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)階段不可或缺的精密計(jì)量設(shè)備。

MEMS傳感器實(shí)測應(yīng)用圖示及說明（半導(dǎo)體專屬）

該圖為實(shí)測MEMS壓力傳感器芯片全景圖，可清晰呈現(xiàn)芯片整體形貌（Overall Morphology），精準(zhǔn)捕捉全域微觀細(xì)節(jié)，為芯片外觀質(zhì)檢、整體尺寸（Overall Dimension）核驗(yàn)提供可靠數(shù)據(jù)支撐，保障MEMS傳感器芯片基礎(chǔ)生產(chǎn)質(zhì)量。

該圖為MEMS梳齒狀結(jié)構(gòu)實(shí)測圖，可精準(zhǔn)還原梳齒微觀形態(tài)（Microscopic Morphology），支撐梳齒間距（Comb Spacing）、尺寸精度（Dimensional Accuracy）等關(guān)鍵參數(shù)的精準(zhǔn)檢測，穩(wěn)定MEMS器件整體性能穩(wěn)定性（Performance Stability）。

大視野3D白光干涉儀

大視野3D白光干涉儀突破傳統(tǒng)微納測量設(shè)備局限，重構(gòu)微機(jī)電系統(tǒng)傳感器（MEMS）精密檢測范式。設(shè)備依托核心光學(xué)創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)納米級（Nanoscale）全場景一體化測量，兼顧檢測精度與量產(chǎn)效率，全面適配MEMS傳感器全流程檢測需求，升級工業(yè)精密測量（Industrial Precision Measurement）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為半導(dǎo)體（Semiconductor）領(lǐng)域MEMS傳感器及各類精密微納器件檢測提供全方位技術(shù)支撐。

核心優(yōu)勢：大視野+高精度，打破行業(yè)壁壘（適配MEMS傳感器檢測）

設(shè)備突破傳統(tǒng)檢測設(shè)備痛點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)1倍以下物鏡（Objective Lens）僅支持單孔檢測、需兩臺設(shè)備分別完成大視野觀測與高精度測量的行業(yè)短板。設(shè)備搭載0、6倍輕量化專用鏡頭，配備15mm超大單幅視野（Single Frame Field of View），搭配可兼容4組物鏡的轉(zhuǎn)塔鼻輪（Turret Nose Wheel），單設(shè)備即可兼顧大視野全域觀測與納米級高精度測量，適配MEMS傳感器復(fù)雜樣品檢測場景，無需切換檢測設(shè)備，顯著提升檢測效率（Inspection Efficiency）與數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度（Data Accuracy）。

實(shí)測精度數(shù)據(jù)：6pm（0、006nm），可精準(zhǔn)量化表征樣品表面粗糙度（Surface Roughness, Ra/Rz）參數(shù)。

新啟航半導(dǎo)體｜專業(yè)白光干涉 3D 輪廓測量方案。亞納米精度保障，支持自動(dòng)化定制；高端系列對標(biāo)國際一線品牌，大視野設(shè)計(jì)，輕松應(yīng)對高低反射、復(fù)雜材料測量場景。

免責(zé)聲明（Disclaimer）

一、內(nèi)容溯源與適用范圍（Source & Scope of Application）

本文全部技術(shù)參數(shù)、結(jié)構(gòu)原理、機(jī)型適配及對比數(shù)據(jù)，均源自設(shè)備原廠官方資料、權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)及公開招標(biāo)驗(yàn)收文件，僅用于技術(shù)研究、方案對比及行業(yè)參考，不作任何商業(yè)用途。

二、內(nèi)容效力與權(quán)責(zé)界定（Validity & Liability Definition）

本文觀點(diǎn)與結(jié)論為通用技術(shù)參考，非設(shè)備原廠官方定論，不構(gòu)成任何商業(yè)承諾、履約標(biāo)準(zhǔn)及驗(yàn)收依據(jù)，未經(jīng)原廠實(shí)測核驗(yàn)，不得用于項(xiàng)目驗(yàn)收、舉證追責(zé)。

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