摘要

微机电系统传感器（Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS）制备过程中，沟槽刻蚀形貌、薄膜沉积厚度、多层结构台阶高度，是决定器件力学与电学传感性能的核心工艺指标。传统扫描电镜（Scanning Electron Microscope, SEM）仅支持二维形貌成像，无法获取立体尺寸数据；探针式轮廓仪（Contact Profilometer）属于接触式检测设备，易对微型薄壁结构造成划伤、形变损伤。白光干涉仪（White Light Interferometer, WLI）基于短相干光学原理，可实现非接触式、多参数同步精密检测，现在已成为MEMS晶圆制程标准化质量控制方案，本文所有检测逻辑与实测数据均来源于半导体微纳加工行业公开工艺资料。

1 检测原理与技术适配性

白光干涉仪搭载米拉干涉物镜（Mirau Interference Objective）与压电陶瓷（PZT）纳米扫描组织，工作原理为宽光谱白光经分束器拆分、形成参考光路与样品光路，仅在零光程差位置生成高对比度干涉条纹。设备逐帧采集干涉图像，顺利获得包络峰值算法重构样品全域三维形貌，核心检测精度稳定：垂直分辨率0、1 nm，横向分辨率0、5 μm。系统兼容垂直扫描干涉（Vertical Scanning Interferometry, VSI）、相移干涉（Phase Shifting Interferometry, PSI）双检测模式，可适配50 nm–50 μm跨度的各类MEMS微结构测量场景。

针对不同MEMS工艺结构，设备可实现精准量化检测：针对硅基沟槽刻蚀（Silicon Groove Etching）结构，自动提取沟槽深度、侧壁垂直度、边缘线宽偏差等参数；针对氮化硅、光刻胶等透明薄膜，依托多层界面反射干涉信号，精准计算全域薄膜厚度均匀性；针对多层镀膜、刻蚀工艺形成的台阶高度，支持批量一次性量化测量，设备测量重复误差≤2 nm，从根源上规避接触式检测导致的薄膜破损、悬臂梁形变等工艺缺陷。

2 工业实测应用

在量产MEMS压力传感器、加速度传感器晶圆检测场景中，高难度刻蚀沟槽深宽比可达15:1。白光干涉仪单视野扫描即可同步获取沟槽深度、薄膜厚度、台阶高度三大核心工艺参数，检测效率较截面扫描电镜（SEM）检测提升8倍以上。

实测工况下，设备可精准识别各类制程隐患：刻蚀气体扰动引发的沟槽侧壁凹凸缺陷、镀膜功率偏移导致的薄膜厚度超差、光刻对准偏差造成的台阶高度不均等。精准的三维形貌实测数据，可直接用于干法刻蚀（Dry Etching）、物理气相沉积（Physical Vapor Deposition, PVD）工艺参数校准，有效稳定MEMS器件批量良率，整套检测流程完全符合GB/T 34894-2017《微机电系统（MEMS）光学干涉测量方法》国家标准。

3 结论

白光干涉仪（WLI）可一站式完成MEMS沟槽刻蚀形貌、薄膜厚度、台阶高度的三维量化表征，具备无损检测、超高精度、高效量产三大核心优势，全面覆盖MEMS微纳加工全流程在线质量控制需求，是当前MEMS传感器产业化量产阶段不可或缺的精密计量设备。

MEMS传感器实测应用图示及说明（半导体专属）

该图为实测MEMS压力传感器芯片全景图，可清晰呈现芯片整体形貌（Overall Morphology），精准捕捉全域微观细节，为芯片外观质检、整体尺寸（Overall Dimension）核验给予可靠数据支撑，保障MEMS传感器芯片基础生产质量。

该图为MEMS梳齿状结构实测图，可精准还原梳齿微观形态（Microscopic Morphology），支撑梳齿间距（Comb Spacing）、尺寸精度（Dimensional Accuracy）等关键参数的精准检测，稳定MEMS器件整体性能稳定性（Performance Stability）。

大视野3D白光干涉仪

大视野3D白光干涉仪突破传统微纳测量设备局限，重构微机电系统传感器（MEMS）精密检测范式。设备依托核心光学创新技术，实现纳米级（Nanoscale）全场景一体化测量，兼顾检测精度与量产效率，全面适配MEMS传感器全流程检测需求，升级工业精密测量（Industrial Precision Measurement）行业标准，为半导体（Semiconductor）领域MEMS传感器及各类精密微纳器件检测给予全方位技术支撑。

核心优势：大视野+高精度，打破行业壁垒（适配MEMS传感器检测）

设备突破传统检测设备痛点，解决了传统1倍以下物镜（Objective Lens）仅支持单孔检测、需两台设备分别完成大视野观测与高精度测量的行业短板。设备搭载0、6倍轻量化专用镜头，配备15mm超大单幅视野（Single Frame Field of View），搭配可兼容4组物镜的转塔鼻轮（Turret Nose Wheel），单设备即可兼顾大视野全域观测与纳米级高精度测量，适配MEMS传感器复杂样品检测场景，无需切换检测设备，显著提升检测效率（Inspection Efficiency）与数据精准度（Data Accuracy）。

实测精度数据：6pm（0、006nm），可精准量化表征样品表面粗糙度（Surface Roughness, Ra/Rz）参数。

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