微透鏡 厚度均勻性 (Thickness Uniformity)失衡,白光干涉儀檢測優化光學制程 (Optical Process) 制備工藝
發布時間:
2026-06-29
作者:
新啟航半導體有限公司

微透鏡(Microlens)及微透鏡陣列是光電成像、半導體光學器件的核心微結構,其厚度均勻性(Thickness Uniformity)直接決定光束耦合精度、成像質量與產品良率,是精密光學器件量產的核心核心質控指標。在量產光學制程(Optical Process)中,光刻膠涂覆、熱回流、薄膜沉積等工序易引發厚度均勻性失衡,導致微透鏡曲率偏差、光程差(OPD)超標,進而造成器件成像畸變、光能損耗加劇,長期制約精密光學器件規?;慨a提質增效。

結合工業制程溯源驗證結果,微透鏡厚度均勻性失衡主要存在三類核心誘因:一是勻膠(Spin Coating)工序轉速波動、加速度參數匹配不合理,造成光刻膠膜厚分布不均;二是基材預處理殘留微量雜質,導致膜層附著速率存在差異化偏差;三是熱回流成型階段腔體內部溫場分布不均,致使微透鏡熔融固化形變一致性較差。傳統檢測方式僅支持單點抽樣檢測,無法全域捕捉微米級厚度偏差,難以精準定位制程隱性缺陷,質控與工藝優化存在明顯短板。

本文采用白光干涉儀(White Light Interferometer, WLI)開展全域高精度檢測優化工作,依托設備三維形貌掃描技術,可實現無接觸式采集微透鏡陣列全域厚度數據、面形偏差及曲率參數,精準識別局部厚度超差區域與工藝隱患?;趯崪y檢測數據反向迭代優化光學制程參數,校準勻膠機轉速與加速度運行曲線,標準化基材清潔全流程工藝,穩定熱回流成型溫場核心參數。

優化后實測數據表明:微透鏡厚度均勻性誤差可穩定控制在0.8μm以內,全域膜厚一致性大幅提升,有效解決量產制程批量性缺陷問題,顯著改善光學器件成像穩定性與量產良率,可廣泛應用于晶圓級微透鏡精密制備場景。

DOE衍射光學元件異形結構檢測


微透鏡  厚度均勻性 (Thickness Uniformity)失衡,白光干涉儀檢測優化光學制程 (Optical Process) 制備工藝


(圖示為DOE衍射光學元件結構圖,清晰呈現元件微觀結構(Microscopic Structure),助力衍射光學元件質量管控(Quality Control),保障半導體光學系統成像精度)


微透鏡  厚度均勻性 (Thickness Uniformity)失衡,白光干涉儀檢測優化光學制程 (Optical Process) 制備工藝


微透鏡  厚度均勻性 (Thickness Uniformity)失衡,白光干涉儀檢測優化光學制程 (Optical Process) 制備工藝

(圖示為實測微透鏡效果圖,精準還原微透鏡形貌(Morphology),為微透鏡加工精度(Processing Accuracy)檢測提供可靠依據,適配半導體微透鏡陣列檢測場景)

大視野3D白光干涉儀——微透鏡納米級測量解決方案(工業及半導體專用)


微透鏡  厚度均勻性 (Thickness Uniformity)失衡,白光干涉儀檢測優化光學制程 (Optical Process) 制備工藝

該設備突破傳統光學測量設備技術局限,構建微透鏡(Microlens)、光學元件(Optical Components)檢測全新技術范式。大視野3D白光干涉儀依托核心創新光學技術,實現納米級(Nanoscale)全場景精密測量,憑借高效檢測、超高精度的核心優勢,適配微透鏡、衍射光學元件(Diffractive Optical Element, DOE)等各類精密光學部件檢測需求,重構工業精密測量(Industrial Precision Measurement)行業標準,為半導體光學、精密光學領域研發與量產提供權威精準的數據支撐。

核心優勢:大視野+高精度,打破行業技術壁壘

設備攻克行業傳統設備痛點,解決了傳統1倍以下物鏡(Objective Lens)僅支持單孔測量、需兩臺設備分別實現大視野觀測與高精度測量的行業難題。設備搭載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組物鏡的轉塔鼻輪(Turret Nose Wheel),單臺設備即可兼顧大視野全域觀測與納米級高精度測量,無需頻繁切換檢測設備,大幅提升量產檢測效率(Inspection Efficiency)與數據精準度(Data Accuracy),高度適配微透鏡復雜微結構、半導體光學器件批量量產檢測場景。

核心測量能力及實測應用圖示說明


微透鏡  厚度均勻性 (Thickness Uniformity)失衡,白光干涉儀檢測優化光學制程 (Optical Process) 制備工藝

(圖示為實測光學元件關鍵指標:含平面度誤差(Flatness Error)、峰值谷值(Peak-Valley, PV)、均方根值(Root Mean Square, RMS),精準把控光學元件平面精度,為微透鏡等部件光學性能(Optical Performance)提供核心質量支撐,適配半導體微透鏡高精度檢測需求)

(圖示為實測表面粗糙度(Surface Roughness, Ra),檢測精度可達6pm(0.006nm),可精準表征微透鏡表面光滑度,滿足高精度光學部件、半導體光學窗口片的嚴苛檢測標準,有效規避表面粗糙度超標引發的光學損耗問題)

新啟航半導體|專業白光干涉 3D 輪廓測量方案。亞納米精度保障,支持自動化定制;高端系列對標國際一線品牌,大視野設計,輕松應對高低反射、復雜材料測量場景。



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