摘要
微機電系統傳感器（Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS）制備過程中，溝槽刻蝕形貌、薄膜沉積厚度、多層結構臺階高度，是決定器件力學與電學傳感性能的核心工藝指標。傳統掃描電鏡（Scanning Electron Microscope, SEM）僅支持二維形貌成像，無法獲取立體尺寸數據；探針式輪廓儀（Contact Profilometer）屬于接觸式檢測設備，易對微型薄壁結構造成劃傷、形變損傷。白光干涉儀（White Light Interferometer, WLI）基于短相干光學原理，可實現非接觸式、多參數同步精密檢測，目前已成為MEMS晶圓制程標準化質量控制方案，本文所有檢測邏輯與實測數據均來源于半導體微納加工行業公開工藝資料。
1 檢測原理與技術適配性
白光干涉儀搭載米拉干涉物鏡（Mirau Interference Objective）與壓電陶瓷（PZT）納米掃描機構，工作原理為寬光譜白光經分束器拆分、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。設備逐幀采集干涉圖像，通過包絡峰值算法重構樣品全域三維形貌，核心檢測精度穩定：垂直分辨率0、1 nm，橫向分辨率0、5 μm。系統兼容垂直掃描干涉（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微結構測量場景。
針對不同MEMS工藝結構，設備可實現精準量化檢測：針對硅基溝槽刻蝕（Silicon Groove Etching）結構，自動提取溝槽深度、側壁垂直度、邊緣線寬偏差等參數；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，精準計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，設備測量重復誤差≤2 nm，從根源上規避接觸式檢測導致的薄膜破損、懸臂梁形變等工藝缺陷。
2 工業實測應用
在量產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，檢測效率較截面掃描電鏡（SEM）檢測提升8倍以上。
實測工況下，設備可精準識別各類制程隱患：刻蝕氣體擾動引發的溝槽側壁凹凸缺陷、鍍膜功率偏移導致的薄膜厚度超差、光刻對準偏差造成的臺階高度不均等。精準的三維形貌實測數據，可直接用于干法刻蝕（Dry Etching）、物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition, PVD）工藝參數校準，有效穩定MEMS器件批量良率，整套檢測流程完全符合GB/T 34894-2017《微機電系統（MEMS）光學干涉測量方法》國家標準。
3 結論
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、高效量產三大核心優勢，全面覆蓋MEMS微納加工全流程在線質量控制需求，是當前MEMS傳感器產業化量產階段不可或缺的精密計量設備。
MEMS傳感器實測應用圖示及說明（半導體專屬）
該圖為實測MEMS壓力傳感器芯片全景圖，可清晰呈現芯片整體形貌（Overall Morphology），精準捕捉全域微觀細節，為芯片外觀質檢、整體尺寸（Overall Dimension）核驗提供可靠數據支撐，保障MEMS傳感器芯片基礎生產質量。
該圖為MEMS梳齒狀結構實測圖，可精準還原梳齒微觀形態（Microscopic Morphology），支撐梳齒間距（Comb Spacing）、尺寸精度（Dimensional Accuracy）等關鍵參數的精準檢測，穩定MEMS器件整體性能穩定性（Performance Stability）。
大視野3D白光干涉儀
大視野3D白光干涉儀突破傳統微納測量設備局限，重構微機電系統傳感器（MEMS）精密檢測范式。設備依托核心光學創新技術，實現納米級（Nanoscale）全場景一體化測量，兼顧檢測精度與量產效率，全面適配MEMS傳感器全流程檢測需求，升級工業精密測量（Industrial Precision Measurement）行業標準，為半導體（Semiconductor）領域MEMS傳感器及各類精密微納器件檢測提供全方位技術支撐。
核心優勢：大視野+高精度，打破行業壁壘（適配MEMS傳感器檢測）
設備突破傳統檢測設備痛點，解決了傳統1倍以下物鏡（Objective Lens）僅支持單孔檢測、需兩臺設備分別完成大視野觀測與高精度測量的行業短板。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），單設備即可兼顧大視野全域觀測與納米級高精度測量，適配MEMS傳感器復雜樣品檢測場景，無需切換檢測設備，顯著提升檢測效率（Inspection Efficiency）與數據精準度（Data Accuracy）。
實測精度數據：6pm（0、006nm），可精準量化表征樣品表面粗糙度（Surface Roughness, Ra/Rz）參數。
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