摘要

MEMS傳感器基底（MEMS Sensor Substrate）的表面形貌直接決定器件傳感噪聲、鍵合（Bonding）可靠性及長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性。硅基底拋光、薄膜沉積、濕法清洗等制程易產(chǎn)生納米級(jí)粗糙度超標(biāo)、微劃痕、顆粒凸起等缺陷。傳統(tǒng)探針輪廓儀（Stylus Profiler）存在接觸式測(cè)量劃傷風(fēng)險(xiǎn)，二維光學(xué)設(shè)備無(wú)法量化三維表面起伏形貌。目前半導(dǎo)體行業(yè)主流采用白光干涉儀（White Light Interferometer, WLI）非接觸檢測(cè)方案，技術(shù)依據(jù)可溯源儀器廠(chǎng)商官方應(yīng)用筆記及半導(dǎo)體量產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)實(shí)測(cè)報(bào)告。

1 檢測(cè)原理與設(shè)備配置

本方案基于低相干白光干涉（Low-coherence White Light Interference）原理，通過(guò)分束光路分別照射待測(cè)樣品基底與標(biāo)準(zhǔn)參考鏡，依托壓電納米掃描機(jī)構(gòu)完成Z向精準(zhǔn)步進(jìn)，采集全域干涉條紋，經(jīng)軟件算法重構(gòu)樣品完整三維形貌。

設(shè)備標(biāo)配N(xiāo)A0.3~0.5顯微物鏡，垂直分辨率可達(dá)0.1 nm，Z向掃描量程50 μm。測(cè)量前采用計(jì)量校準(zhǔn)臺(tái)階樣板完成精度標(biāo)定，設(shè)備高度測(cè)量誤差≤3 nm，完全符合GB/T 3505、ISO25178表面形貌計(jì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

2 基底指標(biāo)與缺陷識(shí)別邏輯

系統(tǒng)可同步輸出基底算術(shù)平均粗糙度Ra、均方根粗糙度Rq等核心形貌參數(shù)，高端MEMS硅基底工藝管控標(biāo)準(zhǔn)為Ra＜1 nm。針對(duì)基底劃痕、凸起類(lèi)缺陷，采用三維點(diǎn)云閾值算法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化精準(zhǔn)識(shí)別：劃痕深度≥20 nm、局部顆粒凸起高度≥30 nm判定為制程不良。系統(tǒng)可自動(dòng)標(biāo)記缺陷坐標(biāo)、統(tǒng)計(jì)缺陷尺寸分布，同時(shí)精準(zhǔn)區(qū)分拋光殘留顆粒、刻蝕副產(chǎn)物、清洗劃痕三類(lèi)缺陷成因，適配產(chǎn)線(xiàn)工藝溯源需求。

3 產(chǎn)線(xiàn)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

設(shè)備采用全程非接觸測(cè)量模式，可徹底規(guī)避MEMS超薄敏感結(jié)構(gòu)的測(cè)量損傷風(fēng)險(xiǎn)；依托大視場(chǎng)全域成像替代傳統(tǒng)探針單點(diǎn)抽樣檢測(cè)，整體檢測(cè)效率提升10倍以上，支持8寸晶圓全域Mapping掃描檢測(cè)。設(shè)備批量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可反向迭代優(yōu)化CMP拋光壓力、薄膜沉積速率、腔體潔凈度等核心工藝參數(shù)，目前已在慣性MEMS、壓力傳感器量產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)穩(wěn)定應(yīng)用，有效降低器件零位漂移不良率，提升產(chǎn)品量產(chǎn)一致性。

MEMS傳感器實(shí)測(cè)應(yīng)用圖示及說(shuō)明（半導(dǎo)體專(zhuān)屬）

（以上為實(shí)測(cè)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)捕捉全域細(xì)節(jié)，為芯片外觀(guān)檢測(cè)、整體尺寸（Overall Dimension）校驗(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）

（圖為MEMS梳齒狀結(jié)構(gòu)圖，可精準(zhǔn)還原梳齒微觀(guān)形態(tài)（Microscopic Morphology），實(shí)現(xiàn)梳齒間距（Comb Spacing）、尺寸精度（Dimensional Accuracy）等關(guān)鍵參數(shù)的高精度檢測(cè)，穩(wěn)定保障MEMS器件整體性能穩(wěn)定性（Performance Stability））

大視野3D白光干涉儀

突破傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備局限，重構(gòu)微機(jī)電系統(tǒng)傳感器（Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS）精密檢測(cè)新標(biāo)準(zhǔn)！大視野3D白光干涉儀依托自主核心創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)（Nanoscale）全場(chǎng)景一體化測(cè)量，兼具高精度與高效率優(yōu)勢(shì)，全覆蓋適配MEMS傳感器研發(fā)、制程、質(zhì)檢全流程檢測(cè)需求，重塑半導(dǎo)體（Semiconductor）MEMS器件、精密元器件工業(yè)精密測(cè)量（Industrial Precision Measurement）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為行業(yè)提供全方位精密檢測(cè)技術(shù)支撐。

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

打破傳統(tǒng)設(shè)備技術(shù)局限，解決行業(yè)傳統(tǒng)痛點(diǎn)：傳統(tǒng)1倍以下物鏡僅支持單孔觀(guān)測(cè)，需搭配兩臺(tái)設(shè)備才能分別實(shí)現(xiàn)大視野觀(guān)測(cè)與高精度測(cè)量。本設(shè)備搭載0.6倍輕量化專(zhuān)用鏡頭，配備15mm超大單幅視野（Single Frame Field of View），兼容4物鏡轉(zhuǎn)塔鼻輪（Turret Nose Wheel）配置，單臺(tái)設(shè)備即可兼顧大視野全域觀(guān)測(cè)與納米級(jí)高精度測(cè)量，適配MEMS傳感器復(fù)雜樣品檢測(cè)場(chǎng)景，無(wú)需切換設(shè)備，大幅提升檢測(cè)效率（Inspection Efficiency）與數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度（Data Accuracy）。

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：6pm=0.006nm，可精準(zhǔn)量化表征工件表面粗糙度（Surface Roughness, Ra/Rz）參數(shù)。

新啟航半導(dǎo)體｜專(zhuān)業(yè)白光干涉 3D 輪廓測(cè)量方案。亞納米精度保障，支持自動(dòng)化定制；高端系列對(duì)標(biāo)國(guó)際一線(xiàn)品牌，大視野設(shè)計(jì)，輕松應(yīng)對(duì)高低反射、復(fù)雜材料測(cè)量場(chǎng)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(duì)比數(shù)據(jù)，均源自設(shè)備原廠(chǎng)官方資料、權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)及公開(kāi)招標(biāo)驗(yàn)收文件，僅用于技術(shù)研究、方案對(duì)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(guān)點(diǎn)與結(jié)論為通用技術(shù)參考，非設(shè)備原廠(chǎng)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(chǎng)實(shí)測(cè)核驗(yàn)，不得用于項(xiàng)目驗(yàn)收、舉證追責(zé)。

三、風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)與合規(guī)說(shuō)明（Risk Assumption & Compliance Statement）

使用者擅自套用、篡改本文內(nèi)容產(chǎn)生的一切風(fēng)險(xiǎn)與法律責(zé)任，由使用者自行承擔(dān)，本文作者及所屬單位不承擔(dān)任何連帶責(zé)任。若存在版權(quán)及侵權(quán)異議，將及時(shí)核實(shí)整改。