微機電系統器件結構微小、工藝復雜,其機械結構的尺寸、形貌、運動特性直接決定器件性能。由于MEMS結構的脆弱性和尺寸微小,非接觸、高分辨率的測量技術顯得適用。白光干涉儀,特別是結合了相移干涉技術的系統,在MEMS的研發、工藝監控與失效分析中是一種常用工具。Sensofar S neox系統在此領域的應用,為靜態形貌與動態運動測量提供了方案。
對于靜態形貌測量,白光干涉儀可以用于表征MEMS制造過程中的各種結構。例如,測量硅深刻蝕工藝形成的溝槽、梁、腔體的深度和側壁角度;測量薄膜的應力導致的翹曲或變形;測量微鏡、微透鏡陣列的表面面形和曲率半徑;檢查鍵合界面的平整度與密封性等。S neox的三維形貌圖能夠直觀展示結構的拓撲,并精確給出關鍵尺寸的數值。
動態測量是白光干涉儀在MEMS領域的一項有特點的應用。通過頻閃照明或高速相機與干涉儀結合,可以捕捉MEMS結構在驅動下的瞬時形變與運動狀態。例如,測量射頻MEMS開關觸點的接觸情況、微鏡的扭轉角度與模態、微諧振器的振動模式與振幅等。這些動態數據對于驗證器件設計、優化驅動參數、分析失效模式至關重要。
MEMS器件通常由多種材料構成,表面反射率差異大。S neox系統集成的白光干涉、共聚焦等多種模式,使其能夠適應高反射的金屬區域、中等反射的多晶硅區域以及透明的介質膜區域測量,在同一個平臺上完成復雜MEMS器件的多參數檢測。
系統的垂直掃描范圍和高放大倍率物鏡,使其能夠應對從數微米到數毫米的深度和尺寸跨度。自動化測量軟件允許用戶對同一芯片上的多個測試結構或整個晶圓上的多個die進行編程測量,提高效率。
在MEMS技術向更小尺寸、更復雜集成發展的過程中,工藝容差不斷縮小,對計量技術提出了要求。Sensofar S neox這類多功能光學輪廓儀提供的靜態與動態三維形貌測量能力,為MEMS器件的設計驗證、工藝開發與質量控制環節提供了重要的測量支持。