【新启航】白光干涉仪在碳膜沉积与刻蚀后的 3D 轮廓测量

摘要：本文研究白光干涉仪在碳膜沉积与刻蚀后的 3D 轮廓测量中的应用，解析其工作原理与技术特点，通过实际案例验证其对碳膜表面复杂形貌的精准测量能力，为碳膜相关器件的制造质量控制提供技术支撑。

关键词：白光干涉仪；碳膜；沉积与刻蚀；3D 轮廓测量

一、引言

碳膜因具备优异的力学、电学性能，在微电子、光学等领域应用广泛。碳膜的沉积与刻蚀工艺直接决定其表面 3D 轮廓，而轮廓精度对器件的性能稳定性至关重要。由于碳膜厚度薄、刻蚀结构细微，传统测量方法易产生误差或损伤膜层。白光干涉仪凭借非接触、高精度特性，成为碳膜沉积与刻蚀后 3D 轮廓测量的理想选择。

二、白光干涉仪工作原理

白光干涉仪基于宽带光源的低相干干涉特性实现三维测量。其核心过程为：将白光分解为参考光与测量光，测量光照射碳膜表面后反射，与参考光在干涉仪中形成干涉条纹。通过纵向扫描系统调节光程差，仅当两束光程差接近零时产生清晰干涉信号。利用相位解包裹算法对干涉条纹的强度与相位信息进行分析，可精确计算碳膜表面各点的高度值，重建出纳米级分辨率的 3D 轮廓。

三、技术优势

3.1 薄膜特性适配性

针对碳膜的薄型化特点，白光干涉仪可通过调节光学系统的焦距与光强，避免基底信号对膜层测量的干扰，实现对纳米级碳膜厚度及刻蚀深度的精准检测。

3.2 非接触保护能力

采用光学遥感式测量，无需与碳膜表面接触，可有效避免传统接触式测量对脆弱碳膜造成的划伤或脱落，保障膜层结构完整性。

3.3 全域形貌捕捉

单次测量可覆盖毫米级至微米级的碳膜区域，同步获取沉积均匀性、刻蚀沟槽深度、边缘陡直度等全域轮廓参数，为工艺优化提供全面数据支撑。

四、应用实例

某实验室对沉积厚度为 200nm 的类金刚石碳膜进行刻蚀工艺后，采用白光干涉仪进行 3D 轮廓检测。设置 20× 物镜与 512×512 像素分辨率，对刻蚀后的 100μm×100μm 区域扫描。测量结果显示：碳膜沉积厚度偏差控制在 ±5nm 内，刻蚀沟槽的深度精度达 ±2nm，成功识别出局部区域因刻蚀气体分布不均导致的 5% 厚度偏差。基于该数据调整沉积功率与刻蚀时间参数后，碳膜的厚度均匀性提升至 98%。

五、结语

白光干涉仪在碳膜沉积与刻蚀后的 3D 轮廓测量中表现出显著的技术优势，其高精度、非接触及全域检测能力，可有效满足碳膜器件的精密制造需求，为提升碳膜基器件的性能与可靠性提供关键检测技术保障。

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（以上数据为新启航实测结果）

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