[新启航]白光干涉仪在感性耦合等离子体刻蚀法 (ICP) 后的 3D 轮廓测量

摘要：本文探讨白光干涉仪在感性耦合等离子体刻蚀法（ICP）后的 3D 轮廓测量中的应用，分析其工作原理及适配 ICP 刻蚀特征的技术优势，通过实际案例验证其测量效能，为 ICP 刻蚀工艺的质量控制与优化提供技术支持。

关键词：白光干涉仪；感性耦合等离子体刻蚀；ICP；3D 轮廓测量

一、引言

感性耦合等离子体刻蚀法（ICP）是微纳制造中高精度刻蚀的核心技术，凭借等离子体密度高、刻蚀速率快、各向异性好等特点，广泛应用于半导体芯片、MEMS 器件等领域。ICP 刻蚀后的表面 3D 轮廓（如刻蚀深度、侧壁陡直度、线宽精度）直接影响器件性能，但等离子体分布不均易导致局部形貌偏差。传统测量方法难以兼顾纳米级精度与大面积检测需求，而白光干涉仪以非接触、高分辨率及全域测量特性，成为 ICP 刻蚀后 3D 轮廓测量的理想工具。

二、白光干涉仪工作原理

白光干涉仪基于低相干干涉技术实现三维形貌重构。其工作过程为：宽带白光经分光后形成参考光与测量光，测量光投射至 ICP 刻蚀后的工件表面，刻蚀沟槽、台阶及平面区域的反射光与参考光在探测器处产生干涉条纹。通过精密纵向扫描系统调节光程差，仅当光程差接近零时形成清晰干涉信号，结合相位解算算法，可精确计算表面各点高度值，重建出纳米级纵向分辨率（≤0.1nm）的 3D 轮廓，完整呈现 ICP 刻蚀形成的微观结构特征。

三、技术优势

3.1 复杂形貌适配性

针对 ICP 刻蚀常见的高深宽比沟槽、多层台阶等复杂结构，白光干涉仪通过优化光学系统景深（可达 100μm）与照明方式（采用环形光源减少阴影），可同时捕捉沟槽底部、侧壁及台阶边缘的形貌信息，避免因结构遮挡导致的测量盲区，尤其适用于 ICP 刻蚀特有的陡峭侧壁（角度＞85°）测量。

3.2 纳米级精度控制

采用多波长融合技术与亚像素定位算法，纵向测量精度达 ±1nm，横向分辨率≤50nm，可精准识别 ICP 刻蚀中因等离子体能量波动导致的纳米级深度偏差（如 ±5nm）与线宽漂移（＜10nm），满足高精度器件的公差要求。

3.3 高效全域检测

支持最大 10mm×10mm 的大面积扫描，结合快速拼接算法，可在 3 分钟内完成整片 6 英寸晶圆的轮廓测量，同步获取刻蚀均匀性、局部缺陷等全域数据，效率较扫描电镜（SEM）提升 20 倍以上，适配 ICP 批量生产的快速质检需求。

四、应用实例

某半导体厂对 ICP 刻蚀后的硅基逻辑芯片进行检测，刻蚀目标为深度 200nm、线宽 100nm 的栅极结构。采用白光干涉仪配置 50× 物镜（视场 0.5mm×0.5mm）与高速扫描模式，测量结果显示：实际刻蚀深度为 198±3nm，线宽偏差最大 8nm，局部区域因等离子体耦合强度不均出现深度超差 5nm 的缺陷。基于测量数据调整 ICP 射频功率与气体流量比例后，刻蚀深度一致性提升至 99.5%，线宽偏差控制在 5nm 以内，器件漏电率降低 30%。

五、结语

白光干涉仪在 ICP 刻蚀后的 3D 轮廓测量中展现出显著优势，其对复杂形貌的适配性、纳米级精度控制及高效全域检测能力，可有效支撑 ICP 刻蚀工艺的参数优化与质量管控，为高精度微纳器件的制造提供可靠技术保障。

大视野 3D 白光干涉仪：纳米级测量全域解决方案​

突破传统局限，定义测量新范式！大视野 3D 白光干涉仪凭借创新技术，一机解锁纳米级全场景测量，重新诠释精密测量的高效精密。

三大核心技术革新​

1）智能操作革命：告别传统白光干涉仪复杂操作流程，一键智能聚焦扫描功能，轻松实现亚纳米精度测量，且重复性表现卓越，让精密测量触手可及。​

2）超大视野 + 超高精度：搭载 0.6 倍镜头，拥有 15mm 单幅超大视野，结合 0.1nm 级测量精度，既能满足纳米级微观结构的精细检测，又能无缝完成 8 寸晶圆 FULL MAPPING 扫描，实现大视野与高精度的完美融合。​

3）动态测量新维度：可集成多普勒激光测振系统，打破静态测量边界，实现 “动态” 3D 轮廓测量，为复杂工况下的测量需求提供全新解决方案。​

实测验证硬核实力​

1）硅片表面粗糙度检测：凭借优于 1nm 的超高分辨率，精准捕捉硅片表面微观起伏，实测粗糙度 Ra 值低至 0.7nm，为半导体制造品质把控提供可靠数据支撑。​

（以上数据为新启航实测结果）

有机油膜厚度扫描：毫米级超大视野，轻松覆盖 5nm 级有机油膜，实现全区域高精度厚度检测，助力润滑材料研发与质量检测。​

高深宽比结构测量：面对深蚀刻工艺形成的深槽结构，展现强大测量能力，精准获取槽深、槽宽数据，解决行业测量难题。​

分层膜厚无损检测：采用非接触、非破坏测量方式，对多层薄膜进行 3D 形貌重构，精准分析各层膜厚分布，为薄膜材料研究提供无损检测新方案。​

新启航半导体，专业提供综合光学3D测量解决方案！