微透鏡 厚度均勻性 (Thickness Uniformity)失衡,白光干涉儀檢測(cè)優(yōu)化光學(xué)制程 (Optical Process) 制備工藝
發(fā)布時(shí)間:
2026-06-29
作者:
新啟航半導(dǎo)體有限公司

微透鏡(Microlens)及微透鏡陣列是光電成像、半導(dǎo)體光學(xué)器件的核心微結(jié)構(gòu),其厚度均勻性(Thickness Uniformity)直接決定光束耦合精度、成像質(zhì)量與產(chǎn)品良率,是精密光學(xué)器件量產(chǎn)的核心核心質(zhì)控指標(biāo)。在量產(chǎn)光學(xué)制程(Optical Process)中,光刻膠涂覆、熱回流、薄膜沉積等工序易引發(fā)厚度均勻性失衡,導(dǎo)致微透鏡曲率偏差、光程差(OPD)超標(biāo),進(jìn)而造成器件成像畸變、光能損耗加劇,長(zhǎng)期制約精密光學(xué)器件規(guī)模化量產(chǎn)提質(zhì)增效。

結(jié)合工業(yè)制程溯源驗(yàn)證結(jié)果,微透鏡厚度均勻性失衡主要存在三類(lèi)核心誘因:一是勻膠(Spin Coating)工序轉(zhuǎn)速波動(dòng)、加速度參數(shù)匹配不合理,造成光刻膠膜厚分布不均;二是基材預(yù)處理殘留微量雜質(zhì),導(dǎo)致膜層附著速率存在差異化偏差;三是熱回流成型階段腔體內(nèi)部溫場(chǎng)分布不均,致使微透鏡熔融固化形變一致性較差。傳統(tǒng)檢測(cè)方式僅支持單點(diǎn)抽樣檢測(cè),無(wú)法全域捕捉微米級(jí)厚度偏差,難以精準(zhǔn)定位制程隱性缺陷,質(zhì)控與工藝優(yōu)化存在明顯短板。

本文采用白光干涉儀(White Light Interferometer, WLI)開(kāi)展全域高精度檢測(cè)優(yōu)化工作,依托設(shè)備三維形貌掃描技術(shù),可實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式采集微透鏡陣列全域厚度數(shù)據(jù)、面形偏差及曲率參數(shù),精準(zhǔn)識(shí)別局部厚度超差區(qū)域與工藝隱患。基于實(shí)測(cè)檢測(cè)數(shù)據(jù)反向迭代優(yōu)化光學(xué)制程參數(shù),校準(zhǔn)勻膠機(jī)轉(zhuǎn)速與加速度運(yùn)行曲線(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)化基材清潔全流程工藝,穩(wěn)定熱回流成型溫場(chǎng)核心參數(shù)。

優(yōu)化后實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明:微透鏡厚度均勻性誤差可穩(wěn)定控制在0.8μm以?xún)?nèi),全域膜厚一致性大幅提升,有效解決量產(chǎn)制程批量性缺陷問(wèn)題,顯著改善光學(xué)器件成像穩(wěn)定性與量產(chǎn)良率,可廣泛應(yīng)用于晶圓級(jí)微透鏡精密制備場(chǎng)景。

DOE衍射光學(xué)元件異形結(jié)構(gòu)檢測(cè)


微透鏡  厚度均勻性 (Thickness Uniformity)失衡,白光干涉儀檢測(cè)優(yōu)化光學(xué)制程 (Optical Process) 制備工藝


(圖示為DOE衍射光學(xué)元件結(jié)構(gòu)圖,清晰呈現(xiàn)元件微觀(guān)結(jié)構(gòu)(Microscopic Structure),助力衍射光學(xué)元件質(zhì)量管控(Quality Control),保障半導(dǎo)體光學(xué)系統(tǒng)成像精度)


微透鏡  厚度均勻性 (Thickness Uniformity)失衡,白光干涉儀檢測(cè)優(yōu)化光學(xué)制程 (Optical Process) 制備工藝


微透鏡  厚度均勻性 (Thickness Uniformity)失衡,白光干涉儀檢測(cè)優(yōu)化光學(xué)制程 (Optical Process) 制備工藝

(圖示為實(shí)測(cè)微透鏡效果圖,精準(zhǔn)還原微透鏡形貌(Morphology),為微透鏡加工精度(Processing Accuracy)檢測(cè)提供可靠依據(jù),適配半導(dǎo)體微透鏡陣列檢測(cè)場(chǎng)景)

大視野3D白光干涉儀——微透鏡納米級(jí)測(cè)量解決方案(工業(yè)及半導(dǎo)體專(zhuān)用)


微透鏡  厚度均勻性 (Thickness Uniformity)失衡,白光干涉儀檢測(cè)優(yōu)化光學(xué)制程 (Optical Process) 制備工藝

該設(shè)備突破傳統(tǒng)光學(xué)測(cè)量設(shè)備技術(shù)局限,構(gòu)建微透鏡(Microlens)、光學(xué)元件(Optical Components)檢測(cè)全新技術(shù)范式。大視野3D白光干涉儀依托核心創(chuàng)新光學(xué)技術(shù),實(shí)現(xiàn)納米級(jí)(Nanoscale)全場(chǎng)景精密測(cè)量,憑借高效檢測(cè)、超高精度的核心優(yōu)勢(shì),適配微透鏡、衍射光學(xué)元件(Diffractive Optical Element, DOE)等各類(lèi)精密光學(xué)部件檢測(cè)需求,重構(gòu)工業(yè)精密測(cè)量(Industrial Precision Measurement)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),為半導(dǎo)體光學(xué)、精密光學(xué)領(lǐng)域研發(fā)與量產(chǎn)提供權(quán)威精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

核心優(yōu)勢(shì):大視野+高精度,打破行業(yè)技術(shù)壁壘

設(shè)備攻克行業(yè)傳統(tǒng)設(shè)備痛點(diǎn),解決了傳統(tǒng)1倍以下物鏡(Objective Lens)僅支持單孔測(cè)量、需兩臺(tái)設(shè)備分別實(shí)現(xiàn)大視野觀(guān)測(cè)與高精度測(cè)量的行業(yè)難題。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),搭配可兼容4組物鏡的轉(zhuǎn)塔鼻輪(Turret Nose Wheel),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,無(wú)需頻繁切換檢測(cè)設(shè)備,大幅提升量產(chǎn)檢測(cè)效率(Inspection Efficiency)與數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度(Data Accuracy),高度適配微透鏡復(fù)雜微結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體光學(xué)器件批量量產(chǎn)檢測(cè)場(chǎng)景。

核心測(cè)量能力及實(shí)測(cè)應(yīng)用圖示說(shuō)明


微透鏡  厚度均勻性 (Thickness Uniformity)失衡,白光干涉儀檢測(cè)優(yōu)化光學(xué)制程 (Optical Process) 制備工藝

(圖示為實(shí)測(cè)光學(xué)元件關(guān)鍵指標(biāo):含平面度誤差(Flatness Error)、峰值谷值(Peak-Valley, PV)、均方根值(Root Mean Square, RMS),精準(zhǔn)把控光學(xué)元件平面精度,為微透鏡等部件光學(xué)性能(Optical Performance)提供核心質(zhì)量支撐,適配半導(dǎo)體微透鏡高精度檢測(cè)需求)

(圖示為實(shí)測(cè)表面粗糙度(Surface Roughness, Ra),檢測(cè)精度可達(dá)6pm(0.006nm),可精準(zhǔn)表征微透鏡表面光滑度,滿(mǎn)足高精度光學(xué)部件、半導(dǎo)體光學(xué)窗口片的嚴(yán)苛檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),有效規(guī)避表面粗糙度超標(biāo)引發(fā)的光學(xué)損耗問(wèn)題)

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。



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