引言
TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示器）的核心图形结构（如栅极、源漏电极、像素电极等）是微米级甚至亚微米级的金属或半导体薄膜图案，其线宽、高度、台阶差等三维轮廓参数直接影响显示面板的电学性能和显示效果。传统测量方法（如扫描电镜需真空环境、原子力显微镜效率低）难以满足量产检测中高精度、非接触、快速测量的需求。白光干涉仪凭借纳米级垂直分辨率和大面积扫描能力，成为 TFT-LCD 图形三维轮廓测量的关键技术手段，为光刻、蚀刻等工艺的质量控制提供了精准数据支持。
TFT-LCD 图形测量的核心需求
TFT-LCD 图形测量需满足三项核心指标：一是亚微米级尺寸精度，线宽（通常 3-10μm）和高度（50-500nm）的测量误差需控制在 ±5% 以内，以评估光刻对准精度和蚀刻深度均匀性；二是三维轮廓完整性，需同时获取线宽、边缘垂直度、表面粗糙度等参数，避免二维测量的信息缺失；三是无损高效检测，单块面板包含数百万个图形单元，需在数分钟内完成关键区域扫描，且不能损伤敏感的薄膜层。
接触式探针测量易刮伤薄膜表面，光学显微镜仅能提供二维图像，均无法满足上述需求。白光干涉仪的技术特性恰好适配这些测量难点。
白光干涉仪的技术适配性
高精度微纳测量能力
白光干涉仪的垂直分辨率可达 0.1nm，横向分辨率达 0.5μm，能清晰识别 TFT 图形的纳米级高度变化（如蚀刻造成的 50nm 台阶差）和亚微米级线宽细节。通过相移干涉算法，可实现高度测量重复性误差 < 0.3%，线宽测量精度 ±0.1μm，满足光刻工艺中对准偏差（需 < 1μm）的严苛评估要求。例如，对 500nm 高的铝电极图形，其高度测量偏差可控制在 2nm 以内。
非接触与材料兼容性
采用光学干涉原理，测量过程中与薄膜表面无物理接触，避免了 ITO（氧化铟锡）等脆性透明导电薄膜的划伤或形变。同时，其宽光谱光源（400-700nm）可适配金属（如钼、铝）、半导体（如多晶硅）、绝缘体（如 SiO₂）等不同材质的图形，通过调整光源强度和检测模式（反射 / 透射），可有效抑制透明层的光反射干扰。
大面积拼接与自动化分析
通过精密 XY 平台的拼接扫描技术，白光干涉仪可在 10 分钟内完成 100mm×100mm 区域的三维成像，覆盖数千个 TFT 图形单元。结合机器学习算法，可自动识别图形缺陷（如线宽变细、边缘凸起）、计算关键参数（如高宽比、侧壁倾角），并生成统计分布图，大幅提升面板检测的效率。
具体测量流程与关键技术
测量系统配置
需配备高数值孔径物镜（NA=0.95）以提升横向分辨率，同时保证单视场覆盖 5-10 个图形单元；采用偏振白光光源，减少透明薄膜层的多光束干涉影响；结合闭环压电扫描台（行程 100μm）实现 Z 向纳米级步进（步长 1nm）。测量前需用标准光栅样板（线宽 5μm，高度 200nm）校准尺寸基准。
数据采集与处理流程
将 LCD 基板固定在防静电载物台后，系统自动定位至关键区域（如阵列区、引线区），进行三维扫描获取干涉数据。数据处理包括三步：一是图形分割，通过边缘检测算法区分图形与基底；二是参数提取，计算线宽（以 50% 高度处的横向距离定义）、高度（顶点与基底的差值）、边缘垂直度（侧壁倾角）；三是缺陷判定，与设计参数比对，标记超差的图形单元（如线宽偏差 > 1μm 的导线）。
典型应用案例
在某 8.5 代 TFT 面板的栅极图形测量中，白光干涉仪检测出局部区域的线宽从设计值 6μm 增至 7.2μm，高度标准差达 30nm（正常区域 < 10nm），推测为光刻胶涂布不均导致，为调整显影时间提供了依据。在 ITO 像素电极测量中，通过反射模式有效抑制了玻璃基底的反光，清晰识别出 50nm 深度的刻蚀缺陷。
应用中的挑战与解决方案
透明层的多反射干扰
LCD 基板的多层透明薄膜（如 SiO₂、聚酰亚胺）会产生多光束干涉，导致高度测量失真。可采用光谱干涉分析技术，通过解析不同波长的干涉信号，区分各层薄膜的反射贡献，将高度测量误差控制在 5nm 以内。
图形边缘的坡度测量
TFT 图形的侧壁倾角（通常 70°-90°）对光刻质量至关重要，陡峭边缘易导致干涉信号衰减。通过采用多角度照明（±30° 倾斜光源）和三维建模算法，可完整重建侧壁轮廓，倾角测量精度提升至 ±2°。
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
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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）
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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！