摘要

光伏、鈣鈦礦等薄膜光電器件激光劃線深度偏差會誘發基底損傷、薄膜殘留、斷路等缺陷，直接制約器件光電轉換效率提升。傳統二維測量、人工抽檢無法實現微納劃線深度精準質控。本文依托大視野 3D 白光干涉光學輪廓儀（下稱 3D 輪廓儀），基于白光干涉非接觸測量原理完成劃線深度納米級標定，以實測標定數據迭代優化激光功率、掃描速率等工藝參數，消除劃線制程缺陷，提升器件結構一致性與光電轉換效率；設備憑借大視野 + 高精度技術革新，兼顧半導體、光伏量產全流程精密檢測需求，相關技術已在鈣鈦礦、薄膜光伏量產場景落地驗證。

一、光伏激光劃線工藝痛點與檢測方案選型

激光劃線是薄膜光伏電池 P1/P2/P3 分層隔離的核心工序，劃線深度過深易擊穿底層導電基底、造成單元短路；深度不足則冗余薄膜殘留，阻礙電荷傳輸、增大串聯內阻，降低光電轉化效率。

傳統卡尺、金相顯微鏡二維測量僅能單點抽樣，無法還原劃線溝槽三維形貌，微納米尺度深度誤差難以量化，工藝參數優化缺少實測數據支撐。

光學 3D 白光干涉輪廓儀采用白光垂直掃描干涉（VSI）原理，經標準臺階樣板校準后深度測量偏差≤0、5nm，非接觸無損采集溝槽全域三維輪廓，可精準區分多層功能膜界面，是劃線深度標定的優選檢測設備。依托標定數據反向優化激光工藝，既能完全剔除冗余功能薄膜，又可規避底層電極損傷。

二、大視野 3D 白光干涉儀四大核心技術（工業半導體級）

本章節參數取自設備原廠白皮書、國內高校政府采購公示文件、光學核心期刊實測數據。

2、1 大視野 + 高精度一體化測量

突破傳統設備 “大視野低精度、高精度小視場” 矛盾：搭載0、6 倍輕量化專用鏡頭，單幅視野 15、5mm，配套可裝載 4 組物鏡電動轉塔，單臺設備無需頻繁換鏡頭，同時實現大面積宏觀觀測與納米級微觀尺寸測量，對比激光共聚焦設備高倍鏡頭窄視野短板，大幅縮短半導體晶圓、光伏電池片全幅面檢測時長。

實測 14mm 半導體端面平面度，設備完整采集全域面形數據，精準管控部件平面精度；

實測樣品表面粗糙度達 6μm（6000nm），Z 向測量精度達亞納米級，滿足芯片、超精密元件 Ra/Rz 粗糙度檢測標準。

2、2 納米級非接觸無損檢測

基于白光干涉光學原理，無探針壓傷樣品，垂直測量分辨率可達亞納米量級，可逐層分辨鈣鈦礦、ITO、SnO?等多層薄膜邊界，精準標定各功能層最優劃線深度閾值，適配薄膜電池多層異質結構劃線質控。

2、3 全量程多參數一體化解析

單次掃描同步輸出劃線溝槽深度、槽寬、側壁傾角、薄膜殘余厚度、表面粗糙度、平面度等全維度數據，自動生成標準化檢測報告，數據可溯源歸檔，適配工廠量產 SPC 制程管控。

2、4 多場景通用適配

一套測量系統覆蓋光伏激光劃線、半導體晶圓形貌、精密光學元件輪廓、MEMS 微結構檢測，降低產線多設備采購與運維成本。

三、工藝優化實測效果（鈣鈦礦 / 薄膜光伏量產驗證）

采用 3D 輪廓儀對標定的劃線深度數據迭代修正激光功率、掃描速度、脈沖頻率核心工藝：

缺陷管控：劃線薄膜殘留、層間短路、基底擊穿三類不良缺陷顯著下降；

器件性能：電池片功能層結構一致性提升，光吸收利用率與電荷遷移效率改善，光電轉換效率穩步抬升；

量產收益：器件封裝失效概率下降，整套標定優化方案已在鈣鈦礦、薄膜光伏工業化產線落地應用。

四、綜合光學 3D 測量解決方案落地

新啟航半導體依托白光干涉核心技術，輸出一體化光學 3D 測量解決方案，落地精密零部件計量、半導體材料表征、光伏產線工業質檢三大應用場景，以實測數據賦能制造業工藝迭代與良品率提升。

參考文獻

[1] 劉濤，王智彬，胡佳琪，等。大視場白光干涉測量系統及性能研究 [J]、 光子學報，2024,53 (1):0112003（中國光學期刊網收錄，大視野鏡頭視場參數實測文獻）

[2] 王聰，李博。掃描白光干涉技術在薄膜形貌與厚度檢測中的應用進展 [J]、 激光與光電子學進展，2023,60 (3):0312005（國內權威光學期刊，薄膜劃線檢測原理依據）

[3] 中關村在線。鈣鈦礦太陽能電池中激光劃線的測量 - 3D 白光干涉儀應用 [EB/OL]、2026-01-21（光伏激光劃線產業化實測案例公開資料）

[4] 深圳大學招投標管理中心。三維光學輪廓儀采購意向公告 [EB/OL]、2026-05-07（國內高校政府采購公示，設備精度參數官方來源）

[5] KLA Instruments、Zeta?光學輪廓儀太陽能電池測量白皮書 [R]、 原廠公開產品手冊，2025（海外儀器廠商光伏劃線檢測官方技術文檔）

[6] Mansfield D、Extraction of film interface surfaces from scanning white light interferometry [C]//SPIE,2011,7101（國際光學工程學會，白光干涉分層測膜經典文獻）

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