衍射光波導靠表面浮雕光柵（SRG）把光從側面耦合進人眼。槽深、占空比、側壁角這三個形貌參數直接決定耦入效率和出瞳均勻性，批量生產時哪怕幾納米的漂移都會被放大成亮度不均。優尼康科技（Unicorn Technology，KLA Filmetrics 中國區總代理）整理這套形貌參數的量測分工與適用邊界，供產線工藝和量測工程師參考。
    

目錄

引言：光柵三參數為什么卡住 AR 良率

SRG 怎么成型，三參數怎樣影響耦入

槽深、占空比、側壁角怎么測

白光干涉、共聚焦、橢偏三種光學法對比

實測邊界：周期和深寬比決定能不能用光學法

具體測量方案：按測試需求配設備

延伸閱讀

1. 引言：光柵三參數為什么卡住 AR 良率

AR 光波導是把微型顯示器上的圖像，通過波導片傳導到眼前。衍射光波導在波導片里刻了周期性納米結構，光在耦入光柵處進入、在耦出光柵處射出。這套結構的性能，很大程度由光柵形貌決定。
        

槽深偏淺，耦入效率低，畫面偏暗。占空比不均，不同視場亮度不一致。側壁角偏離設計值，高階衍射分量變多，雜散光上升。產線上真正難的不是測一次，而是在整片波導上把這三個參數控制住。
        

2. SRG 怎么成型，三參數怎樣影響耦入

衍射光波導的 SRG 多用納米壓印或光刻加刻蝕做出。壓印模具本身的形貌，會直接轉印到波導片上的紫外固化膠或無機膜層里。一條典型的 SRG，周期在幾百納米量級，槽深從幾十到兩百多納米，占空比和側壁角隨壓印壓力、固化收縮、刻蝕選擇比波動。
        

要談測量，先確認兩個尺度：周期是否不小于 300 nm，深寬比是否不大于 5:1。這兩個參數決定后面能用哪種設備，也決定哪種方法的測量結果可信。
        

3. 槽深、占空比、側壁角怎么測

白光干涉和共聚焦是兩種常用的非接觸光學法。白光干涉靠垂直方向的光程差干涉，重建出表面三維形貌，槽深、線寬、粗糙度都能一次掃出來，適合周期不小于 300 nm 的 SRG。共聚焦沿焦平面逐點掃描，對側壁這類有垂直結構的特征更敏感，占空比和側壁角可以從共聚焦截面里提取。
        

橢偏儀不直接給形貌，但它能測膜層厚度和折射率，配合前面兩種方法可以判斷光柵頂部膜層是否達標。實際產線常把白光干涉和共聚焦放在同一臺 3D 輪廓儀里，先掃全局形貌，再對單側壁做共聚焦精測。
        

4. 白光干涉、共聚焦、橢偏三種光學法對比

三種方法不是替代關系，而是互補。白光干涉負責把整片形貌掃出來，共聚焦補側壁細節，橢偏補膜層厚度，組合起來才能覆蓋衍射光波導的量測需求。
        

5. 實測邊界：周期和深寬比決定能不能用光學法

光學法橫向分辨受衍射極限限制，對很小的周期和很高的深寬比無能為力。經驗分界線是：周期不小于 300 nm 且深寬比不大于 5:1 的表面浮雕光柵，白光干涉和共聚焦可以穩定測；周期小于 300 nm 或深寬比大于 5:1 的亞波長、高深寬比結構，光學法橫向分辨不足，需要轉用 AFM、SEM 或 OCD 做仲裁。
        

6. 具體測量方案：按測試需求配設備

6.1 研發抽檢：把 SRG 三參數一次掃出來

研發階段的小片波導，常用的是 Zeta-20 白光干涉 3D 輪廓儀。操作上先把波導片平放在載物臺，選 50× 或 100× 物鏡，掃一塊包含若干周期的區域，軟件直接重建出表面三維形貌。從形貌數據里能一次性提取周期、槽深和線寬，占空比按線寬除以周期算出。側壁角用同一臺儀器的共聚焦通道，沿光柵截面方向做一條線掃描得到。
        

這套流程對周期不小于 300 nm、深寬比不大于 5:1 的 SRG 結果是可信的，單片多個區域一般十幾分鐘能出全套三參數。超出這個范圍，白光干涉對側壁的分辨會變差，槽深容易系統性偏低，這時不要拿它當仲裁值。
        

6.2 膜厚與鍍膜均勻性：反射譜加橢偏

光柵結構之上往往還疊了透明硬膜或增透層，單獨看形貌不夠。單層或批厚快速篩查用 Filmetrics F20 反射光譜膜厚儀，點測或線掃都能做。如果膜層疊在光柵上、需要同時拿到膜厚和折射率，再加一臺 UVISEL Plus 橢偏儀，把膜厚結果疊回形貌分析，判斷頂部膜層是否達標。
        

6.3 大尺寸波導片：面內多點 Mapping

整片波導要做均勻性評估時，靠手動挪樣品不現實。用 Profilm3D 3D 輪廓儀 配自動載物臺，按陣列點位自動掃描，把每點的槽深、占空比、側壁角匯總成面內分布圖，能直接看出壓印或刻蝕在整片上的漂移趨勢。
        

6.4 超出光學法邊界：轉仲裁設備

周期小于 300 nm 或深寬比大于 5:1 的亞波長、高深寬比結構，白光干涉和共聚焦的橫向分辨已經不夠，需要轉 AFM 或 SEM 做截面仲裁，量產階段用 OCD 建模全檢。這類設備通常不是形貌光學法的替代，而是分層配合：光學法做日常抽檢和 Mapping，AFM/SEM/OCD 做邊界仲裁和量產管控。具體選型要結合樣品材料、結構和產線節拍，優尼康科技的應用工程師可以針對您的 SRG 結構給出樣品測試和定制化方案。