CN106198568A - 一种具有透明基底的薄膜的测量装置及测量方法 - Google Patents
一种具有透明基底的薄膜的测量装置及测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106198568A CN106198568A CN201510270033.2A CN201510270033A CN106198568A CN 106198568 A CN106198568 A CN 106198568A CN 201510270033 A CN201510270033 A CN 201510270033A CN 106198568 A CN106198568 A CN 106198568A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thin film
- transparent substrates
- light
- diaphragm
- object lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
- G01N21/211—Ellipsometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
- G01B11/0625—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating with measurement of absorption or reflection
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
- G01B11/0616—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating
- G01B11/0675—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating using interferometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/21—Polarisation-affecting properties
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/41—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length
- G01N21/45—Refractivity; Phase-affecting properties, e.g. optical path length using interferometric methods; using Schlieren methods
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/8422—Investigating thin films, e.g. matrix isolation method
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
- G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
- G01N21/958—Inspecting transparent materials or objects, e.g. windscreens
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
- G01B2290/70—Using polarization in the interferometer
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/063—Illuminating optical parts
- G01N2201/0633—Directed, collimated illumination
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/064—Stray light conditioning
- G01N2201/0642—Light traps; baffles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
- G01N2201/06—Illumination; Optics
- G01N2201/068—Optics, miscellaneous
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明提供一种具有透明基底的薄膜的测量装置,依次包括:形成光路连接的光源、准直镜头、滤波器、起偏器、分光元件、物镜、具有透明基底的薄膜,所述具有透明基底的薄膜位于承载台上,所述分光元件依次连接有面阵探测器与处理器,根据透明基底厚度、物镜视场大小、照明视场大小并根据相关计算公式计算出相应直径型号的遮挡光阑来遮挡在小角度范围内受到透明基底反射的干扰光,将剩余区域的反射光形成图像发送至数据处理器,计算出薄膜的相关数据。因此这种装置可根据不同的薄膜来设计不同的遮挡光阑,具有操作简单,测量精准的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜的测量装置及其使用方法,特别涉及一种具有透明基底的薄膜的测量装置及其使用方法。
背景技术
薄膜是一种薄而软的透明薄片,其主要用塑料、胶粘剂、橡胶或其他材料制成。薄膜被广泛用于电子电器,机械、包装、印刷等行业。在薄膜的实际生产过程中,诸如无尘室的不洁净、生产线滚轮等因素都会影响薄膜的质量,若不能及时发现并处理这些问题,将会影响到薄膜的品质,同时也会给其它应用薄膜的行业带来相应的损失。随着国内薄膜市场竞争的日趋激烈、国内对薄膜质量的日益提高,传统的人眼检测已经不能满足现在高速的生产工艺以及过高的质量要求,在这样的背景下以机器视觉代替人眼检测的薄膜表面瑕疵是一种工业发展需要的潮流。
现有设备对不透明基底薄膜检测的技术非常成熟,常用的检测手段有反射仪测量或者椭偏仪测量。但是,对透明基底薄膜检测还存在困难,现有技术中揭示了了一种薄膜检测装置,依次包括形成光路连接的光源、光学元件、分光元件、物镜、待测物体以及放置待测物体的承载台,在分光元件上依次连接光学接收元件、视觉检测器,并且设置处理器与视觉检测器和光学元件连接。这种装置测量交铺面,光源提供的照明光入射面变化范围为360°,光学元件中采用二维面阵CCD进行反射光强的探测,将探测结果输送至处理器中,从而处理器中计算出待测物体的检测结果。但是在待测物体的基底是透明的情况下,由于无法去除透明基底反射光的影响,会对测量造成干扰,如图1所示,图中由于透明基底82反射的光81与透明薄膜83反射的光一起反射至物镜85,一同被物镜85折射至物镜后焦面86,若是不将这部分透明基底82反射的光81去除,则会保留至后续图像与数据的传输,导致对于透明薄膜83的测量不准确。因此这种装置不能进行具有透明基底的薄膜的膜厚测量。
现有技术中还揭示了一种照明光采用小角度入射的形式,减少由于透明基底产生的干扰反射光,此外还有一种采用照明光斜入射的形式,测量角谱面,可以对单一波长光同时测量多个入射角和方位角的反射率,如此取平均值,计算出待测量薄膜的相关参数,但是以上几种方法均无法彻底根除由于透明基底反射的光对测量造成的干扰,导致测量结果不准确。
因此,如何对具有透明基底的薄膜进行准确的厚度和光学常数的测量成为人们亟需解决的技术问题。
发明内容
为解决上述问题,本发明提出了一种具有透明基底的薄膜的测量装置及测量方法,能够排除由于透明基底反射的干扰光,以实现对具有透明基底的薄膜的准确测量。
为达到上述目的,本发明提供一种具有透明基底的薄膜的测量装置,依次包括:形成光路连接的光源、准直镜头、滤波器、起偏器、分光元件、物镜以及具有透明基底的薄膜,所述据由透明基底的薄膜放置于承载台上,所述分光元件依次连接的面阵探测器与处理器,还包括遮挡光阑,用于去除在测量过程中因所述透明基底而产生的对测量造成干扰的反射光。
作为优选,所述遮挡光阑的直径为L3,其计算公式为:
其中NA_interferece=sinθ1=n×sinθ1,NA_interferece为受到干扰的透明薄膜反射光的最大数值孔径,NA_objective为所述物镜的最大数值孔径,L4为所述物镜后焦面直径,n为所述透明基底折射率,h为所述透明基底的厚度,θ1为测量光在所述透明基底中的折射角,L1为所述物镜最大视场直径,L为所述光源在测量过程中的照明视场的直径。
作为优选,在所述准直镜头与所述滤波片之间设置所述遮挡光阑,使得所述光源照明方式为环形照明。
作为优选,所述遮挡光阑的直径与位置为可调整的,使得所述光源照明方式为可调整环形照明。
作为优选,所述光源为卤素灯或者氙灯。
作为优选,所述滤波片为窄带滤光片。
作为优选,所述起偏器为偏振片或者偏振棱镜。
作为优选,所述分光元件为直角分光棱镜或者半透半反镜。
作为优选,所述面阵探测器为电荷耦合元件或者互补金属氧化物半导体。
作为优选,所述遮挡光阑设置在所述物镜后焦面处。
本发明还提供一种使用如上述的具有透明基底的薄膜的测量装置的薄膜测量方法,包括如下步骤:
步骤S1:将具有透明基底的薄膜,放置在所述承载台上;
步骤S2:由所述光源提供照明光,依次经过所述准直镜头、滤波片和起偏器,然后经由所述分光元件反射;
步骤S3:步骤S2产生的反射光通过所述物镜聚焦到所述具有透明基底的薄膜;
步骤S4:所述具有透明基底的薄膜在同一角度所反射的光汇聚在所述物镜的后焦面处,并且由所述遮挡光阑遮挡掉由所述透明基底所反射的干扰光,有用的反射光由所述分光元件反射至所述面阵探测器并且成像,将成像信号反馈至所述处理器。
步骤S5:所述处理器将所述面阵探测器的反馈的成像信号进行处理,计算出所述待测对象膜层的厚度和光学常数。
作为优选,根据所述透明基底的厚度、所述物镜视场大小、所述光源在测量过程中照明视场的大小以及所述遮挡光阑的直径大小,从而滤除薄膜散射光中受到透明基底反射光干扰的角谱信号,完成对透明基底薄膜膜厚的测量。
作为优选,所述遮挡光阑的直径为L3,其计算公式为:
其中NA_interferece=sinθ1=n×sinθ1,NA_interferece为受到干扰的透明薄膜反射光的最大数值孔径,NA_objective为所述物镜的最大数值孔径,L4为所述物镜后焦面直径,n为所述透明基底折射率,h为所述透明基底的厚度,θ1为测量光在所述透明基底中的折射角,L1为所述物镜最大视场直径,L为所述光源在测量过程中的照明视场的直径。
作为优选,所述遮挡光阑在所述光源的照明光路瞳面共轭位置。
本发明还提供一种使用上述的具有透明基底的薄膜的测量装置的薄膜测量方法,包括如下步骤:
步骤S1:提供具有透明基底的薄膜,放置在所述承载台上;
步骤S2:由所述光源提供照明光,经过所述遮挡光阑挡住小角度入射光后,使用大角度的入射光通过,形成了环形照明的方式,并依次经过所述准直镜头、滤波片和起偏器,然后由所述分光元件将所述照明光反射;
步骤S3:步骤S2产生的反射光通过所述物镜聚焦到所述具有透明基底的薄膜,以使聚焦到所述薄膜的反射光为有用的光信号,避免了小角度入射光反射后的干扰光信号的聚焦;
步骤S4:所述具有透明基底的薄膜在同一角度所反射的光透过所述物镜到达所述分光元件,并且由分光元件反射至所述面阵探测器,由所述面阵探测器成像,并且将成像信号反馈至所述处理器。
步骤S5:所述处理器将所述面阵探测器的反馈的成像信号进行处理,计算出所述薄膜的厚度和光学常数。
作为优选,根据所述透明基底的厚度、所述物镜视场大小、所述光源在测量过程中照明视场的大小以及所述遮挡光阑直径大小,从而滤除入射光反射后受到透明基底反射光干扰的角谱信号对薄膜的影响,完成对透明基底薄膜膜厚的测量。
作为优选,所述遮挡光阑的直径为k1×L3,其计算公式为:
其中NA_interferece=sinθ1=n×sinθ1,NA_interferece为受到干扰的透明薄膜反射光的最大数值孔径,NA_objective为所述物镜的最大数值孔径,L4为所述物镜后焦面直径,n为所述透明基底折射率,h为所述透明基底的厚度,θ1为测量光在所述透明基底中的折射角,L1为所述物镜最大视场直径,L为所述光源在测量过程中的照明视场的直径,k1为倍率关系。
作为优选,步骤S2中所述遮挡光阑为可调整遮挡光阑。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明根据透明基底厚度、物镜视场大小、照明视场大小并根据相关计算公式计算出相应直径型号的遮挡光阑来遮挡在小角度范围内受到透明基底反射的干扰光,将剩余区域的反射光形成图像发送至数据处理器,计算出薄膜的厚度与相关光学数据。因此这种装置可根据不同的薄膜来设计不同的遮挡光阑,具有操作简单,测量精准的特点。
附图说明
图1为现有技术中透明基底薄膜反射光的原理图;
图2为本发明实施例一装置结构示意图;
图3为本发明的原理图;
图4为本发明实施例二装置结构示意图;
图5为本发明实施例三装置结构示意图;
图6为本发明实施例三遮挡光阑平面图。
现有技术图示:80-入射光、81-基底反射光、82-透明基底、83-透明薄膜、84-透明薄膜反射光、85-物镜、86-物镜后焦面、
本发明图示:1-光源、2-准直镜头、3-滤波片、4-起偏器、5-分光元件、6-一号遮挡光阑、7-物镜、8-待测物体、9-承载台、10a-入射光、10b-反射光、11-面阵探测器、12-物镜后焦面、13-处理器、14-照明光路瞳面共轭位置、15-二号遮挡光阑、16-三号遮挡光阑、91-待测薄膜层、92-测量***物镜的视场、93-光学***照明视场、94-基底层、95-特定入射角基底反射光、96-物镜后焦面、97-物镜、θ1-折射角。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例一
图2为本发明所提供的一种具有透明基底的薄膜的测量装置,依次包括:形成光路连接的光源1、准直镜头2、滤波器3、起偏器4、分光元件5、物镜7、待测物体8,所述待测物体8为具有透明基底的薄膜,位于承载台9上,所述分光元件5依次连接的面阵探测器11与处理器13,还包括一号遮挡光阑6,用于遮挡在测量过程中因所述透明基底而产生的对测量造成干扰的反射光。
较佳地,请参照图3,基底层94的厚度为h,n为基底层94折射率,L为光学***照明视场93的直径,L1为测量***物镜的最大视场92的直径,L4为所述物镜后焦面96的直径,从图中可以看出,折射角θ1可表示为:
而能被物镜97接收的最大数值孔径范围可以表示为:
所述一号遮挡光阑6的直径L3计算公式为:
其中NA_interferec e为受到干扰的透明薄膜反射光的最大数值孔径,即能被物镜97接收的最大数值孔径范围,NA_objective为所述物镜97的最大数值孔径,因此在实际使用过程中,根据不同厚度的基底层94和光学***照明视场93的直径L,以及其它数据,来配置不同的一号遮挡光阑6的尺寸。另外,通过对光源1照明的档位切换也可以实现一号遮挡光阑6的尺寸改变。
较佳地,所述光源1为卤素灯或者氙灯。
较佳地,所述滤波片3为窄带滤光片,如波长为780nm、633nm、550nm、441nm或者360nm等。
较佳地,所述起偏器4为偏振片或者偏振棱镜。
较佳地,所述分光元件5为直角分光棱镜或者半透半反镜。
较佳地,所述面阵探测器11为电荷耦合元件或者互补金属氧化物半导体,对于滤波器3的透明波长均具有良好的响应。
较佳地,所述一号遮挡光阑6设置在所述物镜后焦面12处。
本发明还提供一种上述的具有透明基底的薄膜的测量装置的测量方法,包括如下步骤:
步骤1:提供一个待测物体8,即具有透明基底的薄膜,放置在所述承载台9上;
步骤2:由所述光源1提供照明光,依次经过所述准直镜头2、滤波片3和起偏器4,然后由所述分光元件5将所述照明光反射;
步骤3:步骤2产生的反射光通过所述物镜7到达所述待测物体8,入射光为10a,其中物镜7具有大数值孔径,将入射光束以一定夹角汇聚到待测物体8上,形成小尺寸照明光斑;
步骤4:所述待测物体8在同一角度所反射的光10b汇聚在所述物镜7的后焦面12处,并且由所述一号遮挡光阑6遮挡掉由所述待测物体8透明基底的所散射的干扰光,剩余的反射光由所述分光元件5反射至所述面阵探测器11并且成像,将成像信号反馈至所述处理器13。
根据不同厚度的基底层94和光学***照明视场93的直径L,以及下述公式,来配置不同的一号遮挡光阑6的尺寸:
其中NA_interferece=sinθ1=n×sinθ1,其中L3为所述一号遮挡光阑6的尺寸,h为基底层94的厚度,n为基底层94折射率,L为光学***照明视场93的直径,L1为测量***物镜的最大视场92的直径,L4为所述物镜后焦面96的直径。
步骤5:所述处理器13将所述面阵探测器11的反馈的成像信号进行处理,所述处理器13将剩余反射光的角谱信号与仿真数据进行对比,从而逆向求解获得待测物体8的薄膜厚度的信息。
实施例二
如图4所示,本实施例与实施例一的区别在于将物镜7后焦面位置上放置的一号遮挡光阑6去除,在照明光路瞳面共轭位置23处设置二号遮挡光阑15,所述二号遮挡光阑15直径为k1×L3,其中k1为倍率关系,所述二号遮挡光阑15可以去除小角度的入射光,从而使得照明方式形成环形照明方式,最终物镜7收集到的信号都是没有被待测物体8中透明基底背景光干扰过的光信号,并且有利于光路终杂散光的控制,提高信噪比。
实施例三
如图5所示,本实施例与实施例一的区别在于将物镜7后焦面位置上放置的一号遮挡光阑6去除,在准直镜头2的瞳面共轭位置23处设置三号遮挡光阑16,所述三号遮挡光阑16为可调整遮挡光阑,直径为k1×L3,从而在实际操作中可以根据测量配置选择合适的遮挡光阑或者设置合适的遮挡位置,请参考图6,图中黑色部分为三号遮挡光阑16的遮挡部分,白色部分为透光部分,根据实际情况,旋转三号遮挡光阑16或者调整黑色遮光部分,因此光源1的照明方式也随着三号遮挡光阑16的调整而改变,呈现出照明范围不同的环形照明方式,这样可以根据实际操作环境直接排除小角度的入射光,最终物镜7收集到的信号没有被待测物体8的透明基底反射光干扰,完成对待测物体8的测量。
显然本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (19)
1.一种具有透明基底的薄膜的测量装置,依次包括:形成光路连接的光源、准直镜头、滤波器、起偏器、分光元件、物镜以及具有透明基底的薄膜,所述具有透明基底的薄膜放置于承载台上,所述分光元件依次连接有面阵探测器与处理器,其特征在于,还包括遮挡光阑,用于去除在测量过程中因所述透明基底而产生的对测量造成干扰的反射光。
2.如权利要求1中所述的具有透明基底的薄膜的测量装置,其特征在于,所述遮挡光阑设置在所述物镜后焦面处。
3.如权利要求1所述的具有透明基底的薄膜的测量装置,其特征在于,所述遮挡光阑在所述光源的照明光路瞳面共轭位置。
4.如权利要求1所述的具有透明基底的薄膜的测量装置,其特征在于,所述遮挡光阑为可调整的遮挡光阑。
5.如权利要求1所述的具有透明基底的薄膜的测量装置,其特征在于,所述遮挡光阑的直径为L3,其计算公式为:
其中NA_interferece=sinθ1=n×sinθ1,NA_interferece为受到干扰的透明薄膜反射光的最大数值孔径,NA_objective为所述物镜的最大数值孔径,L4为所述物镜后焦面直径,n为所述透明基底折射率,h为所述透明基底的厚度,θ1为测量光在所述透明基底中的折射角,L1为所述物镜最大视场直径,L为所述光源在测量过程中的照明视场的直径。
6.如权利要求1所述的具有透明基底的薄膜的测量装置,其特征在于,在所述准直镜头与所述滤波片之间设置所述遮挡光阑,使得所述光源照明方式为环形照明。
7.如权利要求6所述的具有透明基底的薄膜的测量装置,其特征在于,所述遮挡光阑的直径与位置为可调整的,使得所述光源照明方式为可调整环形照明。
8.如权利要求1所述的具有透明基底的薄膜的测量装置,其特征在于,所述光源为卤素灯或者氙灯。
9.如权利要求1所述的具有透明基底的薄膜的测量装置,其特征在于,所述滤波片为窄带滤光片。
10.如权利要求1所述的具有透明基底的薄膜的测量装置,其特征在于,所述起偏器为偏振片或者偏振棱镜。
11.如权利要求1所述的具有透明基底的薄膜的测量装置,其特征在于,所述分光元件为直角分光棱镜或者半透半反镜。
12.如权利要求1所述的具有透明基底的薄膜的测量装置,其特征在于,所述面阵探测器为电荷耦合元件或者互补金属氧化物半导体。
13.一种使用如权利要求2所述的具有透明基底的薄膜的测量装置的薄膜测量方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤(S1):将具有透明基底的薄膜,放置在所述承载台上;
步骤(S2):由所述光源提供照明光,依次经过所述准直镜头、滤波片和起偏器,然后经由所述分光元件反射;
步骤(S3):步骤(S2)产生的反射光通过所述物镜聚焦到所述具有透明基底的薄膜;
步骤(S4):所述具有透明基底的薄膜在同一角度所反射的光汇聚在所述物镜的后焦面处,并且由所述遮挡光阑遮挡掉由所述透明基底所反射的干扰光,有用的反射光由所述分光元件反射至所述面阵探测器并且成像,将成像信号反馈至所述处理器。
步骤(S5):所述处理器将所述面阵探测器的反馈的成像信号进行处理,计算出所述薄膜的厚度和光学常数。
14.如权利要求13所述的薄膜测量方法,其特征在于,根据所述透明基底的厚度、所述物镜视场大小、所述光源在测量过程中照明视场的大小以及所述遮挡光阑的直径大小,从而滤除薄膜散射光中受到透明基底反射光干扰的角谱信号,完成对透明基底薄膜膜厚的测量。
15.如权利要求14所述的薄膜测量方法,其特征在于,
所述遮挡光阑的直径为L3,其计算公式为:
其中NA_interferece=sinθ1=n×sinθ1,NA_interferece为受到干扰的透明薄膜反射光的最大数值孔径,NA_objective为所述物镜的最大数值孔径,L4为所述物镜后焦面直径,n为所述透明基底折射率,h为所述透明基底的厚度,θ1为测量光在所述透明基底中的折射角,L1为所述物镜最大视场直径,L为所述光源在测量过程中的照明视场的直径。
16.一种使用如权利要求4所述的具有透明基底的薄膜的测量装置的薄膜测量方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤(S1):提供具有透明基底的薄膜,放置在所述承载台上;
步骤(S2):由所述光源提供照明光,经过所述遮挡光阑挡住小角度入射光后,使用大角度的入射光通过,形成了环形照明的方式,并依次经过所述准直镜头、滤波片和起偏器,然后由所述分光元件将所述照明光反射;
步骤(S3):步骤(S2)产生的反射光通过所述物镜聚焦到所述具有透明基底的薄膜,以使聚焦到所述薄膜的反射光为有用的光信号,避免了小角度入射光反射后的干扰光信号的聚焦;
步骤(S4):所述具有透明基底的薄膜在同一角度所反射的光透过所述物镜到达所述分光元件,并且由分光元件反射至所述面阵探测器,由所述面阵探测器成像,并且将成像信号反馈至所述处理器。
步骤(S5):所述处理器将所述面阵探测器的反馈的成像信号进行处理,计算出所述薄膜的厚度和光学常数。
17.如权利要求16所述的薄膜测量方法,其特征在于,根据所述透明基底的厚度、所述物镜视场大小、所述光源在测量过程中照明视场的大小以及所述遮挡光阑直径大小,从而滤除入射光反射后受到透明基底反射光干扰的角谱信号对薄膜的影响,完成对透明基底薄膜膜厚的测量。
18.如权利要求17所述的薄膜测量方法,其特征在于,
所述遮挡光阑的直径为k1×L3计算公式为:
其中NA_interferece=sinθ1=n×sinθ1,NA_interferece为受到干扰的透明薄膜反射光的最大数值孔径,NA_objective为所述物镜的最大数值孔径,L4为所述物镜后焦面直径,n为所述透明基底折射率,h为所述透明基底的厚度,θ1为测量光在所述透明基底中的折射角,L1为所述物镜最大视场直径,L为所述光源在测量过程中的照明视场的直径,k1为倍率关系。
19.一种使用如权利要求16所述的具有透明基底的薄膜的测量装置的薄膜测量方法,其特征在于,步骤(S2)中所述遮挡光阑为可调整遮挡光阑。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510270033.2A CN106198568B (zh) | 2015-05-24 | 2015-05-24 | 一种具有透明基底的薄膜的测量装置及测量方法 |
PCT/CN2016/082867 WO2016188378A1 (zh) | 2015-05-24 | 2016-05-20 | 一种具有透明基底的薄膜的测量装置及测量方法 |
JP2018512475A JP6523558B2 (ja) | 2015-05-24 | 2016-05-20 | 透明基板を備えた薄膜の測定装置およびその測定方法 |
SG11201709652UA SG11201709652UA (en) | 2015-05-24 | 2016-05-20 | Measurement device and measurement method for thin film provided with transparent substrate |
US15/576,654 US10823663B2 (en) | 2015-05-24 | 2016-05-20 | Measurement device and measurement method for thin film provided with transparent substrate |
KR1020177036305A KR102011209B1 (ko) | 2015-05-24 | 2016-05-20 | 투명 기판이 제공되는 박막을 위한 측정 장치 및 측정 방법 |
TW105116095A TWI596333B (zh) | 2015-05-24 | 2016-05-24 | Means for measuring a film with a transparent substrate and a measuring method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510270033.2A CN106198568B (zh) | 2015-05-24 | 2015-05-24 | 一种具有透明基底的薄膜的测量装置及测量方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106198568A true CN106198568A (zh) | 2016-12-07 |
CN106198568B CN106198568B (zh) | 2019-03-12 |
Family
ID=57392309
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510270033.2A Active CN106198568B (zh) | 2015-05-24 | 2015-05-24 | 一种具有透明基底的薄膜的测量装置及测量方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10823663B2 (zh) |
JP (1) | JP6523558B2 (zh) |
KR (1) | KR102011209B1 (zh) |
CN (1) | CN106198568B (zh) |
SG (1) | SG11201709652UA (zh) |
TW (1) | TWI596333B (zh) |
WO (1) | WO2016188378A1 (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106908222A (zh) * | 2017-03-15 | 2017-06-30 | 北京航空航天大学 | 一种高精度显微物镜数值孔径的测量方法及*** |
CN108332659A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-27 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种检测氧化铟锡薄膜关键尺寸的装置 |
CN109654392A (zh) * | 2017-01-11 | 2019-04-19 | 哈尔滨理工大学 | 第一遮挡板和具有第一遮挡板的鼻孔照明装置 |
WO2019153181A1 (zh) * | 2018-02-08 | 2019-08-15 | 徐州旭海光电科技有限公司 | 一种低串扰单芯双向光组件 |
CN112762843A (zh) * | 2019-11-01 | 2021-05-07 | 应用材料公司 | 集成的反射仪或椭偏仪 |
CN112925096A (zh) * | 2019-12-06 | 2021-06-08 | 苏州轰天炮光电科技有限公司 | 一种像面照度均匀的镜头设计方法 |
CN112945111A (zh) * | 2021-02-22 | 2021-06-11 | 长江存储科技有限责任公司 | 用于薄膜叠层的量测***及方法 |
CN115438515A (zh) * | 2022-11-07 | 2022-12-06 | 中国人民解放军国防科技大学 | 大厚度透明基底镀制金属薄膜的仿真与计算相结合的方法 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018085237A1 (en) * | 2016-11-02 | 2018-05-11 | Corning Incorporated | Method and apparatus for inspecting defects on transparent substrate and method of emitting incident light |
EP3580546A1 (en) * | 2017-02-08 | 2019-12-18 | Yissum Research Development Company of The Hebrew University of Jerusalem Ltd. | System and method for use in high spatial resolution ellipsometry |
TWI673491B (zh) * | 2017-02-17 | 2019-10-01 | 特銓股份有限公司 | 光箱結構及應用彼光學檢測設備 |
KR102020877B1 (ko) * | 2018-01-11 | 2019-09-11 | 주식회사 에이치비테크놀러지 | 도광판의 상면 패턴 검사 장치 |
CN108759724B (zh) * | 2018-08-22 | 2024-06-25 | 广东海洋大学 | 一种透明光楔的角度快速测量方法及装置 |
CN109540005B (zh) * | 2018-11-29 | 2021-02-12 | 中国科学院微电子研究所 | 一种光学检测***和光学检测方法 |
CN109540803B (zh) * | 2019-01-04 | 2021-05-11 | 北京环境特性研究所 | 一种椭偏仪装置和基于该装置的检测方法 |
CN110208287A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-09-06 | 东莞创视自动化科技有限公司 | Oled屏偏光型同轴结构光检测法与oled屏偏光检测装置 |
KR102430925B1 (ko) | 2020-07-31 | 2022-08-09 | 서울대학교산학협력단 | 공간 광 변조기를 이용한 박막의 두께 및 물성 측정 시스템 |
CN114858066B (zh) * | 2022-04-29 | 2024-03-29 | 中国科学院微电子研究所 | 一种过硅孔钝化层的厚度测量装置 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000065536A (ja) * | 1998-08-20 | 2000-03-03 | Otsuka Denshi Kk | 膜厚及び光学定数の測定方法及び装置 |
US20050057747A1 (en) * | 2001-03-26 | 2005-03-17 | Meeks Steven W. | Method of detecting and classifying scratches, particles and pits on thin film disks or wafers |
US20060072126A1 (en) * | 2001-03-26 | 2006-04-06 | Meeks Steven W | Material independent optical profilometer |
US20070247616A1 (en) * | 2002-11-29 | 2007-10-25 | Akira Hamamatsu | Method for inspecting defect and apparatus for inspecting defect |
CN102519976A (zh) * | 2011-12-26 | 2012-06-27 | 上海大学 | 光学元件亚表面缺陷数字全息检测装置 |
CN103226001A (zh) * | 2013-04-16 | 2013-07-31 | 上海大学 | 后放大数字全息显微表面微小疵病测量装置及方法 |
CN204008436U (zh) * | 2014-07-25 | 2014-12-10 | 南京信息工程大学 | 微晶硅薄膜生长过程的可视化观测*** |
Family Cites Families (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0627706B2 (ja) | 1985-04-25 | 1994-04-13 | オリンパス光学工業株式会社 | 反射率測定装置 |
US5159412A (en) * | 1991-03-15 | 1992-10-27 | Therma-Wave, Inc. | Optical measurement device with enhanced sensitivity |
JP3219462B2 (ja) | 1992-06-04 | 2001-10-15 | オリンパス光学工業株式会社 | 薄膜測定器 |
JPH06317532A (ja) * | 1993-04-30 | 1994-11-15 | Kazumi Haga | 検査装置 |
US5848082A (en) * | 1995-08-11 | 1998-12-08 | Sdl, Inc. | Low stress heatsink and optical system |
US5780857A (en) | 1996-10-04 | 1998-07-14 | Wallac Oy | Apparatus for imaging biochemical samples on substrates |
AU3102699A (en) | 1998-03-19 | 1999-10-11 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Fiber-optic confocal imaging apparatus and methods of use |
US6438396B1 (en) | 1998-11-05 | 2002-08-20 | Cytometrics, Inc. | Method and apparatus for providing high contrast imaging |
US6690473B1 (en) * | 1999-02-01 | 2004-02-10 | Sensys Instruments Corporation | Integrated surface metrology |
US6512385B1 (en) * | 1999-07-26 | 2003-01-28 | Paul Pfaff | Method for testing a device under test including the interference of two beams |
US6798511B1 (en) * | 2000-10-18 | 2004-09-28 | Regents Of The University Of Minnesota | Imaging ellipsometry |
US7324214B2 (en) * | 2003-03-06 | 2008-01-29 | Zygo Corporation | Interferometer and method for measuring characteristics of optically unresolved surface features |
US7408649B2 (en) * | 2005-10-26 | 2008-08-05 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Method and apparatus for optically analyzing a surface |
JP4723362B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2011-07-13 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 光学式検査装置及びその方法 |
US8908175B1 (en) | 2006-03-31 | 2014-12-09 | Kla-Tencor Corporation | Flexible scatterometry metrology system and method |
US7545510B2 (en) | 2007-04-25 | 2009-06-09 | Academia Sinica | Method of characterizing transparent thin-films using differential optical sectioning interference microscopy |
WO2010149403A1 (en) | 2009-06-22 | 2010-12-29 | Asml Netherlands B.V. | Object inspection systems and methods |
US8934103B2 (en) * | 2011-12-22 | 2015-01-13 | General Electric Company | Quantitative phase microscopy for label-free high-contrast cell imaging |
EP2841875A4 (en) * | 2012-04-23 | 2016-01-20 | Univ Ben Gurion | HIGH-RESOLUTION OPTICAL FULL-FIELD COHERENCE TOMOGRAPHY WITH GENUINE SPECTROSCOPIC DOUBLE MODE USING LIQUID CRYSTAL DEVICES |
CN102679907B (zh) * | 2012-06-01 | 2015-04-22 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 基于led光源高精度的微分干涉测量***及方法 |
US20130341310A1 (en) * | 2012-06-22 | 2013-12-26 | Coherent Lasersystems Gmbh & Co. Kg | Monitoring method and apparatus for excimer laser annealing process |
JP2014035256A (ja) | 2012-08-08 | 2014-02-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 内反射型顕微エリプソメータ |
TWI482958B (zh) | 2012-11-15 | 2015-05-01 | Chunghwa Picture Tubes Ltd | 偵測裝置及偵測方法 |
US8830456B2 (en) * | 2013-02-01 | 2014-09-09 | Zeta Instruments, Inc. | Optical inspector |
US8836935B1 (en) * | 2013-04-12 | 2014-09-16 | Zeta Instruments, Inc. | Optical inspector with selective scattered radiation blocker |
DE102013209712A1 (de) * | 2013-05-24 | 2014-11-27 | Mahle International Gmbh | Bordnetz-Anordnung für ein Kraftfahrzeug |
CN104677299A (zh) | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 上海微电子装备有限公司 | 一种薄膜检测装置和方法 |
US9335276B2 (en) * | 2014-03-03 | 2016-05-10 | Coherent Lasersystems Gmbh & Co. Kg | Monitoring method and apparatus for control of excimer laser annealing |
CN105807573B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-12-29 | 上海微电子装备(集团)股份有限公司 | 用于套刻误差检测的装置和方法 |
-
2015
- 2015-05-24 CN CN201510270033.2A patent/CN106198568B/zh active Active
-
2016
- 2016-05-20 WO PCT/CN2016/082867 patent/WO2016188378A1/zh active Application Filing
- 2016-05-20 US US15/576,654 patent/US10823663B2/en active Active
- 2016-05-20 KR KR1020177036305A patent/KR102011209B1/ko active IP Right Grant
- 2016-05-20 SG SG11201709652UA patent/SG11201709652UA/en unknown
- 2016-05-20 JP JP2018512475A patent/JP6523558B2/ja active Active
- 2016-05-24 TW TW105116095A patent/TWI596333B/zh active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000065536A (ja) * | 1998-08-20 | 2000-03-03 | Otsuka Denshi Kk | 膜厚及び光学定数の測定方法及び装置 |
US20050057747A1 (en) * | 2001-03-26 | 2005-03-17 | Meeks Steven W. | Method of detecting and classifying scratches, particles and pits on thin film disks or wafers |
US20060072126A1 (en) * | 2001-03-26 | 2006-04-06 | Meeks Steven W | Material independent optical profilometer |
US20070247616A1 (en) * | 2002-11-29 | 2007-10-25 | Akira Hamamatsu | Method for inspecting defect and apparatus for inspecting defect |
CN102519976A (zh) * | 2011-12-26 | 2012-06-27 | 上海大学 | 光学元件亚表面缺陷数字全息检测装置 |
CN103226001A (zh) * | 2013-04-16 | 2013-07-31 | 上海大学 | 后放大数字全息显微表面微小疵病测量装置及方法 |
CN204008436U (zh) * | 2014-07-25 | 2014-12-10 | 南京信息工程大学 | 微晶硅薄膜生长过程的可视化观测*** |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
D. N. TISHKO ET AL: "Using digital holographic microscopy to study transparent thin films", 《J. OPT. TECHNOL》 * |
S. BRUYNOOGHE ET AL: "Antireflection coatings combining interference multilayers and a nanoporous MgF2 top layer prepared by glancing angle deposition", 《SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY》 * |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109654392B (zh) * | 2017-01-11 | 2020-09-04 | 哈尔滨理工大学 | 第一遮挡板和具有第一遮挡板的鼻孔照明装置 |
CN109654392A (zh) * | 2017-01-11 | 2019-04-19 | 哈尔滨理工大学 | 第一遮挡板和具有第一遮挡板的鼻孔照明装置 |
CN106908222A (zh) * | 2017-03-15 | 2017-06-30 | 北京航空航天大学 | 一种高精度显微物镜数值孔径的测量方法及*** |
CN108332659A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-07-27 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种检测氧化铟锡薄膜关键尺寸的装置 |
KR20200118171A (ko) * | 2018-02-08 | 2020-10-14 | 쉬저우 쉬하이 옵토-일렉트로닉 테크놀로지스 컴퍼니 리미티드 | 저누화 단일 코어 양방향 광학 어셈블리 |
CN110462491A (zh) * | 2018-02-08 | 2019-11-15 | 徐州旭海光电科技有限公司 | 一种低串扰单芯双向光组件 |
WO2019153181A1 (zh) * | 2018-02-08 | 2019-08-15 | 徐州旭海光电科技有限公司 | 一种低串扰单芯双向光组件 |
KR102512538B1 (ko) * | 2018-02-08 | 2023-03-21 | 지앙수 쉬하이 옵토-일렉트로닉 테크놀로지스 컴퍼니 리미티드 | 저누화 단일 코어 양방향 광학 어셈블리 |
CN112762843A (zh) * | 2019-11-01 | 2021-05-07 | 应用材料公司 | 集成的反射仪或椭偏仪 |
CN112762843B (zh) * | 2019-11-01 | 2023-10-20 | 应用材料公司 | 集成的反射仪或椭偏仪 |
CN112925096A (zh) * | 2019-12-06 | 2021-06-08 | 苏州轰天炮光电科技有限公司 | 一种像面照度均匀的镜头设计方法 |
CN112945111A (zh) * | 2021-02-22 | 2021-06-11 | 长江存储科技有限责任公司 | 用于薄膜叠层的量测***及方法 |
CN115438515A (zh) * | 2022-11-07 | 2022-12-06 | 中国人民解放军国防科技大学 | 大厚度透明基底镀制金属薄膜的仿真与计算相结合的方法 |
CN115438515B (zh) * | 2022-11-07 | 2023-01-24 | 中国人民解放军国防科技大学 | 大厚度透明基底镀制金属薄膜的仿真与计算相结合的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018515795A (ja) | 2018-06-14 |
TWI596333B (zh) | 2017-08-21 |
JP6523558B2 (ja) | 2019-06-05 |
WO2016188378A1 (zh) | 2016-12-01 |
TW201641927A (zh) | 2016-12-01 |
CN106198568B (zh) | 2019-03-12 |
KR102011209B1 (ko) | 2019-08-14 |
US20180120220A1 (en) | 2018-05-03 |
SG11201709652UA (en) | 2017-12-28 |
US10823663B2 (en) | 2020-11-03 |
KR20180008721A (ko) | 2018-01-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106198568B (zh) | 一种具有透明基底的薄膜的测量装置及测量方法 | |
EP1952115B1 (en) | Lens inspection system using phase contrast imaging | |
WO2016131396A1 (zh) | 玻璃表面应力检测装置 | |
CN107561007B (zh) | 一种薄膜测量装置和方法 | |
WO2014139231A1 (zh) | 光源光强均一性测调***及测调方法 | |
CN107884414B (zh) | 一种剔除灰尘影响的镜面物体表面缺陷检测***及方法 | |
CN103868472A (zh) | 一种用于高反射率零件的面结构光三维测量装置与方法 | |
CN107884160A (zh) | 虚拟图像光电测量仪 | |
CN102183301B (zh) | 便携式统一眩光测量仪 | |
JPH0776752B2 (ja) | 透光性プレートの光学特性の決定方法 | |
US11650126B2 (en) | Systems and methods for automatic visual inspection of defects in ophthalmic lenses | |
CN108474732A (zh) | 测量高速移动的弯曲物体上沉积涂层厚度的不依赖于物***置的方法 | |
CN111386449B (zh) | 曲面检材的应力分析*** | |
WO2023098349A1 (zh) | 一种光学镜片参数测量装置及方法 | |
KR101211438B1 (ko) | 결함 검사장치 | |
CN105758566B (zh) | 玻璃表面应力仪 | |
CN205449356U (zh) | 玻璃表面应力仪 | |
CN105258801B (zh) | 一种通过球形碱金属气室后偏振光偏振特性检测*** | |
GB2490187A (en) | Gemstone positioning and analysis system | |
CN207396364U (zh) | 内孔检测光学***及内孔检测设备 | |
CN110082361A (zh) | 一种物体外观与裂纹检测装置与检测方法 | |
CN205642680U (zh) | 玻璃表面应力仪 | |
ES2883932T3 (es) | Medición óptica de la rugosidad superficial | |
KR20090018269A (ko) | 화상 형성 장치 및 이를 포함하는 레이저 처리장치, 그리고화상 형성 방법 | |
TWI467236B (zh) | 三維形貌遙測系統及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 201203 Pudong New Area East Road, No. 1525, Shanghai Applicant after: Shanghai microelectronics equipment (Group) Limited by Share Ltd Address before: 201203 Pudong New Area East Road, No. 1525, Shanghai Applicant before: Shanghai Micro Electronics Equipment Co., Ltd. |
|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |