CN107607051A - 一种膜厚检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种膜厚检测装置，包括：激光光源、光学镜组、图像接收器；其中，光学镜组，用于接收激光光源出射的激光，生成第一光束和至少两次透过待测薄膜的第二光束，使第一光束与第二光束发生干涉；图像接收器，用于接收干涉光并确定干涉信息，根据干涉信息确定薄膜的厚度。本发明实施例提供的膜厚检测装置采用激光多次透过待测薄膜后的激光干涉信息来测量薄膜的厚度，光线的光程变化可感知微小的折射率以及距离变化，因此利用光程变化确定薄膜厚度的灵敏度相较现有技术的方式有较大提高。

Description

一种膜厚检测装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤指一种膜厚检测装置。

背景技术

目前所使用的主流显示器，无论是液晶显示器，还是有机发光二极管显示器，都使用薄膜晶体管控制驱动，因此，在显示技术领域，大面积薄膜晶体管基板的生产工艺属于非常重要的技术。薄膜晶体管的制作简单来讲，就是在基板上沉积各种不同的薄膜，例如，金属层、半导体层等，再以刻蚀工艺形成特定的图形，从而在特定的区域形成薄膜晶体管。薄膜晶体管对显示器件的工作性能具有十分重要的作用，而在薄膜晶体管的制作过程中，各膜层的厚度和形状均会对最终的显示器件造成影响，如果发生厚度过大或过小，膜层厚度不均匀等情况，经常会造成的TFT基板上大面积的显示不良。

现有技术中，在形成薄膜时需要对薄膜的厚度进行测量，常常采用测量薄膜穿透率或者薄膜反射率来确定薄膜的厚度，但是在制作薄膜沉积的过程中，对某一些材料的薄膜，或者在同一种材料的薄膜在设定厚度范围内光线在薄膜的穿透率以及反射率并不明显或差别不大，因此，现有技术测膜厚的方法灵敏度不高。

发明内容

本发明实施例提供一种膜厚检测装置，用以提高检测灵敏度。

第一方面，本发明实施例提供一种膜厚检测装置，包括：激光光源、光学镜组以及图像接收器；其中，

所述光学镜组，用于接收所述激光光源出射的激光，生成第一光束和至少两次透过待测薄膜的第二光束，使所述第一光束与所述第二光束发生干涉；

所述图像接收器，用于接收干涉光并确定干涉信息，根据所述干涉信息确定薄膜的厚度。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，所述光学镜组，包括：半透半反镜和全反射镜；

所述半透半反镜和所述全反射镜均为平面镜。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，所述半透半反镜与至少一个所述全反射镜构成反射腔结构；

所述反射腔结构内的光程为激光波长的整数倍。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，所述半透半反镜包括：第一半透半反镜和第二半透半反镜；

所述第一半透半反镜、所述第二半透半反镜以及所述全反射镜均位于所述图像接收器的正下方；第一半透半返镜与所述待测薄膜呈设定夹角；所述第二半透半反镜、所述全反射镜以及所述待测薄膜相互平行；

所述第一半透半反镜与所述第二半透半反镜位于所述待测薄膜与所述图像接收器之间，所述全反射镜位于所述待测薄膜背离所述第二半透半反镜的一侧；

第一半透半反镜，用于接收所述激光光源出射的激光向所述第二半透半反镜入射；

所述第二半透半反镜，用于将接收的部分激光反射到所述图像接收器形成所述第一光束，同时将接收的部分激光透射并穿过所述待测薄膜向所述全反射镜入射，待所述全反射镜反射后向所述图像接收器透射形成所述第二光束。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，所述半透半反镜和所述全反射镜均位于所述图像接收器的正下方；

所述待测薄膜以及所述全反射镜相互平行；所述半透半反镜位于所述图像接收器与所述待测薄膜之间，所述全反射镜位于所述待测薄膜背离所述半透半反镜的一侧；

所述半透半反镜，用于接收垂直入射的激光，将接收的部分激光透射到所述图像接收器形成所述第一光束，同时将接收的部分激光反射并穿过所述待测薄膜向所述全反射镜入射，待所述全反射镜反射后向所述图像接收器透射形成所述第二光束。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，所述全反射镜包括：第一全反射镜和第二全反射镜；

所述半透半反镜与所述第一全反射镜位于所述图像接收器的正下方；所述半透半反镜与所述待测薄膜相互平行；所述半透半反镜位于所述图像接收器与所述待测薄膜之间，所述第一全反射镜、所述第二全反射镜均位于所述待测薄膜背离所述半透半反镜的一侧；所述第一全反射镜与所述第二全反射镜均与所述待测薄膜呈设定夹角；

所述第一全反射镜，用于接收并反射所述激光光源出射的激光向所述待测薄膜以及所述半透半反镜垂直出射；

所述半透半反镜，用于接收垂直入射的激光，将接收的部分激光透射到所述图像接收器形成所述第一光束，同时将接收的部分激光反射并穿过所述待测薄膜向所述第一全反射镜与所述第二全反射镜入射，待所述第一全反射镜与所述第二全反射镜反射后向所述图像接收器透射形成所述第二光束。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，所述全反射镜包括：第三全反射镜、第四全反射镜和第五全反射镜；所述半透半反镜与所述第三全反射镜位于所述图像接收器的正下方；所述半透半反镜、所述第五全反射镜与所述待测薄膜相互平行；所述第三全反射镜与所述第四全反射镜均与所述待测薄膜呈设定夹角；所述半透半反镜位于所述图像接收器与所述待测薄膜之间；

所述第三全反射镜、所述第四全反射镜以及所述第五全反射镜均位于所述待测薄膜背离所述半透半反镜的一侧；或者，

所述第三全反射镜、所述第四全反射镜位于所述待测薄膜背离所述半透半反镜的一侧，所述第五全反射镜与所述半透半反镜位于所述待测薄膜的同一侧；

所述第四全反射镜，用于接收激光向所述第三全反射镜或所述第五全反射镜反射；

所述第三全反射镜，用于接收并反射激光向所述待测薄膜以及所述半透半反镜垂直出射，或接收激光向所述第四全反射镜反射；

所述半秀半反镜，用于接收垂直入射的激光，将接收的部分激光透射到所述图像接收器形成所述第一光束，同时将接收的部分激光反射并穿过所述待测薄膜向所述第三全反射镜、所述第四全反射镜与所述第五全反射镜入射，待所述第三全反射镜、所述第四全反射镜与所述第五全反射镜反射后向所述图像接收器透射形成所述第二光束。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，所述设定夹角为45度。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，所述激光光源出射激光为红外激光或远红外激光。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，所述图像接收器为光电探测器、光谱仪或CCD。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的膜厚检测装置，包括：激光光源、光学镜组、图像接收器；其中，光学镜组，用于接收激光光源出射的激光，生成第一光束和至少两次透过待测薄膜的第二光束，使第一光束与第二光束发生干涉；图像接收器，用于接收干涉光并确定干涉信息，根据干涉信息确定薄膜的厚度。本发明实施例提供的膜厚检测装置采用激光多次透过待测薄膜后的激光干涉信息来测量薄膜的厚度，光线的光程变化可感知微小的折射率以及距离变化，因此利用光程变化确定薄膜厚度的灵敏度相较现有技术的方式有较大提高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的膜厚检测装置的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的膜厚检测装置的结构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的膜厚检测装置的结构示意图之三；

图4为本发明实施例提供的膜厚检测装置的结构示意图之四；

图5为本发明实施例提供的膜厚检测装置的结构示意图之五。

具体实施方式

针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种膜厚检测装置，用于提高检测灵敏度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本发明中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。本发明的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。

需要说明的是，在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

下面结合附图，对本发明实施例提供的膜厚检测装置进行具体说明。

如图1所示，本发明实施例提供的膜厚检测装置，包括：激光光源11、光学镜组12以及图像接收器13；

其中，光学镜组12，用于接收激光光源11出射的激光，生成第一光束a1和至少两次透过待测薄膜F的第二光束a2，使所述第一光束a1与所述第二光束a2发生干涉；

图像接收器13，用于接收干涉光并确定干涉信息，根据干涉信息确定薄膜的厚度。

本发明实施例提供的上述膜厚检测装置是利用干涉法测量膜厚的装置，利用两束相干光束(第一光束和第二光束)的干涉条纹的变化来确定薄膜的厚度。具体来说，两束相干光光程差的任何变化会非常灵敏地导致干涉条纹的移动，而光程变化是由它所通过的几何路径或介质折射率的变化引起，所以在已知薄膜折射率的情况下，通过干涉条纹的移动变化可以测量几何长度(如薄膜的厚度)的微小改变量。测量精度取决于测量光程差的精度，所以其测量精度之高是任何其它测量方法无法比拟的。

相比于现有技术中不论是反射还是透射率的测量方式，都对待测薄膜表面条件的具有较强的依赖性，且对入射角的变化很敏感，这样测量反射率和折射率的稳定性很差，因此不能达到很高的测量精度。此外，针对不同类型的待测薄膜需要使用不同波段的光谱对其进行测量，适用性较弱。本发明实施例提供的上述膜厚检测装置，对环境并没有严格要求，适用性好，稳定性高；且检测装置结构简单，使用便捷，其最小测量精度可达到几纳米。

进一步地，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，如图1所示，光学镜组12包括：半透半反镜121和全反射镜122；且半透半反镜121和全反射镜122均为平面镜。半透半反镜121和全反射镜122都可以反射激光，从而可以改变激光的传播方向，而半透半反镜121不仅可以反射激光，还可以透射激光，由此可以将激光分为束，将图像接收器13设置于半透半反镜的一侧，可以接收其透过的光线。再结合全反射镜122的使用，可以使图像接收器采集干涉条纹。本发明实施例提供的上述膜厚检测装置仅采用上述两种光学镜片，即可形成包含待测薄膜厚度信息的干涉光路，结构简单，可以根据需要灵活变化，实用性强。而半透半反镜均采用平面结构，可以简化对光路的控制，便于对光路的调整。

除此之外，还可以采用分光棱镜等光学元件来搭光路，使两束相干光束的光程差与待测薄膜的厚度具有既定的关系，从而根据干涉条纹的变化即可确定出薄膜的厚度，本发明实施例不对上述类似情况进行限定。

由于利用干涉原理测量薄膜厚度的测量精度取决于测量光程差的精度，干涉条纹每移动一个条纹间距，光程差就改变一个波长，那么在以波长为单位测量光程差时，如果光程差的变化量较小，在提取干涉条纹的变化量时误差相对较大，因此，在具体实施时，可使半透半反镜121与至少一个全反射镜122构成反射腔结构，使得激光在该反射腔结构内可以多将反射，从而使反射的光线多次透过测量的薄膜，使光程差的变化量成倍增加，由此可以更有效地提取出干涉条纹的变化量，提高测量的准确度。

而在实际应用中，可调整上述半透半反镜121与全反射镜122的距离，使得未形成薄膜的情况下，反射腔结构内的光程为激光波长的整数倍，从而在未形成薄膜的状态下激光形成强干涉，得到较好的基础干涉条纹。例如，激光波长为λ，则半透半反镜与全反射镜所构成的反射腔内该波长激光的光程可为kλ，其中，k为大于0的正整数。待薄膜形成的过程中，可以持续监测干涉条纹的变化，从而实时得到薄膜的沉积或生长厚度。

在一种可实施的方式中，如图1所示，半透半反镜121可包括：第一半透半反镜1211和第二半透半反镜1212。

如图1所示，第一半透半反镜1211、第二半透半反镜1212以及全反射镜122均位于图像接收器13的正下方；第一半透半返镜1212与待测薄膜F呈设定夹角；第二半透半反镜1212、全反射镜122以及待测薄膜F相互平行。其中，第一半透半反镜1211与第二半透半反镜1212位于待测薄膜F与图像接收器13之间，全反射镜122位于待测薄膜F背离第二半透半反镜1212的一侧。

其中，第一半透半反镜1211，用于接收激光光源11出射的激光向第二半透半反镜1212入射；

第二半透半反镜1212，用于将接收的部分激光反射到图像接收器形成第一光束a1，同时将接收的部分激光透射并穿过待测薄膜F向全反射镜122入射，待全反射镜122反射后向图像接收器13透射形成第二光束a2。

具体地，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，第二半透半反镜1212与全反射镜122构成反射腔结构。激光光源出射的激光首先入射到第一半透半反镜1211，第一半透半反镜将激光部分反射且垂直入射到第二半透半反镜1212；第二半透半反镜1212将接收的部分激光反射以形成第一光束a1，同时第二半透半反镜1212将接收的部分激光透射，穿过待测薄膜F后入射到全反射镜122；全反射镜122再交激光反射，再一次穿过待测薄膜F后重新入射到第二半透半反镜1212；第二半透半反镜1212以及第一半透半反镜1211再将这部分激光透射形成第二光束a2，此时第一光束a1和第二光束a2发生干涉后形成的干涉条纹与未形成薄膜时的干涉条纹相比光程差相差2d(n-1)，其中，d为薄膜的厚度，n为薄膜的折射率(通常情况下已知)；由此可以计算得到薄膜的厚度。

本发明实施例提供的上述膜厚检测装置，采用两个半透半反镜和一个全反射镜组成光学镜组，结构简单易装配。第一半透半反镜1211用于改变激光光源11出射激光的传播方向，在激光光源固定后，通过调整第一半透半反镜1211的旋转角度可以使得激光垂直入射到第二半透半反镜1212以及待测薄膜F，相比于调整激光光源，调整半透半反镜要便于操作得多，通过调整半透半反镜可以达到调节光路的目的。第二半透半反镜1212与全反射镜122构成的反射腔结构，可使激光在两镜片中多次反射，以使激光可以多次穿过待测薄膜F，有利于提高检测结果的灵敏度和准确度。

在另一种可实施的方式中，如图2所示，半透半反镜121和全反射镜122均位于图像接收器13的正下方；待测薄膜F以及全反射镜122相互平行；半透半反镜121位于图像接收器13与待测薄膜F之间，全反射镜122位于待测薄膜F背离半透半反镜121的一侧。

其中，半透半反镜121，用于接收垂直入射的激光，将接收的部分激光透射到图像接收器13形成第一光束a1，同时将接收的部分激光反射并穿过待测薄膜F向全反射镜122入射，待全反射镜122反射后向图像接收器13透射形成第二光束a2。

具体地，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，半透半反镜121与全反射镜122构成上述的反射腔结构。激光光源11与全反射镜122设置在同一侧，激光光源11出射的激光垂直穿过薄膜再入射到半透半反镜121；半透半反镜121将接收到的部分激光透射向图像接收器13以形成第一光束a1，同时将部分激光反射，激光穿过薄膜入射到全反射镜122；全反射镜122将激光再反射回来，再次穿过薄膜向半透半反镜121入射；半透半反镜121将这部分激光透射形成第二光束a2，此时第一光束a1和第二光束a2发生干涉后形成的干涉条纹与未形成薄膜时的干涉条纹相比光程差相差2d(n-1)，其中，d为薄膜的厚度，n为薄膜的折射率(通常情况下已知)；由此可以计算得到薄膜的厚度。

本发明实施例提供的上述膜厚检测装置，仅采用一个半透半反镜和一个全反射镜组成光学镜组，结构最为简单。在安装时仅需要使两镜片与待测薄膜相互平行即可。半透半反镜121与全反射镜122构成的反射腔结构，可使激光在两镜片中多次反射，以使激光可以多次穿过待测薄膜F，有利于提高检测结果的灵敏度和准确度。

在另一种可实施的方式中，如图3所示，全反射镜可包括：第一全反射镜1221和第二全反射镜1222。

如图3所示，半透半反镜121与第一全反射镜1221位于图像接收器13的正下方；半透半反镜121与待测薄膜F相互平行；半透半反镜121位于图像接收器13与待测薄膜F之间，第一全反射镜1221、第二全反射镜1222均位于待测薄膜F背离半透半反镜121的一侧；第一全反射镜1221与第二全反射镜1222均与待测薄膜F呈设定夹角。

其中，第一全反射镜1221，用于接收并反射激光光源11出射的激光向待测薄膜F以及半透半反镜121垂直出射；

半透半反镜121，用于接收垂直入射的激光，将接收的部分激光透射到图像接收器13形成第一光束a1，同时将接收的部分激光反射并穿过待测薄膜F向第一全反射镜1221与第二全反射镜1222入射，待第一全反射镜1221与第二全反射镜1222反射后向图像接收器13透射形成第二光束a2。

具体地，本发有实施例提供的上述膜厚检测装置中，半透半反镜121、第一全反射镜1221与第二全反射镜1222构成上述的反射腔结构。如图3所示，激光光源11与第二全反射镜1222位于同一侧，激光光源11出射的激光入射到第一全反射镜1221上；第一全反射镜1221将激光反射且垂直穿过待测薄膜F，垂直入射到半透半反镜121；半透半反将121将接收的部分激光图像接收器13透射以形成第一光束a1，同时将部分激光反射再一次穿过待测薄膜F入射到第一全反射镜1221；第一全反射镜1221再将返回的激光反射回第二全反射镜1222；第二全反射镜1222将接收的激光再次按照原路反射回第一全反射镜1221，并经由第一全反射镜1221的再次反射，使这部分激光再次穿过待测薄膜F向半透半反镜121入射；半透半反镜121将激光向图像接收器13透射形成第二光束a2，此时第一光束a1和第二光束a2发生干涉后形成的干涉条纹与未形成薄膜时的干涉条纹相比光程差相差2d(n-1)，其中，d为薄膜的厚度，n为薄膜的折射率(通常情况下已知)；由此可以计算得到薄膜的厚度。

本发明实施例提供的上述膜厚检测装置，采用一个半透半反镜和两个全反射镜组成光学镜组，且使激光光源与第二全反射镜同时固定，这样可以避免激光光源直射图像接收器，避免高强度激光对图像接收器的损害。半透半反镜121与第一全反射镜1221和第二全反射镜1222构成的反射腔结构，第一全反射镜1222起到调整光线传播方向的作用。在具体应用时，优选地，调整第二全反射镜1222的角度使得第一全反射镜1221的光线可以垂直入射到第二全反射镜1222上，这样激光可在入射到第二全反射镜时原路反射回去。激光在半透半反镜与全反射镜之间多次反射，以使激光可以多次穿过待测薄膜F，有利于提高检测结果的灵敏度和准确度。

在另一种可实施的方式中，如图4和图5所示，全反射镜122包括：第三全反射镜1223、第四全反射镜1224和第五全反射镜1225。

半透半反镜121与第三全反射镜1223位于图像接收器13的正下方；半透半反镜121、第五全反射镜1225与待测薄膜F相互平行；第三全反射镜1223与第四全反射镜1224均与待测薄膜F呈设定夹角；半透半反镜121位于图像接收器13与待测薄膜F之间。

进一步地，如图4所示，第三全反射镜1223、第四全反射镜1224以及第五全反射镜1225均位于待测薄膜F背离半透半反镜121的一侧；

或者，如图5所示，第三全反射镜1223、第四全反射镜1224位于待测薄膜F背离半透半反镜121的一侧，第五全反射镜1225与半透半反镜121位于待测薄膜F的同一侧。

其中，第四全反射镜1224，用于接收激光向第三全反射镜1223或第五全反射镜1225反射；

第三全反射镜1223，用于接收并反射激光向待测薄膜F以及半透半反镜121垂直出射，或接收激光向第四全反射镜1224反射；

半秀半反镜121，用于接收垂直入射的激光，将接收的部分激光透射到图像接收器13形成第一光束a1，同时将接收的部分激光反射并穿过待测薄膜F向第三全反射镜1223、第四全反射镜1224与第五全反射镜1225入射，待第三全反射镜1223、第四全反射镜1224与第五全反射镜1225反射后向图像接收器13透射形成第二光束a2。

具体地，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，如图4和图5所示，半透半反镜121、第三全反射镜1223、第四全反射镜1224与第五全反射镜1225构成上述的反射腔结构。

在如图4所示的结构中，激光光源11与第五全反射镜1225位于同一侧，位于待测薄膜F背离半透半反镜121的一侧。激光光源11出射的激光入射到第四全反射镜1224上；第四全反射镜1224将激光反射到第三全反射镜1223；第三全反射镜1223将激光反射且垂直穿过待测薄膜F，垂直入射到半透半反镜121；半透半反将121将接收的部分激光图像接收器13透射以形成第一光束a1，同时将部分激光反射再一次穿过待测薄膜F入射到第三全反射镜1223；第三全反射镜1223再将返回的激光反射回第四全反射镜1224；第四全反射镜1224将激光反射给第五全反射镜1225；第五全反射镜1225将接收的激光再次按照原路反射回第四全反射镜1224，经由第四全反射镜1224反射给第三全反射镜1223；第三全反射镜1223再次将激光反射，使这部分激光将再次穿过待测薄膜F向半透半反镜121入射；半透半反镜121将激光向图像接收器13透射形成第二光束a2，此时第一光束a1和第二光束a2发生干涉后形成的干涉条纹与未形成薄膜时的干涉条纹相比光程差相差2d(n-1)，其中，d为薄膜的厚度，n为薄膜的折射率(通常情况下已知)；由此可以计算得到薄膜的厚度。

在如图5所示的结构中，激光光源11与第五全反射镜1225位于同一侧，与半透半反镜121位于待侧薄膜的同一侧。激光光源11出射的激光垂直穿过待测薄膜F入射到第四全反射镜1224上；第四全反射镜1224将激光反射到第三全反射镜1223；第三全反射镜1223将激光反射且垂直穿过待测薄膜F，垂直入射到半透半反镜121；半透半反将121将接收的部分激光图像接收器13透射以形成第一光束a1，同时将部分激光反射再一次穿过待测薄膜F入射到第三全反射镜1223；第三全反射镜1223再将返回的激光反射回第四全反射镜1224；第四全反射镜1224将激光反射并垂直穿过待测薄膜F到第五全反射镜1225；第五全反射镜1225将接收的激光再次按照原路反射并再一次垂直穿待测薄膜F到第四全反射镜1224，经由第四全反射镜1224反射给第三全反射镜1223；第三全反射镜1223再次将激光反射，使这部分激光将再次穿过待测薄膜F向半透半反镜121入射；半透半反镜121将激光向图像接收器13透射形成第二光束a2，此时第一光束a1和第二光束a2发生干涉后形成的干涉条纹与未形成薄膜时的干涉条纹相比光程差相差4d(n-1)，其中，d为薄膜的厚度，n为薄膜的折射率(通常情况下已知)；由此可以计算得到薄膜的厚度。

本发明实施例提供的上述膜厚检测装置，采用一个半透半反镜和三个全反射镜组成光学镜组，可以对光路进行更为灵活的调整。通过调整第五全反射镜1225的位置可以控制光线穿过待测薄膜的次数，例如采用如图4所示的结构相比于图5所示的结构，激光穿过待测薄膜的次数更少；而为了进一步提高检测的准确度，可以选择如图5所示的结构，使得激光多次透过待测薄膜。在实际应用中，可以根据需求使用上述任意一种膜厚检测装置的结构。

在具体实施时，在本发明上述各实施例提供的膜厚检测装置中，待测薄膜F一般可形成于透明基板上，为了简化光路，可以使半透半反镜和/或全反射镜的相对于待测薄膜(透明基板)的倾斜的设定夹角设置为45度，这样可以使整个光路中的光线只有平行于待测薄膜和垂直于待测薄膜两种方向，避免激光以非垂直入射的方式透过待测薄膜导致光程差与待测薄膜厚度的关系更为复杂。例如，如图1所示的结构中，激光光源水平出射，第一半透半反镜可设置为相对于待测薄膜顺时针旋转45度；如图3所示的结构中，激光光源水平出射，第一全反射镜1221可设置为相对于待测薄膜逆时针旋转45度，第二全反射镜1222与待测薄膜相互垂直；如图4和图5所示的结构中，激光垂直出射，第三全反射镜1223可设置为相对于待测薄膜逆时针旋转45度，第四全反射镜1224可设置为相对于待测薄膜顺时针旋转45度。

进一步地，在实际应用时，激光光源11出射激光可为红外激光或远红外激光。由于制作薄膜晶体管所采用的材料一般对红外波段的光线不敏感，经激光照射后不会对材料造成破坏，因此激光光源可采用红外或远红外波段。而激光光源的波长一经确定之后，在测量薄膜厚度的过程中将采用相同的波长进行测量。除此之外，还可以根据实际需要采用其它波段的激光，在此不做限定。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述膜厚检测装置中，上述图像接收器可为光电探测器、光谱仪或CCD等。图像接收器可以具备图像处理功能，或者，图像接收器还可以再连接计算机或处理器等处理设备，使得图像接收器接收到图像之后，根据干涉图像进行进一步的图像处理和计算。在实际应用中，图像接收器需要进行前期调整，在未形成薄膜时调整光学镜组中各镜片的距离、角度以及图像接收器的距离，使得图像接收器可接收到清晰的干涉条纹图像。待逐渐形成薄膜之后，可以根据干涉条纹的变化量或吞吐量进一步计算形成的薄膜的厚度。

本发明实施例提供的膜厚检测装置，包括：激光光源、光学镜组、图像接收器；其中，光学镜组，用于接收激光光源出射的激光，生成第一光束和至少两次透过待测薄膜的第二光束，使第一光束与第二光束发生干涉；图像接收器，用于接收干涉光并确定干涉信息，根据干涉信息确定薄膜的厚度。本发明实施例提供的膜厚检测装置采用激光多次透过待测薄膜后的激光干涉信息来测量薄膜的厚度，光线的光程变化可感知微小的折射率以及距离变化，因此利用光程变化确定薄膜厚度的灵敏度相较现有技术的方式有较大提高。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本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，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种膜厚检测装置，其特征在于，包括：激光光源、光学镜组以及图像接收器；其中，

所述光学镜组，用于接收所述激光光源出射的激光，生成第一光束和至少两次透过待测薄膜的第二光束，使所述第一光束与所述第二光束发生干涉；

所述图像接收器，用于接收干涉光并确定干涉信息，根据所述干涉信息确定薄膜的厚度。

2.如权利要求1所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述光学镜组，包括：半透半反镜和全反射镜；

所述半透半反镜和所述全反射镜均为平面镜。

3.如权利要求2所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述半透半反镜与至少一个所述全反射镜构成反射腔结构；

所述反射腔结构内的光程为激光波长的整数倍。

4.如权利要求3所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述半透半反镜包括：第一半透半反镜和第二半透半反镜；

所述第一半透半反镜、所述第二半透半反镜以及所述全反射镜均位于所述图像接收器的正下方；第一半透半返镜与所述待测薄膜呈设定夹角；所述第二半透半反镜、所述全反射镜以及所述待测薄膜相互平行；

所述第一半透半反镜与所述第二半透半反镜位于所述待测薄膜与所述图像接收器之间，所述全反射镜位于所述待测薄膜背离所述第二半透半反镜的一侧；

第一半透半反镜，用于接收所述激光光源出射的激光向所述第二半透半反镜入射；

所述第二半透半反镜，用于将接收的部分激光反射到所述图像接收器形成所述第一光束，同时将接收的部分激光透射并穿过所述待测薄膜向所述全反射镜入射，待所述全反射镜反射后向所述图像接收器透射形成所述第二光束。

5.如权利要求3所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述半透半反镜和所述全反射镜均位于所述图像接收器的正下方；

所述待测薄膜以及所述全反射镜相互平行；所述半透半反镜位于所述图像接收器与所述待测薄膜之间，所述全反射镜位于所述待测薄膜背离所述半透半反镜的一侧；

所述半透半反镜，用于接收垂直入射的激光，将接收的部分激光透射到所述图像接收器形成所述第一光束，同时将接收的部分激光反射并穿过所述待测薄膜向所述全反射镜入射，待所述全反射镜反射后向所述图像接收器透射形成所述第二光束。

6.如权利要求3所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述全反射镜包括：第一全反射镜和第二全反射镜；

所述半透半反镜与所述第一全反射镜位于所述图像接收器的正下方；所述半透半反镜与所述待测薄膜相互平行；所述半透半反镜位于所述图像接收器与所述待测薄膜之间，所述第一全反射镜、所述第二全反射镜均位于所述待测薄膜背离所述半透半反镜的一侧；所述第一全反射镜与所述第二全反射镜均与所述待测薄膜呈设定夹角；

所述第一全反射镜，用于接收并反射所述激光光源出射的激光向所述待测薄膜以及所述半透半反镜垂直出射；

所述半透半反镜，用于接收垂直入射的激光，将接收的部分激光透射到所述图像接收器形成所述第一光束，同时将接收的部分激光反射并穿过所述待测薄膜向所述第一全反射镜与所述第二全反射镜入射，待所述第一全反射镜与所述第二全反射镜反射后向所述图像接收器透射形成所述第二光束。

7.如权利要求3所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述全反射镜包括：第三全反射镜、第四全反射镜和第五全反射镜；所述半透半反镜与所述第三全反射镜位于所述图像接收器的正下方；所述半透半反镜、所述第五全反射镜与所述待测薄膜相互平行；所述第三全反射镜与所述第四全反射镜均与所述待测薄膜呈设定夹角；所述半透半反镜位于所述图像接收器与所述待测薄膜之间；

所述第三全反射镜、所述第四全反射镜以及所述第五全反射镜均位于所述待测薄膜背离所述半透半反镜的一侧；或者，

所述第三全反射镜、所述第四全反射镜位于所述待测薄膜背离所述半透半反镜的一侧，所述第五全反射镜与所述半透半反镜位于所述待测薄膜的同一侧；

所述第四全反射镜，用于接收激光向所述第三全反射镜或所述第五全反射镜反射；

所述第三全反射镜，用于接收并反射激光向所述待测薄膜以及所述半透半反镜垂直出射，或接收激光向所述第四全反射镜反射；

所述半秀半反镜，用于接收垂直入射的激光，将接收的部分激光透射到所述图像接收器形成所述第一光束，同时将接收的部分激光反射并穿过所述待测薄膜向所述第三全反射镜、所述第四全反射镜与所述第五全反射镜入射，待所述第三全反射镜、所述第四全反射镜与所述第五全反射镜反射后向所述图像接收器透射形成所述第二光束。

8.如权利要求4或7所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述设定夹角为45度。

9.如权利要求1-7任一项所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述激光光源出射激光为红外激光或远红外激光。

10.如权利要求1-7任一项所述的膜厚检测装置，其特征在于，所述图像接收器为光电探测器、光谱仪或CCD。