[发明专利]利用数字光学技术的厚度检测装置及方法

说明书

技术区域

本发明涉及一种利用数字光学技术的厚度检测装置及其方法，更为详细地，涉及一种通过反射型光路变换部反射从光分束器透射的光线，从而使光损失最小化，并通过调节反射角可同时检测多处地点的厚度的利用数字光学技术的厚度检测装置及其方法。

背景技术

在半导体工艺及FPD工艺中决定产品质量的诸多因素中，薄膜层厚度的控制所占的比重较大，因此，在工艺中必须直接对此进行监测。“薄膜层”是指在基底层即在基板表面形成的具有极微细厚度的层，通常是指厚度为几nm～几μm的范围的层。为了将这一薄膜层应用于特定用途，有必要了解薄膜层的厚度、组成、粗糙度和其他物理光学性质。

特别是最近为了提高半导体元件的集成度，一般在基板上形成多层超薄膜层。为了开发这种高集成半导体元件，要正确控制对其特性影响较大的因素即包括薄膜层厚度的膜的物理性质。

以往的厚度检测装置具有使从光分束器透射的光线通过用于透射光线的LCD之后，入射到分光器的结构。

这种以往的发明由于光线透过LCD会出现光损失而导致无法获得对于检测对象厚度的正确信息的问题。

而且，要获得对于检测对象一部分的厚度信息时，还要对检测对象整体进行厚度分析，如果一个检测对象的各个检测区域的薄膜结构各不相同，则需要进行多次检测，会导致检测时间变长。

发明内容

本发明是鉴于上述问题提出的，其目的在于提供一种利用数字光学技术的厚度检测装置及其方法，该装置及方法利用光反射能够使光损失最小化。

而且，本发明的目的是提供一种利用数字光学技术的厚度检测装置及其方法，该装置及方法通过控制反射型光路变换部使从不同的多个检测区域入射的光线入射到不同的分光器，从而能够同时检测多个检测区域的厚度。

为了达到上述目的，本发明的利用数字光学技术的厚度检测装置包括：光源，用于放射光线；光分束器，用于反射从光源放射的光线或者透射被检测对象反射的光线；透镜部，用于将被光分束器反射的光线汇聚到检测对象；反射型光路变换部，用于有选择地反射从光分束器透射的光线；和分光器，用于分析从反射型光路变换部反射的光线以获取所述检测对象的厚度信息。

在此优选地，分光器配设为多个，反射型光路变换部用各个分光器反射从检测对象的不同的多个个检测区域反射的光线。

而且，还可以进一步包括显示部，用于以从光分束器透射的光线为基准显示检测对象的影像。

在此，显示部优选接收从光路变换部反射的光线以显示所述检测对象的影像。

而且，可进一步包括辅助光分束器，其配置在光分束器与反射型光路变换部之间的光路上，用于反射或者透射从光分束器透射的光线。显示部可以接收从光分匹配器透射的光线并显示检测对象的影像。

在此，可进一步包括吸光部，用于吸收并除掉从反射型光路变换部向分光器反射的光线以外的光线。

而且，为了达到上述目的，本发明提供一种厚度检测方法，其利用第三项方式所述的利用数字光学技术的厚度检测装置，包括：存储步骤，用于存储检测对象的图像；匹配步骤，用于比较图像存储步骤中存储的图像和显示在所述显示部上的影像，以判断检测区域是否显示于显示部；反射角调节步骤，用于调节反射型光路变换部的反射角，以使从不同的多个检测区域反射的光线分别反射到多个分光器；和厚度检测步骤，用于以从分光器获得的光线为基础，测量所述检测对象的厚度。

而且，匹配步骤可反复进行到检测区域全部显示在显示部，并包括：对中步骤，当仅有检测区域的一部分显示于显示部时，使检测对象移动以使检测区域全部显示于显示在显示部的影像中，之后再进行匹配步骤；和搜索步骤，当检测区域未被显示于显示部时，使检测对象沿着螺旋方向移动至在显示部显示检测区域的部分或者全部为止，之后再进行匹配步骤。

在此，厚度检测步骤可包括：反射度检测步骤，根据从分光器获得的光线的光谱检测光线的反射度；反射度比较步骤，比较所测到的反射度和用理论模型配设的反射度，以搜索最类似模型；和厚度输出步骤，输出相当于反射度比较步骤中搜索到的模型的厚度值。

根据本发明，提供一种利用光的反射使光损失最小化，从而能够提高检测效率的利用数字光学技术的厚度检测装置及其方法。

而且，控制反射型光路变换部的极小镜子使在各不相同的检测区域反射的光线入射到各个分光器，由此即使检测区域的薄膜结构不同也能同时检测检测区域的厚度。

而且，通过显示部能够用视觉确认从厚度检测装置测到的检测对象的影像。

而且，通过吸光部能够吸收并除掉从反射型光路变换部向分光器反射的光线以外的光线。