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金屬膜光學(xué)檢測裝置和檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及金屬膜光學(xué)檢測裝置和檢測方法。該裝置包括承載器，在承載器的第一位置設(shè)置有斜朝向金屬膜和基板的光源，在承載器的第二位置設(shè)置有接受來自金屬膜或基板的反射光束的光敏感應(yīng)器，處理來自光敏感應(yīng)器的光信號的分析單元。分析單元根據(jù)入射光束與承載器之間的夾角、對應(yīng)于金屬膜的第一反射光斑與光源之間的第一長度、對應(yīng)于基板的第二反射光斑與光源之間的第二長度而得到金屬膜的厚度。使用這種金屬膜光學(xué)檢測裝置能夠以不與金屬膜接觸的方式測量金屬膜的厚度，測量精度高。
【專利說明】金屬膜光學(xué)檢測裝置和檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及液晶顯示器制造領(lǐng)域，特別涉及一種金屬膜光學(xué)測量裝置。本發(fā)明還 涉及使用這種金屬膜光學(xué)測量裝置進(jìn)行檢測的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 薄膜場效應(yīng)晶體管液晶顯示器（S卩，TFT-IXD)是目前最流行的顯示器類型，其在 電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。TFT-LCD是一種精密的顯示器，需要精確控制其各個生產(chǎn)步 驟。
[0003] 在TFT-IXD的陣列基板的生產(chǎn)過程中，需要精確控制形成在陣列基板上的金屬膜 的厚度。目前通常使用段差量測機(jī)臺來測量金屬膜厚度。段差量測機(jī)臺的測量原理為：將 一根探針接觸樣品表面。在水平方向中移動該探針，探針會隨著樣品表面地貌的變化而上 升或下降。通過感應(yīng)裝置計算出探針上升或下降的距離，從而可得出金屬膜厚度。
[0004] 但這種段差量測機(jī)臺具有以下缺點：探針會與金屬膜的接觸。這種接觸式量測會 對金屬膜表面造成一定的損傷。因此，需要一種能以不損傷金屬膜表面的方式來檢測金屬 膜的厚度的裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述問題，本發(fā)明提出了一種金屬膜光學(xué)檢測裝置。使用這種金屬膜光學(xué)檢 測裝置能夠以不與金屬膜接觸的方式測量金屬膜的厚度。本發(fā)明還涉及使用這種金屬膜光 學(xué)檢測裝置檢測金屬膜的方法。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出了一種金屬膜光學(xué)檢測裝置，包括承載器，在承載器 的第一位置設(shè)置有斜朝向金屬膜和基板發(fā)射入射光束的光源，在承載器的第二位置設(shè)置有 接受來自金屬膜或基板的反射光束的光敏感應(yīng)器，處理來自光敏感應(yīng)器的光信號的分析單 元，分析單元根據(jù)入射光束與承載器之間的夾角、對應(yīng)于金屬膜的第一反射光斑與光源之 間的第一長度、對應(yīng)于基板的第二反射光斑與光源之間的第二長度而得到金屬膜的厚度。
[0007] 本發(fā)明的裝置使用光的反射來間接測得金屬膜的厚度，完全避免了測量裝置與金 屬膜的接觸，從而避免了測量裝置對金屬膜的損傷。
[0008] 在一個實施例中，光源為激光源。激光方向性很好并且發(fā)散性很小，使得第一反射 光斑和第二反射光斑的直徑很小，有助于準(zhǔn)確測定第一長度和第二長度，從而測得金屬膜 的厚度也更準(zhǔn)確。
[0009] 在一個實施例中，分析單元包括亮度檢測模塊，亮度檢測模塊根據(jù)第一反射光斑 內(nèi)的暗點的數(shù)量得到金屬膜的表面內(nèi)的凸起的數(shù)量。通過設(shè)置亮度檢測模塊，在使用本發(fā) 明的裝置測量金屬膜的厚度的同時，可以同時自動檢測金屬膜的表面內(nèi)的凸起的數(shù)量，這 降低了對金屬膜的檢測成本并且減少了檢測流程，提高了液晶面板的生產(chǎn)效率。
[0010] 在一個實施例中，入射光束的橫截面積在25 μ m2到2500 μ m2之間。入射光束的橫 截面積如此小，可以得到金屬膜表面非常小的面積單位內(nèi)的凸起數(shù)量，從而提高了對金屬 膜表面凸起的分析精度。
[0011] 在一個實施例中，夾角包括第一夾角和第二夾角，光源以第一夾角向金屬膜發(fā)出 入射光束，光敏感應(yīng)器接受反射光束，分析單元計算出第一長度，并根據(jù)第一長度和第一夾 角得到金屬膜與承載器之間的第一距離；光源以第二夾角向基板發(fā)出入射光束，光敏感應(yīng) 器接受反射光束，分析單元計算出第二長度，并根據(jù)第二長度和第二夾角得到基板與承載 器之間的第二距離；金屬膜的厚度為第二距離與第一距離之間的差值。
[0012] 在一個實施例中，承載器能沿平行于金屬膜的方向移動。以實現(xiàn)向金屬膜和向基 板發(fā)射分別發(fā)射入射光束。
[0013] 在一個實施例中，第一夾角與第二夾角相等。在裝置的使用過程中，不需要多次調(diào) 節(jié)和校準(zhǔn)光源的方向，方便了使用者的使用。
[0014] 在一個實施例中，光敏感應(yīng)器為由多個光敏感應(yīng)點組成的面區(qū)域。這種光敏感應(yīng) 器使得即使第一反射光斑和第二反射光斑的位置在較大范圍內(nèi)變化時，光敏感應(yīng)器仍可接 收到反射光束，從而使用者無需調(diào)節(jié)光敏感應(yīng)器的位置，這方便了使用者的使用。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種使用根據(jù)上文所述的金屬膜光學(xué)檢測裝置檢 測金屬膜的方法，該方法包括，步驟一：將承載器平行地設(shè)置在金屬膜的上方，并且使光源 和光敏感應(yīng)器朝向金屬膜；步驟二：光源以夾角向金屬膜發(fā)出入射光束，光敏感應(yīng)器接受 反射光束，分析單元計算出第一長度，并根據(jù)第一長度和夾角得到金屬膜與承載器之間的 第一距離；步驟三：光源以夾角向基板發(fā)出入射光束，光敏感應(yīng)器接受反射光束，分析單元 計算出第二長度，并根據(jù)第二長度和夾角得到基板與承載器之間的第二距離；步驟四：計 算第二距離和第一距離之間的差值，差值為金屬膜的厚度。
[0016] 在一個實施例中，在步驟三中，移動承載器，以使得光源以夾角向基板發(fā)出入射光 束。
[0017] 在一個實施例中，夾角包括第一夾角和第二夾角，第一夾角與第二夾角不相等，在 步驟二中，夾角為第一夾角；在步驟三中，夾角為第二夾角。
[0018] 在一個實施例中，分析單元包括亮度檢測模塊，亮度檢測模塊根據(jù)第一反射光斑 內(nèi)的暗點的數(shù)量得到金屬膜的表面內(nèi)的凸起的數(shù)量。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：（1)本發(fā)明的裝置使用光的反射來間接測 得金屬膜的厚度，完全避免了測量裝置與金屬膜的接觸，從而避免了測量裝置對金屬膜的 損傷。（2)本發(fā)明的裝置的分析單元包括亮度檢測模塊，亮度檢測模塊根據(jù)第一反射光斑內(nèi) 的暗點的數(shù)量得到金屬膜的表面內(nèi)的凸起的數(shù)量。由此，在使用本發(fā)明的裝置測量金屬膜 的厚度的同時，可以同時自動檢測金屬膜的表面內(nèi)的凸起的數(shù)量，這降低了對金屬膜的檢 測成本并且減少了檢測流程，提高了液晶面板的生產(chǎn)效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中：
[0021] 圖1和2是本發(fā)明的金屬膜光學(xué)檢測裝置來測量金屬膜厚度的第一實施例的原理 圖。
[0022] 圖3和4是本發(fā)明的金屬膜光學(xué)檢測裝置來測量金屬膜厚度的第二實施例的原理 圖。
[0023] 圖5是金屬膜表面凸起的示意圖。
[0024] 圖6到8是使用本發(fā)明的金屬膜光學(xué)檢測裝置來檢測金屬膜表面的凸起數(shù)量的示 意圖。
[0025] 在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實際的比例。

【具體實施方式】
[0026] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0027] 圖1和圖2示意性地顯示了使用本發(fā)明的金屬膜光學(xué)檢測裝置10 (以下稱之為裝 置10)來測量金屬膜厚度的原理圖。首先來說明裝置10所包括的部件：承載器21，設(shè)置在 承載器21上的光敏感應(yīng)器22和光源23,以及與光敏感應(yīng)器22相連分析單元26。如圖1 或圖2所示，在使用裝置10時，光源23斜朝向金屬膜25和基板24,以使得入射光束L1以 與承載器21成Θ角的方式照向金屬膜25和基板24。光敏感應(yīng)器22也朝向帶測量的金屬 膜25和基板24,以接受來自金屬膜25和基板24的反射光束L2。分析單元26接受來自光 敏感應(yīng)器22的反射光信號并處理這些信號。
[0028] 下面來介紹使用裝置10來測量形成在基板24上的金屬膜25的厚度的原理。
[0029] 圖1和圖2示意性地顯示了使用裝置10來測量金屬膜25的厚度的第一實施例。 在該第一實施例中，承載器21能夠沿平行于金屬膜25的方向移動，并且入射光束L1與承 載器21之間的Θ角（Θ為銳角）的大小不變。為了便于操作和計算，可將夾角Θ選擇為 45度。如圖1所示，首先將承載器21平行地設(shè)置在金屬膜25 (或基板24)的上方，并且使 光源23和光敏感應(yīng)器22朝向金屬膜25。接著，使光源23向金屬膜25發(fā)出入射光束L1。 應(yīng)注意地是，入射光束L1與承載器21之間的夾角為Θ。光敏感應(yīng)器22接受反射光束L2。 分析單兀26計算出光敏感應(yīng)器22上的第一反射光斑與光源23之間的第一長度S1，并根據(jù) 第一長度S1和夾角Θ得到金屬膜25與承載器21之間的第一距離H1。
[0030] 由于承載器21與金屬膜25平行，因此根據(jù)光反射原理，射入光L1、反射光束L2和 承載器21共同圍成等腰三角形，并且射入光L1、反射光束L2是等腰三角形的兩條腰。則金 屬膜25與承載器21之間的第一距離H1可由下式得到。
[0031] HI = (Sl/2) Xtg Θ
[0032] 接下來，移動承載器21，使光源23向基板24發(fā)出入射光束L3。應(yīng)注意地是，入射 光束L3與承載器21之間的夾角仍為Θ，如圖2所示。光敏感應(yīng)器22接受反射光束L4。分 析單元26計算出光敏感應(yīng)器22上的第二反射光斑與光源23之間的第二長度S2,并根據(jù)第 二長度S2和夾角Θ得到基板24與承載器21之間的第二距離H2。第二距離H2的獲得方 式與第一距離H1的獲得方式相同，這里不再贅述。
[0033] 由此，金屬膜25的厚度Η為H2和H1之間的差值。
[0034] 圖3和圖4示意性地顯示了使用裝置10來測量金屬膜25的厚度的第二實施例。 在該第二實施例中，承載器21不移動，而入射光束L5與承載器21之間的角（該夾角為銳 角）的大小為變化。如圖3所示，首先，使光源23向金屬膜25發(fā)出入射光束L5。應(yīng)注意 地是，入射光束L5與承載器21之間為第一夾角Θ1。光敏感應(yīng)器22接受反射光束L6。分 析單兀26計算出光敏感應(yīng)器22上的第一反射光斑與光源23之間的第一長度S1'，并根據(jù) 第一長度S1'和第一夾角Θ1得到金屬膜25與承載器21之間的第一距離ΗΓ。金屬膜25 與承載器21之間的第一距離為ΗΓ。第一距離ΗΓ的獲得方式與第一距離HI的獲得方式 相同，這里不再贅述。
[0035] 接下來，調(diào)節(jié)光源23的方向，使得射向基板24的入射光束L7與承載器21之間為 第二夾角Θ 2,如圖4所示。應(yīng)注意地是，第一夾角Θ1與第二夾角Θ 2不相等。光敏感應(yīng) 器22接受反射光束L8。分析單元26計算出光敏感應(yīng)器22上的第二反射光斑與光源23之 間的第二長度S2'，并根據(jù)第二長度S2'和第二夾角Θ 2得到基板24與承載器21之間的第 二距離H2'。第二距離H2'的獲得方式與第一距離H1的獲得方式相同，這里不再贅述。
[0036] 由此，金屬膜25的厚度Η為H2'和ΗΓ之間的差值。
[0037] 在第二實施例中，由于不需要移動承載器21，因此裝置10也可略去用于移動承載 器21的動力裝置，降低了裝置10的生產(chǎn)成本。此外，由于承載器21的位置是固定的，因此 在將承載器21設(shè)置為與基板24或金屬膜25平行后，則承載器21與基板24或金屬膜25 始終保持為平行，這方便了使用。
[0038] 還應(yīng)理解地是，在實施例二中，在調(diào)節(jié)夾角的同時也可以移動承載器21，以減小第 二長度S2'的長度，從而承載器21可以制造為相對小，方便了使用。
[0039] 光源23為激光源。激光方向性很好并且發(fā)散性很小，使得第一反射光斑和第二反 射光斑的直徑很小，有助于準(zhǔn)確測定第一長度和第二長度，從而測得金屬膜25的厚度Η也 更準(zhǔn)確。
[0040] 光敏感應(yīng)器22為由多個光敏感應(yīng)點28組成的面區(qū)域，如圖1到4所示。光源23 可處于面區(qū)域的光敏感應(yīng)器22的邊緣。這種類型的光敏感應(yīng)器22使得即使第一反射光斑 或第二反射光斑的位置在較大范圍內(nèi)變化，光敏感應(yīng)器22仍可接收到反射光束，從而使用 者無需調(diào)節(jié)光敏感應(yīng)器22的位置，這方便了使用者的使用。
[0041] 分析單元26還可以包括亮度檢測模塊29。亮度檢測模塊29可根據(jù)第一反射光斑 內(nèi)的暗點的數(shù)量得到金屬膜25的表面內(nèi)的凸起31 (如圖5所示）的數(shù)量。這樣，在測量金 屬膜25的厚度的同時，可以同時自動檢測金屬膜25表面的凸起31的數(shù)量，這降低了對金 屬膜25的檢測成本并且減少了檢測流程，提高了液晶面板（未示出）的生產(chǎn)效率。
[0042] 圖5不意性地顯不了金屬膜25的表面形貌。如圖5所不，在金屬膜25的表面的 不同區(qū)域存在有不同數(shù)量的凸起31，這些凸起31會導(dǎo)致液晶面板的品質(zhì)降低。在使用裝置 10測量金屬膜25的厚度Η的同時，凸起31所反射的反射光束L9的方向與金屬膜25表面 的其他區(qū)域的反射的反射光束L10的方向不同，因此在第一反射光斑70內(nèi)會出現(xiàn)對應(yīng)于凸 起31的暗點62 (如圖7所示）。亮度檢測模塊29能夠檢測到這些暗點62,并且能計數(shù)這 些暗點62的數(shù)量。也就是說，亮度檢測模塊29所計數(shù)的暗點62的數(shù)量反應(yīng)了凸起31的 數(shù)量。使用者可以由此規(guī)定金屬膜25的表面品質(zhì)，例如凸起數(shù)量為零，則金屬膜25的表面 為優(yōu)（如圖6所示）；凸起數(shù)量為1到4,則金屬膜25的表面為良（如圖7所示）；凸起數(shù) 量為5或5以上，則金屬膜25的表面為差（如圖8所示）。
[0043] 優(yōu)選地，入射光束的橫截面積可在25 μ m2到2500 μ m2之間。入射光束的橫截面積 如此小，可以分析金屬膜表面非常小的面積單位內(nèi)的凸起數(shù)量，也就是說裝置10對金屬膜 25表面的凸起數(shù)量的分辨率很高，從而可更精細(xì)地觀察金屬膜25的表面形貌，提高了對金 屬膜25表面的分析精度。
[〇〇44] 雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況 下，可以對其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖 突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文 中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。
【權(quán)利要求】
1. 一種金屬膜光學(xué)檢測裝置，包括承載器，在所述承載器的第一位置設(shè)置有斜朝向金 屬膜和基板發(fā)射入射光束的光源，在所述承載器的第二位置設(shè)置有接受來自所述金屬膜或 基板的反射光束的光敏感應(yīng)器，處理來自所述光敏感應(yīng)器的光信號的分析單兀， 其中，所述分析單元根據(jù)所述入射光束與承載器之間的夾角、對應(yīng)于金屬膜的第一反 射光斑與光源之間的第一長度、對應(yīng)于基板的第二反射光斑與光源之間的第二長度而得到 所述金屬膜的厚度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述夾角包括第一夾角和第二夾角， 所述光源以第一夾角向所述金屬膜發(fā)出入射光束，所述光敏感應(yīng)器接受反射光束，所 述分析單元計算出第一長度，并根據(jù)第一長度和第一夾角得到所述金屬膜與所述承載器之 間的第一距離； 所述光源以第二夾角向所述基板發(fā)出入射光束，所述光敏感應(yīng)器接受反射光束，所述 分析單元計算出第二長度，并根據(jù)第二長度和第二夾角得到基板與所述承載器之間的第二 距離； 所述金屬膜的厚度為第二距離與第一距離之間的差值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述分析單元包括亮度檢測模塊，所述亮 度檢測模塊根據(jù)所述第一反射光斑內(nèi)的暗點的數(shù)量得到所述金屬膜的表面內(nèi)的凸起的數(shù) 量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述承載器能沿平行于所述金屬膜的 方向移動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述第一夾角與所述第二夾角相等。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述光敏感應(yīng)器為由多個光敏感應(yīng)點 組成的面區(qū)域。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的裝置，其特征在于，所述光源為激光源。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述入射光束的橫截面積在25 μ m2到 2500 μ m2 之間。
9. 一種使用根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的金屬膜光學(xué)檢測裝置檢測金屬膜的方 法，所述方法包括， 步驟一：將所述承載器平行地設(shè)置在所述金屬膜的上方，并且使光源和光敏感應(yīng)器朝 向所述金屬膜； 步驟二：所述光源以所述夾角向所述金屬膜發(fā)出入射光束，所述光敏感應(yīng)器接受反射 光束，所述分析單元計算出第一長度，并根據(jù)第一長度和夾角得到所述金屬膜與所述承載 器之間的第一距離； 步驟三：所述光源以所述夾角向所述基板發(fā)出入射光束，所述光敏感應(yīng)器接受反射光 束，所述分析單元計算出第二長度，并根據(jù)第二長度和夾角得到所述基板與所述承載器之 間的第二距離； 步驟四：計算所述第二距離和第一距離之間的差值，所述差值為所述金屬膜的厚度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在所述步驟三中，移動所述承載器，以使 得所述光源以所述夾角向所述基板發(fā)出入射光束。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述夾角包括第一夾角和第二夾 角，所述第一夾角與第二夾角不相等， 在所述步驟二中，所述夾角為第一夾角； 在所述步驟三中，所述夾角為第二夾角。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述分析單元包括亮度檢測模塊， 所述亮度檢測模塊根據(jù)所述第一反射光斑內(nèi)的暗點的數(shù)量得到所述金屬膜的表面內(nèi)的凸 起的數(shù)量。
【文檔編號】G01N21/84GK104089582SQ201410321113
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】柴立, 張正義, 陳一翔 申請人:深圳市華星光電技術(shù)有限公司