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金屬膜光學檢測裝置和檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及金屬膜光學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置有斜朝向金屬膜和基板的光源，在承載器的第二位置設置有接受來自金屬膜或基板的反射光束的光敏感應器，處理來自光敏感應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、對應于金屬膜的第一反射光斑與光源之間的第一長度、對應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】金屬膜光學檢測裝置和檢測方法

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

【背景技術】
[0002] 薄膜場效應晶體管液晶顯示器（S卩，TFT-IXD)是目前最流行的顯示器類型，其在 電子設備中得到了廣泛的應用。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臺來測量金屬膜厚度。段差量測機臺的測量原理為：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檢測裝置。使用這種金屬膜光學檢 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檢測裝置，包括承載器，在承載器 的第一位置設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置有 接受來自金屬膜或基板的反射光束的光敏感應器，處理來自光敏感應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、對應于金屬膜的第一反射光斑與光源之 間的第一長度、對應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 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，光敏感應器為由多個光敏感應點組成的面區(qū)域。這種光敏感應 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：將承載器平行地設置在金屬膜的上方，并且使光源 和光敏感應器朝向金屬膜；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)明進行更詳細的描述。其中：
[0021] 圖1和2是本發(fā)明的金屬膜光學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記。附圖并未按照實際的比例。

【具體實施方式】
[0026] 下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[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，設置在 承載器21上的光敏感應器22和光源23,以及與光敏感應器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平行地設置在金屬膜25 (或基板24)的上方，并且使 光源23和光敏感應器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。光敏感應器22接受反射光束L2。 分析單兀26計算出光敏感應器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。光敏感應器22接受反射光束L4。分 析單元26計算出光敏感應器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。光敏感應器22接受反射光束L6。分 析單兀26計算出光敏感應器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。應注意地是，第一夾角Θ1與第二夾角Θ 2不相等。光敏感應 器22接受反射光束L8。分析單元26計算出光敏感應器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 更準確。
[0040] 光敏感應器22為由多個光敏感應點28組成的面區(qū)域，如圖1到4所示。光源23 可處于面區(qū)域的光敏感應器22的邊緣。這種類型的光敏感應器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，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結構沖 突，各個實施例中所提到的各項技術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，而是包括落入權利要求的范圍內(nèi)的所有技術方案。
【權利要求】
1. 一種金屬膜光學檢測裝置，包括承載器，在所述承載器的第一位置設置有斜朝向金 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置有接受來自所述金屬膜或 基板的反射光束的光敏感應器，處理來自所述光敏感應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、對應于金屬膜的第一反 射光斑與光源之間的第一長度、對應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)權利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述光敏感應器為由多個光敏感應點 組成的面區(qū)域。
7. 根據(jù)權利要求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)權利要求1到8中任一項所述的金屬膜光學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置在所述金屬膜的上方，并且使光源和光敏感應器朝 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有限公司