[發明專利]一種線掃描膜厚測量系統

有效

• 申請號: 202110658140.8
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113267130B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 張傳維;陳鴻飛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 徐美琳

本發明公開了一種線掃描膜厚測量系統，包括：照射模塊、光譜成像模塊和數據處理模塊；所述照射模塊采用離散分布的光纖，用于產生離散的線性平行光束，垂直照射待測樣品；所述光譜成像模塊，用于采集待測樣品被照射后表面形成的干涉光，生成具有位置維度和光譜維度的二維圖像；所述數據處理模塊，用于對二維圖像進行功率譜分析得到待測樣品膜厚。本發明照射模塊采用離散分布的光纖，產生離散的線性平行光束，離散測量可以測得遠多于單點測量所獲得的膜厚，所得到的膜厚分布更接近真實分布。同時產生離散的線性平行光束，減少了膜厚疊加情況，進而可以提高測量精度。能夠滿足卷對卷加工工藝中大幅寬半導體薄膜的實時在線檢測需求。

技術領域

本發明屬于薄膜厚度測量領域，更具體地，涉及一種線掃描膜厚測量系統。

背景技術

薄膜在顯示領域中應用快速發展，尤其是OLED(OrganicElectroluminesenceDisplay，OLED，有機發光半導體)器件，是柔性電子，消費電子的重要的組成部分。隨著卷對卷工藝的出現，使得大幅寬OLED面板的制備成為可能，因此對OLED薄膜進行準確的膜厚及光學常數的測量成了衡量OLED薄膜質量好壞的標準。

在大面積OLED面板制備過程中，采用了卷對卷生產工藝(Roll-to-Roll，R2R)，在一卷超薄的玻璃或者其他基底上制備OLED，卷對卷生產大面積OLED過程類似納米壓印光刻，但不同的是R2R工藝允許更大的壓印模輥子在打的基板上壓印圖案，速度更快。卷對卷涂布和印刷工藝是有機聚合薄膜制造領域中的新工藝方法。R2R生產工藝，在生產OLED過程具有清潔、壓印模輥子重復利用，壓印均勻等優點，但是在壓印過程壓印模輥子上容易出現缺陷和碎片，導致抗蝕層部分壓印失效，無法達到規定深度和尺寸。

在大面積OLED面板產品生命周期中，R2R工藝中的各個環節(噴涂、壓印、蝕刻、清潔、干燥等)影響著大面積OLED平板制造的成品率，而且對OLED中各部分膜厚的測量也同樣關鍵。鑒于R2R工藝的缺點，因此需要一種快速的，大幅寬的OLED厚度測量方法。

Han Jun提出了一種將光柵光譜儀和線陣CCD結合，從而解決薄膜的光譜強度的實時測量，并且提高薄膜透射光譜測量精度的方法。

A.Voronov研制了一套多層薄膜沉積寬帶監控系統，可以實現薄膜沉積過程的實時監控。該監控系統通過旋轉滾筒，通過光譜儀在385-1100nm波段對多個制備的薄膜進行透射光譜測量，監控薄膜沉積過程膜厚的變化，通過對測量得到的透射光譜進行擬合得到薄膜膜厚。

Qing-Yuan Cai研發了一種由五個光柵和五個線性探測器組成的光譜儀，能夠一次性對測量區域中五個位置點進行膜厚測量，一次性可以得到測量區域中五個不同位置的膜厚值。

目前上述提及的光學測量方法只能對薄膜進行單點/多點膜厚測量，無法針對卷對卷工藝所制備的大幅寬的OLED薄膜進行實時膜厚分布測量。因此有必要研究一套面向卷對卷加工制備的大幅寬薄膜膜厚測量系統。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種線掃描膜厚測量系統，由此解決現有薄膜膜厚測量系統存在無法實時測量卷對卷加工制備的大幅寬薄膜厚度的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種線掃描膜厚測量系統，包括：照射模塊、光譜成像模塊和數據處理模塊；

所述照射模塊采用離散分布的光纖，用于產生離散的線性平行光束，垂直照射待測樣品；

所述光譜成像模塊，用于采集待測樣品被照射后表面形成的干涉光，生成具有位置維度和光譜維度的二維圖像；

所述數據處理模塊，用于對二維圖像進行功率譜分析得到待測樣品膜厚。

進一步地，所述照射模塊包括離散分布的光纖和柱面鏡，離散分布的光纖中相鄰兩個光纖的間距大于等于d，d的計算公式為：

d＝Bf×tan α