[发明专利]一种线扫描膜厚测量系统

说明书

本发明公开了一种线扫描膜厚测量系统，包括：照射模块、光谱成像模块和数据处理模块；所述照射模块采用离散分布的光纤，用于产生离散的线性平行光束，垂直照射待测样品；所述光谱成像模块，用于采集待测样品被照射后表面形成的干涉光，生成具有位置维度和光谱维度的二维图像；所述数据处理模块，用于对二维图像进行功率谱分析得到待测样品膜厚。本发明照射模块采用离散分布的光纤，产生离散的线性平行光束，离散测量可以测得远多于单点测量所获得的膜厚，所得到的膜厚分布更接近真实分布。同时产生离散的线性平行光束，减少了膜厚叠加情况，进而可以提高测量精度。能够满足卷对卷加工工艺中大幅宽半导体薄膜的实时在线检测需求。

技术领域

本发明属于薄膜厚度测量领域，更具体地，涉及一种线扫描膜厚测量系统。

背景技术

薄膜在显示领域中应用快速发展，尤其是OLED(OrganicElectroluminesenceDisplay，OLED，有机发光半导体)器件，是柔性电子，消费电子的重要的组成部分。随着卷对卷工艺的出现，使得大幅宽OLED面板的制备成为可能，因此对OLED薄膜进行准确的膜厚及光学常数的测量成了衡量OLED薄膜质量好坏的标准。

在大面积OLED面板制备过程中，采用了卷对卷生产工艺(Roll-to-Roll，R2R)，在一卷超薄的玻璃或者其他基底上制备OLED，卷对卷生产大面积OLED过程类似纳米压印光刻，但不同的是R2R工艺允许更大的压印模辊子在打的基板上压印图案，速度更快。卷对卷涂布和印刷工艺是有机聚合薄膜制造领域中的新工艺方法。R2R生产工艺，在生产OLED过程具有清洁、压印模辊子重复利用，压印均匀等优点，但是在压印过程压印模辊子上容易出现缺陷和碎片，导致抗蚀层部分压印失效，无法达到规定深度和尺寸。

在大面积OLED面板产品生命周期中，R2R工艺中的各个环节(喷涂、压印、蚀刻、清洁、干燥等)影响着大面积OLED平板制造的成品率，而且对OLED中各部分膜厚的测量也同样关键。鉴于R2R工艺的缺点，因此需要一种快速的，大幅宽的OLED厚度测量方法。

Han Jun提出了一种将光栅光谱仪和线阵CCD结合，从而解决薄膜的光谱强度的实时测量，并且提高薄膜透射光谱测量精度的方法。

A.Voronov研制了一套多层薄膜沉积宽带监控系统，可以实现薄膜沉积过程的实时监控。该监控系统通过旋转滚筒，通过光谱仪在385-1100nm波段对多个制备的薄膜进行透射光谱测量，监控薄膜沉积过程膜厚的变化，通过对测量得到的透射光谱进行拟合得到薄膜膜厚。

Qing-Yuan Cai研发了一种由五个光栅和五个线性探测器组成的光谱仪，能够一次性对测量区域中五个位置点进行膜厚测量，一次性可以得到测量区域中五个不同位置的膜厚值。

目前上述提及的光学测量方法只能对薄膜进行单点/多点膜厚测量，无法针对卷对卷工艺所制备的大幅宽的OLED薄膜进行实时膜厚分布测量。因此有必要研究一套面向卷对卷加工制备的大幅宽薄膜膜厚测量系统。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种线扫描膜厚测量系统，由此解决现有薄膜膜厚测量系统存在无法实时测量卷对卷加工制备的大幅宽薄膜厚度的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种线扫描膜厚测量系统，包括：照射模块、光谱成像模块和数据处理模块；

所述照射模块采用离散分布的光纤，用于产生离散的线性平行光束，垂直照射待测样品；

所述光谱成像模块，用于采集待测样品被照射后表面形成的干涉光，生成具有位置维度和光谱维度的二维图像；

所述数据处理模块，用于对二维图像进行功率谱分析得到待测样品膜厚。

进一步地，所述照射模块包括离散分布的光纤和柱面镜，离散分布的光纤中相邻两个光纤的间距大于等于d，d的计算公式为：

d＝Bf×tan α