厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方法
厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方法，更为详细地涉及一 种与检测对象的材料或者检测位置无关地能够提高厚度检测准确度的厚度检测装置及利 用该装置的厚度检测方法。
【背景技术】
[0002] 在LCD及半导体领域中常用的透明薄膜在其特性上厚度的分布度对后续工艺起到 很大的影响，因此在全社会范围内要求一种能够监控透明薄膜厚度的装置。
[0003] 通常，薄膜的厚度可通过利用探针（stylus)的机械方法及光学方法来检测，作为 光学方法广泛使用干涉仪(Interferometer)和反射计(Reflectometer)。
[0004] 图1为示意地表示以往的利用反射光度计(Ref Iectometry)的厚度检测装置的概 念图。
[0005] 参照图1，在以往的利用反射光度计的厚度检测装置中，从光源10照射的光经过各 种透镜21及透镜22后，通过光分束器30射入检测对象侧，并且通过物镜31来汇聚。之后，被 透明薄膜S反射的光经过光分束器30后射入分光器（Spetrome ter) 40或者照相机50。在此， 利用分光器40来获得反射度分布曲线，所述反射度分布曲线表不从检测对象反射的光相对 于波长的反射度变化。
[0006] 在此，为了决定透明薄膜S的厚度，通常使用将通过分光器40检测到的反射度分布 曲线和通过数学式重新建模的反射度分布曲线比较的方法(在先技术参考文献，韩国公开 专利第 10-2013-0021425号）。
[0007] 首先，假设有具有不同厚度的多种透明薄膜S，并且针对各透明薄膜S利用数学式 生成反射度分布曲线。之后，采用在建模后的多个反射度分布曲线中与检测到的反射度分 布曲线最为一致的建模后的反射度分布曲线，并将对应该建模后的反射度分布曲线的厚度 决定为薄膜层的厚度。
[0008] 然而，虽然在以往的厚度检测装置中对检测对象的中心部易于生成检测到的反射 度曲线，但是越向检测对象的边缘侧移动，反射度分布曲线的反射度数值越下降，会产生难 以或者无法与建模后的反射度分布曲线进行比较的问题。
[0009]此外，因检测对象的材料特性，会产生从检测对象检测到的反射度分布曲线的反 射度数值过高，从而难以或者无法与建模后的反射度分布曲线进行比较的问题。
[0010] 即，根据检测对象的材料及检测位置，会产生厚度的检测准确度下降的问题。
【发明内容】
[0011] 因此，本发明是为了解决所述以往的问题而提出的，其目的是提供一种厚度检测 装置及利用该装置的厚度检测方法，该厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方法能够与 检测对象的材料或者检测位置无关地提高厚度检测准确度。
[0012] 所述目的通过本发明的厚度检测装置来实现，本发明的厚度检测装置利用反射光 度计(Reflectometer)，其特征在于，包括:光源，用于发射光;滤光部，用于接收从所述光源 发射的光后，相对于不同的多个频率选择性地透射所述光而调制为具有强度分布的光，并 且能够调节所述具有强度分布的光的波长宽度;光学系统，用于将由所述滤光部调制后的 光向检测对象侧照射，并且接收从所述检测对象侧反射的光;光检测部，用于接收通过所述 光学系统的光，并获得反射度信息;及控制部，用于通过设定能够透射所述滤光部的多个频 率来调节由所述滤光部调制的光的波长宽度，并且通过比较理论反射度信息和从所述光检 测部获得的反射度信息来检测检测对象的厚度，其中所述理论反射度信息为通过数学式建 模后预先储存的信息。
[0013] 在此，所述滤光部优选为沿从光源发射的光的进行方向彼此隔开配置的多个声光 可调谐滤波器(Acousto-Optical Tunable Filter)。
[0014] 在此，所述滤光部优选为在保持分别透射所述预先设定的多个频率的光的波长的 状态下将光结合，从而将光调制为从所述滤光部透射的光具有强度分布。
[0015] 在此，所述光学系统优选包括:第一光分束器，用于将通过所述滤光部调制的光反 射或者将从检测对象反射的光透射;及透镜部，设置在所述第一光分束器和所述检测对象 之间，用于将从所述第一光分束器反射的光向检测对象侧汇聚，所述厚度检测装置进一步 包括:照相机部，用于从所述光学系统接收在所述检测对象中反射的光，并获得检测对象的 图像信息。
[0016] 在此，所述控制部优选包括:频率设定模块，用于设定能够透射所述滤光部的多个 频率;储存模块，用于储存通过数学式来建模并且对应各厚度的多个理论反射度信息;及比 较判断模块，用于通过比较从所述光检测部检测到的反射度信息和在所述储存模块中储存 的理论反射度信息来判断检测对象的厚度。
[0017] 在此，所述控制部优选进一步包括:转换模块，用于对应通过所述频率设定模块调 节后的频率，转换在从所述光检测部检测到的反射度信息及在所述储存模块中储存的理论 反射度信息中的至少一种信息，所述比较判断模块利用在所述反射度信息及所述理论反射 度信息中的至少一种转换后的信息来检测检测对象的厚度。
[0018] 另外，所述目的通过本发明的厚度检测方法来实现，本发明的厚度检测方法的特 征在于，包括:调制步骤，用于通过设定能够透射用于调制从光源发射的光的滤光部的多个 频率来调节通过所述滤光部调制的光强分布的波长宽度;理论反射度信息的设置步骤，用 于通过数学式设置对应各厚度的理论反射度信息；反射度信息的获得步骤，用于向检测对 象侧照射通过所述滤光部调制后的光而获得检测对象的反射度信息；匹配步骤，用于比较 所述理论反射度信息和所述反射度信息，并在所述理论反射度信息中选择与所述反射度信 息最相似的理论反射度信息；厚度的决定步骤，用于将与在所述匹配步骤中选择的理论反 射度信息对应的厚度决定为检测对象的厚度。
[0019] 在此，所述理论反射度信息的设置步骤优选包括:调制步骤，用于考虑通过所述调 制步骤设定的多个频率，转换通过所述理论反射度信息的设置步骤设置的理论反射度信 息。
[0020] 在此，在所述匹配步骤中无法选择与所述反射度信息最相似的理论反射度信息时 优选再进行所述调制步骤。
[0021] 通过本发明，提供一种厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方法，该厚度检测 装置及利用该装置的厚度检测方法能够易于调节向检测对象射入的具有强度分布的光的 波长宽度。
[0022] 此外，在反射度分布曲线的反射度数值低的检测对象的边缘区域上也能进行准确 的厚度检测。
[0023] 此外，即使检测对象由反射度分布曲线的反射度数值过高形成的材料来形成，也 能进行准确的厚度检测。
【附图说明】
[0024]图1为示意地表示以往的利用反射光度计(Ref Iectometry)的厚度检测装置的概 念图，
[0025] 图2为示意地表示本发明的一实施例的厚度检测装置的概念图，
[0026] 图3为示意地表示图2所示厚度检测装置中的滤光部的图，
[0027] 图4为示意地表示图2所示厚度检测装置中的控制部结构的概念图，
[0028] 图5为示意地表示本发明的一实施例的厚度检测方法的顺序图，
[0029] 图6为示意地表示图5所示厚度检测 方法中的调制步骤前后的光强相对于波长的 图表，
[0030] 图7为示意地表示图5所示厚度检测方法中的调制步骤前后的光的反射度信息的 图表，
[0031] 图8为示意地表示图5所示厚度检测方法中的转换步骤的图表。
【具体实施方式】
[0032] 下面，参照附图对本发明的一实施例的厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方 法进行详细说明。
[0033]图2为示意地表示本发明的一实施例的厚度检测装置的概念图。
[0034] 参照图2,本发明的一实施例的厚度检测装置100为用于在光射入检测对象S之前， 将光调制为具有强度分布的光，并且调节具有强度分布的光的波长宽度，从而能够提高在 从检测对象S反射后检测的反射度信息的装置，包括光源110、滤光部120、光学系统130、光 检测部140、照相机部150及控制部160。
[0035] 所述光源110用于发射光，在本发明的实施例中设置为发射白光，但并不局限于 此。
[0036] 此外，在本发明的一实施例中光源110使用卤灯，但并不局限于此，可使用各种光 源。
[0037] 图3为示意地表示图2所示厚度检测装置中的滤光部的图，图3的(a)示意地表示设 置有具有不同频率的三个声波产生部的滤光部的图，图3的(b)为示意地表示设置有具有不 同频率的五个声波产生部的滤光部的图。
[0038] 参照图3,所述滤光部120用于接收从光源110发射的光后，相对于预先设定的多个 频率选择性地透射，从而调制为具有强度分布的光，并且调节具有强度分布的光的波长宽 度。
[0039] 另外，在此为了说明上的方便，将图3的(a)中表示的滤光部120为基准进行说明。
[0040] 在本发明的一实施例中，滤光部120通过声波产生部121将光调制为具有微细波长 宽度，其中所述声波产生不121沿着与光的进行方向交叉的方向发射特定频率的声波。
[0041] 在此，沿光的进行方向设置有多个声波产生部121，各声波产生部121设置为产生 不同频率的声波。
[0042]在本发明的一实施例中，声波产生部121包括沿光的进行方向产生分别具有 120MHz、130MHz及140MHz的频率的声波的第一声波产生部121a、第二声波产生部121b及第 三声波产生部121c，但并不局限于此，为了将调制后的光的波长宽度扩大或者缩小，可将声 波产生部121的频率之差增加或者减小。
[0043]另外，从光源110发射的光通过各声波产生部121a、121b及121c具有特定频率，并 且被调制为具有微细波长宽度的光。
[0044]在此，光通过声波产生部121a、121b及121c，在保存各特定频率的状态下结合，从 而被调制为具有强度分布的光。
[0045]换言之，将通过各声波产生部121a、121b及121c的光结合后会具有强度分布，但光 并不是在强度分布的范围内连续连接，而是只有具有各特定频率的光断续地连接。
[0046]因此，在光的调制时，能够使光具有强度分布的同时还能防止产生杂讯。
[0047]另外，优选通过各声波产生部121a、121b及121c来调节光强，从而使通过滤光部 120调制的光具有用户所希望的强度分布。
[0048] 即，在本发明的一实施例中，控制为通过第二声波产生部121b调制的光具有最强 的强度，通过第一声波产生部121a及第三声波产生部121c调制的光具有基本相同的强度。
[0049] 在本发明的一实施例中，由沿光的进行方向彼此隔开的多个声光可调谐滤波器 (Acousto-Optical Tunable Filter)设置滤光部120,但并不局限于此。
[0050] 所述光学系统130用于接收通过上述滤光部120调制后的光后将其射入检测对象S 侦I并且接收从检测对象S反射的光，所述光学系统130包括光分束器(Beam splitter) 131、 透镜部132及半透射反射镜133。
[0051] 所述光分束器131用于接收通过滤光部120调制后的光后向检测对象S侧反射，或 者透射从检测对象S反射的光。
[0052]所述透镜部132用于将从光分束器131反射的光向检测对象S侧汇聚，所述透镜部 132可由物镜设置，但并不局限于此。
[0053]所述半透射反射镜133用于将从检测对象S反射的部分光反射或者透射，从而向后 述的光检测部140侧或者照相机部150侧引导光的进行方向。
[0054]另外，在光分束器131和半透射反射镜133之间可设置有用于使从检测对象反射的 光汇聚的第二透镜部132b，但并不局限于此。
[0055] 另外，光学系统130的结构为众所周知的结构，并不局限于上述结构，当然可利用 进一步包括其他结构的光学系统或者省略上述结构的光学系统130。
[0056] 所述光检测部140用于接收从检测对象S反射而通过光学系统130的光后，对光谱 进行分析而获得反射度信息。
[0057] 在本发明的一实施例中，反射度信息意味着表示相对于光强和波长的反射度变化 的反射度分布曲线，但并不局限于此。
[0058]所述照相机部150用于接收从检测对象S反射而通过光学系统130的光后，将反射 度信息成像为图像。在本发明的一实施例中，照相机部150可利用具有适合于所要检测的区 域的像素数量的CO)照相机(Charge coulped device)，但并不局限于此。
[0059] 图4为示意地表示在图2所示厚度检测装置中的控制部结构的概念图。
[0060] 参照图4,所述控制部160通过设定能够透射滤光部120的多个频率来调节通过滤 光部120调制的光的波长宽度，并且将通过数学式来建模且被预先储存的理论反射度信息 和通过光检测部140获得的反射度信息比较而检测检测对象的厚度，所述控制部160包括频 率设定模块161、储存模块162、转换模块163及比较判断模块164。
[0061] 所述频率设定模块161用于设定能够透射滤光部120的多个频率，根据本发明的一 实施例，所述频率设定模块161用于设定从各声波产生部121发射的声波的特定频率。
[0062] 在此，可通过控制从各声波产生部121发射的声波的特定频率之差或者所产生的 声波的数量等来改变通过滤光部120调制的光强分布的波长宽度。
[0063] 在此，当改变通过滤光部120调制的光强分布的波长宽度后，会改变在之后从光检 测部140获得的反射度信息的反射度数值，因此可通过控制频率设定模块161来使反射度信 息的反射度值具有与理论反射度信息进行比较起来最适合的值。
[0064] 所述储存模块162用于储存通过数学式获得的对应各厚度的多个理论反射度信 息。
[0065]在此，将理论反射度信息建模的数学式如下。
[0068]在此，Rp(d，A)为与入射面平行的P波的总反射系数，P12为空气层和检测对象之间 界面上的P波的菲涅耳(Fresnel)反射系数，rp23为检测对象和用于支撑检测对象的支撑层 之间界面上的P波的菲涅耳反射系数，β为在光L经过检测对象时产生的相位变化量。
[0071]在此，Rs(d，x)为与入射面正交的S波的总反射系数，rs12为空气层12和 检测对象之 间界面上的S波的菲涅耳(Fresnel)反射系数，rs23为检测对象和支撑层之间界面上的S波的 菲涅耳反射系数。
[0074] 在此，d为检测对象的厚度，
为检测对象的复折射率（comp I ex refractive index)，敕为检测对象中的折射角。
[0077]在此，R1为通过数学建模的理论反射度，Ii为入射的光L的强度（intensity)，Ir为 反射的光L的强度。
[0078]将数学式1至数学式3代入数学式4,可求得对一定厚度的理论反射度，可通过改变 波长并用图表方式表不反射度分布来生成理论反射度分布曲线。
[0079]另一方面，可通过将由上述数学式4生成的理论反射度分布曲线与由检测对象反 射的光强分布相乘来求得理论积分反射度分布曲线，这由以下的数学式计算。
[0082]其中，R2为通过数学建模获得的理论积分反射度，为特定波长，Ii为输入强度，Ir 为输出强度，Io为特定波长下的强度最大值，IqXFa为特定波长的强度分布曲线,R1为理论 反射度分布曲线。
[0083] 即，储存模块162在获得与各厚度对应的反射度分布曲线之后，通过该反射度分布 曲线获得并存储与各厚度对应的积分反射度曲线。
[0084] 另外，储存模块162可在通过频率设定模块161改变光强分布时使用经改变的强度 分布值来重新获得并存储理论反射度信息，但并不局限于此，可通过后述的转换模块163来 转换预先存储的理论反射度信息。
[0085] 所述转换模块163用于转换在通过频率设定模块161调节频率时由光检测部140检 测的反射度信息或者存储在储存模块162的理论反射度信息中的至少一个。
[0086] 如上所述，在通过数学建模获得理论反射度信息时，将入射光的强度假设为初始 设定值后进行计算。
[0087] 在此，在通过频率设定模块161改变光强分布的情况下，入射光的强度也随之改 变，因此可能会产生不能在相同条件下比较反射度信息和理论反射度信息的问题，为了统 一这种条件，需要转换这两个信息中的一个信息的条件。
[0088]本发明的一实施例采用转换预先存储在储存模块162中的理论反射度信息的方 法，经转换的积分反射度分布曲线由以下数学式决定。
[0091]其中，Fa**(A)表示光强相对于初始设定值的变化量，其他数学式与前述内容相 同。
[0092] 另外，虽然也可使用如本发明的一实施例那样转换理论反射度信息后在与反射度 信息相同的条件下执行的方法，但也可将反射度信息转换为与理论反射度信息的条件相同 的条件。
[0093] 所述比较判断模块164用于将通过光检测部140获得的反射度信息和通过储存模 块162及转换模块163来转换的理论反射度信息相比较来决定检测对象的厚度。
[0094] 即，将通过光检测部140获得的反射度信息和理论反射度信息相比较来检索最相 似的理论反射度信息，并将与检索最相似的理论反射度信息时检索出的最相似的理论反射 度对应的厚度值决定为检测对象的厚度。
[0095] 下面，对上述厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方法的一实施例的操作进行 说明。
[0096] 图5为示意地表示本发明的一实施例的厚度检测方法的顺序图。
[0097]参照图5,本发明的一实施例的厚度检测方法为通过调节反射度信息的反射度，以 使反射度信息具有便于与理论反射度信息相比较的反射度，从而能够提高厚度检测准确性 的方法，该方法包括调制步骤S110、理论反射度信息的设置步骤S120、转换步骤S125、反射 度信息的获得步骤S130、匹配步骤S140以及厚度决定步骤S150。
[0098] 所述调制步骤SllO用于通过设定能够透射滤光部120的多个频率，来使从光源110 发射的光在通过滤光部120调制时具有强度分布，同时调节波长宽度的步骤。
[0099] 在此，波长宽度通过从声波产生部121发射的声波的数量及频率值来决定，并且与 在后述的反射度信息的获得步骤S140中获得的反射度信息的反射度数值有关。
[0100] 图6为示意地表示图5所示厚度检测方法中的调制步骤前后的光强相对于波长的 图表，图7为示意地表示图5所示厚度检测方法中的调制步骤前后的光的反射度信息的图 表。
[0101] 参照图6或者图7可知，随着进行调制步骤S110,光强及在反射度信息中的反射度 数值改变。
[0102] 另外，在本发明的一实施例中，可通过决定在多个声波产生部121中发射声波的、 即运行的声波产生部121的数量，并且分别决定从运行的声波产生部121中发射的声波的频 率来进行调制步骤S110,但并不局限于此。
[0103] 在本发明的一实施例中，通过调制步骤SllO使三个声波产生部121运行，从各声波 产生部121a、121b及121c发射的声波分别具有120MHz、130MHz及140MHz的频率。
[0104]另外，在本发明的一实施例中，从各声波产生部121发射的声波被设置为随着远离 光源110依次变大，但并不局限于此，也可设置为依次变小或者不规则。
[0105] 此外，在从各声波产生部121发射的声波中，最小值和最大值之间的差越大，被调 制的光强分布就越宽，最小值和最大值之间的差越小，被调制的光强分布就越窄。
[0106] 另外，根据本发明的一实施例，从各声波产生部121发射的声波设置为随着远离光 源110,以IOMHz的频率规定地增加，但并不局限于此。
[0107] 所述理论反射度信息的设置步骤S120用于通过数学建模将理论反射度信息储存 在所述储存模块162中的步骤，包括建模步骤Sl 24和转换步骤Sl 25。
[0108] 根据本发明的一实施例，理论反射度信息将具有特定频率的微细波长宽度的光设 定为最初光强值，但并不局限于此。
[0109] 根据本发明的一实施例，所述建模步骤S124在上面被描述为用于决定理论反射度 分布曲线及理论积分反射度分布曲线的步骤，因此在此省略详细说明。
[0110] 图8为示意地表示图5所示厚度检测方法中的转换步骤的图表，图8的(a)为表示通 过调制步骤光强变化的状态的图，图8的（b)为表示根据光强变化，相同厚度下的反射度信 息和理论反射度信息不同的图，图8的（c)为表示通过转换步骤，相同厚度下的反射度信息 和理论反射度信息变得一致的图。
[0111] 参照图8,所述转换步骤S125为用于在光通过调制步骤SllO被调制为与在理论反 射度信息的设置步骤S120中设定的最初光强值不同的强度值的光时，转换理论反射度信息 的步骤。
[0112]如上所述，理论反射度信息将在理论反射度信息的设置步骤S120中设定的光强值 为基准获得理论积分反射度分布曲线。
[0113]在此，当已设定的光强值改变时，可比较理论反射度信息和反射度信息的前提条 件不一致，因此无法期待厚度决定的准确性。
[0114]因此，需要以改变的强度值为基准转换理论反射度信息，或者将反射度信息转换 为最初强度值的过程，在本发明的一实施例中，以改变的强度值为基准转换理论反射度信 息。
[0115]所述反射度信息的获得步骤S130为用于从光检测部140接收从检测对象S反射的 光，并获得反射度分布曲线的步骤。
[0116] 在反射度信息的获得步骤S130中通过光检测部140获得反射度分布曲线为众所周 知的内容，因此在此省略详细的说明。
[0117] 所述匹配步骤S140为用于通过比较通过理论反射度信息的获得步骤S120获得的 理论反射度信息和通过反射度信息的获得步骤S140获得的反射度信息，而检索与反射度信 息最相似的理论反射度信息的步骤。
[0118] 对于是否最相似，利用最小二乘法（least square method)求得误差函数后，将具 有最小误差的理论反射度信息和反射度信息判断为"最相似"，这种方法为众所周知的内 容，因此在此省略详细的说明。
[0119] 不过，除了如上所述的最小二乘法之外，当然还可通过其他方法来判断是否"最相 似"。
[0120] 另外，通过光检测部140检测的反射度信息的反射度值有可能被检测为或高或低， 以至无法或者难以通过匹配步骤S140进行比较。
[0121] 此时，再进行所述调制步骤S110,当检测到的反射度信息的反射度值过低时，在调 制步骤SllO中再设定频率的数值及数量等，从而使光强分布的波长宽度变宽；当检测到反 射度信息的反射度值过高时，在调制步骤SllO中再设定频率的数值及数量等，从而使光强 分布的波长宽度变窄。
[0122] 即，通过再进行调制步骤SI 10来加工反射度数值，从而能够在之后的匹配步骤 S150中易于比较反射度信息和理论反射度信息。
[0123] 在此，将通过调制步骤SllO的再进行来改变的数值为基础再获得理论反射度信息 并储存后，通过匹配步骤S140的再进行来检索与反射度信息最相似的理论反射度信息。
[0124] 所述厚度决定步骤S150为用于选择与反射度信息最相似的理论反射度信息后，将 对应所选择的理论反射度信息的厚度决定为检测对象厚度的步骤。
[0125] 另外，将检测对象S的检查表面区分为以微米或者纳米级来设置的多个区域，并且 检查每个区域后将检测到的结果组合，从而能够算出包括检测对象S表面的厚度和三维形 状等在内的检测对象S的检查表面的综合信息，并且能够将其可视化。
[0126] 本发明的权利范围并不限于上述实施例，在所附的权利要求书的范围内可由多种 形式的实施例实现。在不脱离权利要求书所要求保护的本发明精神的范围内，本发明所属
技术领域的技术人员均能变形的各种范围也属于本发明的权利要求书所记载的范围内。
[0127] 产业化应用可行性
[0128] 本发明提供一种厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方法，该厚度检测装置及 利用该装置的厚度检测方法与检测对象的材料或者检测位置无关地能够提高厚度的检测 准确性。
【主权项】
1. 一种厚度检测装置，利用反射光度计，其特征在于，包括： 光源，用于发射光； 滤光部，用于接收从所述光源发射的光后，相对于不同的多个频率选择性地透射所述 光而调制为具有强度分布的光，并且能够调节所述具有强度分布的光的波长宽度； 光学系统，用于将由所述滤光部调制后的光向检测对象侧照射，并且接收从所述检测 对象侧反射的光； 光检测部，用于接收通过所述光学系统的光，并获得反射度信息;及 控制部，用于通过设定能够透射所述滤光部的多个频率来调节由所述滤光部调制的光 的波长宽度，并且通过比较理论反射度信息和由所述光检测部获得的反射度信息来检测检 测对象的厚度，其中所述理论反射度信息为通过数学式建模后预先储存的信息。2. 根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于， 所述滤光部为沿从光源发射的光的进行方向彼此隔开配置的多个声光可调谐滤波器。3. 根据权利要求2所述的厚度检测装置，其特征在于， 所述滤光部在保持分别透射所述预先设定的多个频率的光的波长的状态下将光结合， 从而将光调制为从所述滤光部透射的光具有强度分布。4. 根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于， 所述光学系统包括:第一光分束器，用于将通过所述滤光部调制的光反射或者将从检 测对象反射的光透射;及透镜部，设置在所述第一光分束器和所述检测对象之间，用于将从 所述第一光分束器反射的光向检测对象侧汇聚， 所述厚度检测装置进一步包括：照相机部，用于从所述光学系统接收在所述检测对象 中反射的光，并获得检测对象的图像信息。5. 根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于， 所述控制部包括:频率设定模块，用于设定能够透射所述滤光部的多个频率；储存模 块，用于储存通过数学式来建模并且对应各厚度的多个理论反射度信息;及比较判断模块， 用于通过比较从所述光检测部检测到的反射度信息和在所述储存模块中储存的理论反射 度信息来判断检测对象的厚度。6. 根据权利要求5所述的厚度检测装置，其特征在于， 所述控制部进一步包括:转换模块，用于对应通过所述频率设定模块调节后的频率，转 换在从所述光检测部检测到的反射度信息及在所述储存模块中储存的理论反射度信息中 的至少一种信息， 所述比较判断模块利用在所述反射度信息及所述理论反射度信息中的至少一种转换 后的信息来检测检测对象的厚度。7. -种厚度检测方法，其特征在于，包括： 调制步骤，用于通过设定能够透射用于调制从光源发射的光的滤光部的多个频率来调 节通过所述滤光部调制的光强分布的波长宽度； 理论反射度信息的设置步骤，用于通过数学式设置对应各厚度的理论反射度信息； 反射度信息的获得步骤，用于向检测对象侧照射通过所述滤光部调制后的光而获得检 测对象的反射度信息； 匹配步骤，用于比较所述理论反射度信息和所述反射度信息，并在所述理论反射度信 息中选择与所述反射度信息最相似的理论反射度信息； 厚度决定步骤，用于将与在所述匹配步骤中选择的理论反射度信息对应的厚度决定为 检测对象的厚度。8. 根据权利要求7所述的厚度检测方法，其特征在于， 所述理论反射度信息的设置步骤包括:调制步骤，用于考虑通过所述调制步骤设定的 多个频率，转换通过所述理论反射度信息的设置步骤设置的理论反射度信息。9. 根据权利要求8所述的厚度检测方法，其特征在于， 在所述匹配步骤中无法选择与所述反射度信息最相似的理论反射度信息时再进行所 述调制步骤。
【专利摘要】本发明涉及厚度检测装置，本发明的厚度检测装置利用反射光度计(Reflectometer)，其特征在于包括：光源，用于发射光；滤光部，接收从所述光源发射的光后，相对于不同的多个频率选择性地透射所述光而调制为具有强度分布的光，并能调节所述具有强度分布的光的波长宽度；光学系统，将由所述滤光部调制后的光向检测对象侧照射，并且接收从所述检测对象侧反射的光；光检测部，接收通过所述光学系统的光，并获得反射度信息；及控制部，通过设定能够透射所述滤光部的多个频率来调节由所述滤光部调制的光的波长宽度，并且通过比较理论反射度信息和由所述光检测部获得的反射度信息来检测检测对象的厚度，所述理论反射度信息通过数学式建模后预先被储存。
【IPC分类】G01B11/06
【公开号】CN105492861
【申请号】CN201480046738
【发明人】朴喜载, 黄映珉, 赵泰英
【申请人】Snu精度株式会社
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月23日
【公告号】WO2015041506A1
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方法，更为详细地涉及一 种与检测对象的材料或者检测位置无关地能够提高厚度检测准确度的厚度检测装置及利 用该装置的厚度检测方法。
【背景技术】
[0002] 在LCD及半导体领域中常用的透明薄膜在其特性上厚度的分布度对后续工艺起到 很大的影响，因此在全社会范围内要求一种能够监控透明薄膜厚度的装置。
[0003] 通常，薄膜的厚度可通过利用探针（stylus)的机械方法及光学方法来检测，作为 光学方法广泛使用干涉仪(Interferometer)和反射计(Reflectometer)。
[0004] 图1为示意地表示以往的利用反射光度计(Ref Iectometry)的厚度检测装置的概 念图。
[0005] 参照图1，在以往的利用反射光度计的厚度检测装置中，从光源10照射的光经过各 种透镜21及透镜22后，通过光分束器30射入检测对象侧，并且通过物镜31来汇聚。之后，被 透明薄膜S反射的光经过光分束器30后射入分光器（Spetrome ter) 40或者照相机50。在此， 利用分光器40来获得反射度分布曲线，所述反射度分布曲线表不从检测对象反射的光相对 于波长的反射度变化。
[0006] 在此，为了决定透明薄膜S的厚度，通常使用将通过分光器40检测到的反射度分布 曲线和通过数学式重新建模的反射度分布曲线比较的方法(在先技术参考文献，韩国公开 专利第 10-2013-0021425号）。
[0007] 首先，假设有具有不同厚度的多种透明薄膜S，并且针对各透明薄膜S利用数学式 生成反射度分布曲线。之后，采用在建模后的多个反射度分布曲线中与检测到的反射度分 布曲线最为一致的建模后的反射度分布曲线，并将对应该建模后的反射度分布曲线的厚度 决定为薄膜层的厚度。
[0008] 然而，虽然在以往的厚度检测装置中对检测对象的中心部易于生成检测到的反射 度曲线，但是越向检测对象的边缘侧移动，反射度分布曲线的反射度数值越下降，会产生难 以或者无法与建模后的反射度分布曲线进行比较的问题。
[0009]此外，因检测对象的材料特性，会产生从检测对象检测到的反射度分布曲线的反 射度数值过高，从而难以或者无法与建模后的反射度分布曲线进行比较的问题。
[0010] 即，根据检测对象的材料及检测位置，会产生厚度的检测准确度下降的问题。
【发明内容】
[0011] 因此，本发明是为了解决所述以往的问题而提出的，其目的是提供一种厚度检测 装置及利用该装置的厚度检测方法，该厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方法能够与 检测对象的材料或者检测位置无关地提高厚度检测准确度。
[0012] 所述目的通过本发明的厚度检测装置来实现，本发明的厚度检测装置利用反射光 度计(Reflectometer)，其特征在于，包括:光源，用于发射光;滤光部，用于接收从所述光源 发射的光后，相对于不同的多个频率选择性地透射所述光而调制为具有强度分布的光，并 且能够调节所述具有强度分布的光的波长宽度;光学系统，用于将由所述滤光部调制后的 光向检测对象侧照射，并且接收从所述检测对象侧反射的光;光检测部，用于接收通过所述 光学系统的光，并获得反射度信息;及控制部，用于通过设定能够透射所述滤光部的多个频 率来调节由所述滤光部调制的光的波长宽度，并且通过比较理论反射度信息和从所述光检 测部获得的反射度信息来检测检测对象的厚度，其中所述理论反射度信息为通过数学式建 模后预先储存的信息。
[0013] 在此，所述滤光部优选为沿从光源发射的光的进行方向彼此隔开配置的多个声光 可调谐滤波器(Acousto-Optical Tunable Filter)。
[0014] 在此，所述滤光部优选为在保持分别透射所述预先设定的多个频率的光的波长的 状态下将光结合，从而将光调制为从所述滤光部透射的光具有强度分布。
[0015] 在此，所述光学系统优选包括:第一光分束器，用于将通过所述滤光部调制的光反 射或者将从检测对象反射的光透射;及透镜部，设置在所述第一光分束器和所述检测对象 之间，用于将从所述第一光分束器反射的光向检测对象侧汇聚，所述厚度检测装置进一步 包括:照相机部，用于从所述光学系统接收在所述检测对象中反射的光，并获得检测对象的 图像信息。
[0016] 在此，所述控制部优选包括:频率设定模块，用于设定能够透射所述滤光部的多个 频率;储存模块，用于储存通过数学式来建模并且对应各厚度的多个理论反射度信息;及比 较判断模块，用于通过比较从所述光检测部检测到的反射度信息和在所述储存模块中储存 的理论反射度信息来判断检测对象的厚度。
[0017] 在此，所述控制部优选进一步包括:转换模块，用于对应通过所述频率设定模块调 节后的频率，转换在从所述光检测部检测到的反射度信息及在所述储存模块中储存的理论 反射度信息中的至少一种信息，所述比较判断模块利用在所述反射度信息及所述理论反射 度信息中的至少一种转换后的信息来检测检测对象的厚度。
[0018] 另外，所述目的通过本发明的厚度检测方法来实现，本发明的厚度检测方法的特 征在于，包括:调制步骤，用于通过设定能够透射用于调制从光源发射的光的滤光部的多个 频率来调节通过所述滤光部调制的光强分布的波长宽度;理论反射度信息的设置步骤，用 于通过数学式设置对应各厚度的理论反射度信息；反射度信息的获得步骤，用于向检测对 象侧照射通过所述滤光部调制后的光而获得检测对象的反射度信息；匹配步骤，用于比较 所述理论反射度信息和所述反射度信息，并在所述理论反射度信息中选择与所述反射度信 息最相似的理论反射度信息；厚度的决定步骤，用于将与在所述匹配步骤中选择的理论反 射度信息对应的厚度决定为检测对象的厚度。
[0019] 在此，所述理论反射度信息的设置步骤优选包括:调制步骤，用于考虑通过所述调 制步骤设定的多个频率，转换通过所述理论反射度信息的设置步骤设置的理论反射度信 息。
[0020] 在此，在所述匹配步骤中无法选择与所述反射度信息最相似的理论反射度信息时 优选再进行所述调制步骤。
[0021] 通过本发明，提供一种厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方法，该厚度检测 装置及利用该装置的厚度检测方法能够易于调节向检测对象射入的具有强度分布的光的 波长宽度。
[0022] 此外，在反射度分布曲线的反射度数值低的检测对象的边缘区域上也能进行准确 的厚度检测。
[0023] 此外，即使检测对象由反射度分布曲线的反射度数值过高形成的材料来形成，也 能进行准确的厚度检测。
【附图说明】
[0024]图1为示意地表示以往的利用反射光度计(Ref Iectometry)的厚度检测装置的概 念图，
[0025] 图2为示意地表示本发明的一实施例的厚度检测装置的概念图，
[0026] 图3为示意地表示图2所示厚度检测装置中的滤光部的图，
[0027] 图4为示意地表示图2所示厚度检测装置中的控制部结构的概念图，
[0028] 图5为示意地表示本发明的一实施例的厚度检测方法的顺序图，
[0029] 图6为示意地表示图5所示厚度检测 方法中的调制步骤前后的光强相对于波长的 图表，
[0030] 图7为示意地表示图5所示厚度检测方法中的调制步骤前后的光的反射度信息的 图表，
[0031] 图8为示意地表示图5所示厚度检测方法中的转换步骤的图表。
【具体实施方式】
[0032] 下面，参照附图对本发明的一实施例的厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方 法进行详细说明。
[0033]图2为示意地表示本发明的一实施例的厚度检测装置的概念图。
[0034] 参照图2,本发明的一实施例的厚度检测装置100为用于在光射入检测对象S之前， 将光调制为具有强度分布的光，并且调节具有强度分布的光的波长宽度，从而能够提高在 从检测对象S反射后检测的反射度信息的装置，包括光源110、滤光部120、光学系统130、光 检测部140、照相机部150及控制部160。
[0035] 所述光源110用于发射光，在本发明的实施例中设置为发射白光，但并不局限于 此。
[0036] 此外，在本发明的一实施例中光源110使用卤灯，但并不局限于此，可使用各种光 源。
[0037] 图3为示意地表示图2所示厚度检测装置中的滤光部的图，图3的(a)示意地表示设 置有具有不同频率的三个声波产生部的滤光部的图，图3的(b)为示意地表示设置有具有不 同频率的五个声波产生部的滤光部的图。
[0038] 参照图3,所述滤光部120用于接收从光源110发射的光后，相对于预先设定的多个 频率选择性地透射，从而调制为具有强度分布的光，并且调节具有强度分布的光的波长宽 度。
[0039] 另外，在此为了说明上的方便，将图3的(a)中表示的滤光部120为基准进行说明。
[0040] 在本发明的一实施例中，滤光部120通过声波产生部121将光调制为具有微细波长 宽度，其中所述声波产生不121沿着与光的进行方向交叉的方向发射特定频率的声波。
[0041] 在此，沿光的进行方向设置有多个声波产生部121，各声波产生部121设置为产生 不同频率的声波。
[0042]在本发明的一实施例中，声波产生部121包括沿光的进行方向产生分别具有 120MHz、130MHz及140MHz的频率的声波的第一声波产生部121a、第二声波产生部121b及第 三声波产生部121c，但并不局限于此，为了将调制后的光的波长宽度扩大或者缩小，可将声 波产生部121的频率之差增加或者减小。
[0043]另外，从光源110发射的光通过各声波产生部121a、121b及121c具有特定频率，并 且被调制为具有微细波长宽度的光。
[0044]在此，光通过声波产生部121a、121b及121c，在保存各特定频率的状态下结合，从 而被调制为具有强度分布的光。
[0045]换言之，将通过各声波产生部121a、121b及121c的光结合后会具有强度分布，但光 并不是在强度分布的范围内连续连接，而是只有具有各特定频率的光断续地连接。
[0046]因此，在光的调制时，能够使光具有强度分布的同时还能防止产生杂讯。
[0047]另外，优选通过各声波产生部121a、121b及121c来调节光强，从而使通过滤光部 120调制的光具有用户所希望的强度分布。
[0048] 即，在本发明的一实施例中，控制为通过第二声波产生部121b调制的光具有最强 的强度，通过第一声波产生部121a及第三声波产生部121c调制的光具有基本相同的强度。
[0049] 在本发明的一实施例中，由沿光的进行方向彼此隔开的多个声光可调谐滤波器 (Acousto-Optical Tunable Filter)设置滤光部120,但并不局限于此。
[0050] 所述光学系统130用于接收通过上述滤光部120调制后的光后将其射入检测对象S 侦I并且接收从检测对象S反射的光，所述光学系统130包括光分束器(Beam splitter) 131、 透镜部132及半透射反射镜133。
[0051] 所述光分束器131用于接收通过滤光部120调制后的光后向检测对象S侧反射，或 者透射从检测对象S反射的光。
[0052]所述透镜部132用于将从光分束器131反射的光向检测对象S侧汇聚，所述透镜部 132可由物镜设置，但并不局限于此。
[0053]所述半透射反射镜133用于将从检测对象S反射的部分光反射或者透射，从而向后 述的光检测部140侧或者照相机部150侧引导光的进行方向。
[0054]另外，在光分束器131和半透射反射镜133之间可设置有用于使从检测对象反射的 光汇聚的第二透镜部132b，但并不局限于此。
[0055] 另外，光学系统130的结构为众所周知的结构，并不局限于上述结构，当然可利用 进一步包括其他结构的光学系统或者省略上述结构的光学系统130。
[0056] 所述光检测部140用于接收从检测对象S反射而通过光学系统130的光后，对光谱 进行分析而获得反射度信息。
[0057] 在本发明的一实施例中，反射度信息意味着表示相对于光强和波长的反射度变化 的反射度分布曲线，但并不局限于此。
[0058]所述照相机部150用于接收从检测对象S反射而通过光学系统130的光后，将反射 度信息成像为图像。在本发明的一实施例中，照相机部150可利用具有适合于所要检测的区 域的像素数量的CO)照相机(Charge coulped device)，但并不局限于此。
[0059] 图4为示意地表示在图2所示厚度检测装置中的控制部结构的概念图。
[0060] 参照图4,所述控制部160通过设定能够透射滤光部120的多个频率来调节通过滤 光部120调制的光的波长宽度，并且将通过数学式来建模且被预先储存的理论反射度信息 和通过光检测部140获得的反射度信息比较而检测检测对象的厚度，所述控制部160包括频 率设定模块161、储存模块162、转换模块163及比较判断模块164。
[0061] 所述频率设定模块161用于设定能够透射滤光部120的多个频率，根据本发明的一 实施例，所述频率设定模块161用于设定从各声波产生部121发射的声波的特定频率。
[0062] 在此，可通过控制从各声波产生部121发射的声波的特定频率之差或者所产生的 声波的数量等来改变通过滤光部120调制的光强分布的波长宽度。
[0063] 在此，当改变通过滤光部120调制的光强分布的波长宽度后，会改变在之后从光检 测部140获得的反射度信息的反射度数值，因此可通过控制频率设定模块161来使反射度信 息的反射度值具有与理论反射度信息进行比较起来最适合的值。
[0064] 所述储存模块162用于储存通过数学式获得的对应各厚度的多个理论反射度信 息。
[0065]在此，将理论反射度信息建模的数学式如下。
[0068]在此，Rp(d，A)为与入射面平行的P波的总反射系数，P12为空气层和检测对象之间 界面上的P波的菲涅耳(Fresnel)反射系数，rp23为检测对象和用于支撑检测对象的支撑层 之间界面上的P波的菲涅耳反射系数，β为在光L经过检测对象时产生的相位变化量。
[0071]在此，Rs(d，x)为与入射面正交的S波的总反射系数，rs12为空气层12和 检测对象之 间界面上的S波的菲涅耳(Fresnel)反射系数，rs23为检测对象和支撑层之间界面上的S波的 菲涅耳反射系数。
[0074] 在此，d为检测对象的厚度，
为检测对象的复折射率（comp I ex refractive index)，敕为检测对象中的折射角。
[0077]在此，R1为通过数学建模的理论反射度，Ii为入射的光L的强度（intensity)，Ir为 反射的光L的强度。
[0078]将数学式1至数学式3代入数学式4,可求得对一定厚度的理论反射度，可通过改变 波长并用图表方式表不反射度分布来生成理论反射度分布曲线。
[0079]另一方面，可通过将由上述数学式4生成的理论反射度分布曲线与由检测对象反 射的光强分布相乘来求得理论积分反射度分布曲线，这由以下的数学式计算。
[0082]其中，R2为通过数学建模获得的理论积分反射度，为特定波长，Ii为输入强度，Ir 为输出强度，Io为特定波长下的强度最大值，IqXFa为特定波长的强度分布曲线,R1为理论 反射度分布曲线。
[0083] 即，储存模块162在获得与各厚度对应的反射度分布曲线之后，通过该反射度分布 曲线获得并存储与各厚度对应的积分反射度曲线。
[0084] 另外，储存模块162可在通过频率设定模块161改变光强分布时使用经改变的强度 分布值来重新获得并存储理论反射度信息，但并不局限于此，可通过后述的转换模块163来 转换预先存储的理论反射度信息。
[0085] 所述转换模块163用于转换在通过频率设定模块161调节频率时由光检测部140检 测的反射度信息或者存储在储存模块162的理论反射度信息中的至少一个。
[0086] 如上所述，在通过数学建模获得理论反射度信息时，将入射光的强度假设为初始 设定值后进行计算。
[0087] 在此，在通过频率设定模块161改变光强分布的情况下，入射光的强度也随之改 变，因此可能会产生不能在相同条件下比较反射度信息和理论反射度信息的问题，为了统 一这种条件，需要转换这两个信息中的一个信息的条件。
[0088]本发明的一实施例采用转换预先存储在储存模块162中的理论反射度信息的方 法，经转换的积分反射度分布曲线由以下数学式决定。
[0091]其中，Fa**(A)表示光强相对于初始设定值的变化量，其他数学式与前述内容相 同。
[0092] 另外，虽然也可使用如本发明的一实施例那样转换理论反射度信息后在与反射度 信息相同的条件下执行的方法，但也可将反射度信息转换为与理论反射度信息的条件相同 的条件。
[0093] 所述比较判断模块164用于将通过光检测部140获得的反射度信息和通过储存模 块162及转换模块163来转换的理论反射度信息相比较来决定检测对象的厚度。
[0094] 即，将通过光检测部140获得的反射度信息和理论反射度信息相比较来检索最相 似的理论反射度信息，并将与检索最相似的理论反射度信息时检索出的最相似的理论反射 度对应的厚度值决定为检测对象的厚度。
[0095] 下面，对上述厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方法的一实施例的操作进行 说明。
[0096] 图5为示意地表示本发明的一实施例的厚度检测方法的顺序图。
[0097]参照图5,本发明的一实施例的厚度检测方法为通过调节反射度信息的反射度，以 使反射度信息具有便于与理论反射度信息相比较的反射度，从而能够提高厚度检测准确性 的方法，该方法包括调制步骤S110、理论反射度信息的设置步骤S120、转换步骤S125、反射 度信息的获得步骤S130、匹配步骤S140以及厚度决定步骤S150。
[0098] 所述调制步骤SllO用于通过设定能够透射滤光部120的多个频率，来使从光源110 发射的光在通过滤光部120调制时具有强度分布，同时调节波长宽度的步骤。
[0099] 在此，波长宽度通过从声波产生部121发射的声波的数量及频率值来决定，并且与 在后述的反射度信息的获得步骤S140中获得的反射度信息的反射度数值有关。
[0100] 图6为示意地表示图5所示厚度检测方法中的调制步骤前后的光强相对于波长的 图表，图7为示意地表示图5所示厚度检测方法中的调制步骤前后的光的反射度信息的图 表。
[0101] 参照图6或者图7可知，随着进行调制步骤S110,光强及在反射度信息中的反射度 数值改变。
[0102] 另外，在本发明的一实施例中，可通过决定在多个声波产生部121中发射声波的、 即运行的声波产生部121的数量，并且分别决定从运行的声波产生部121中发射的声波的频 率来进行调制步骤S110,但并不局限于此。
[0103] 在本发明的一实施例中，通过调制步骤SllO使三个声波产生部121运行，从各声波 产生部121a、121b及121c发射的声波分别具有120MHz、130MHz及140MHz的频率。
[0104]另外，在本发明的一实施例中，从各声波产生部121发射的声波被设置为随着远离 光源110依次变大，但并不局限于此，也可设置为依次变小或者不规则。
[0105] 此外，在从各声波产生部121发射的声波中，最小值和最大值之间的差越大，被调 制的光强分布就越宽，最小值和最大值之间的差越小，被调制的光强分布就越窄。
[0106] 另外，根据本发明的一实施例，从各声波产生部121发射的声波设置为随着远离光 源110,以IOMHz的频率规定地增加，但并不局限于此。
[0107] 所述理论反射度信息的设置步骤S120用于通过数学建模将理论反射度信息储存 在所述储存模块162中的步骤，包括建模步骤Sl 24和转换步骤Sl 25。
[0108] 根据本发明的一实施例，理论反射度信息将具有特定频率的微细波长宽度的光设 定为最初光强值，但并不局限于此。
[0109] 根据本发明的一实施例，所述建模步骤S124在上面被描述为用于决定理论反射度 分布曲线及理论积分反射度分布曲线的步骤，因此在此省略详细说明。
[0110] 图8为示意地表示图5所示厚度检测方法中的转换步骤的图表，图8的(a)为表示通 过调制步骤光强变化的状态的图，图8的（b)为表示根据光强变化，相同厚度下的反射度信 息和理论反射度信息不同的图，图8的（c)为表示通过转换步骤，相同厚度下的反射度信息 和理论反射度信息变得一致的图。
[0111] 参照图8,所述转换步骤S125为用于在光通过调制步骤SllO被调制为与在理论反 射度信息的设置步骤S120中设定的最初光强值不同的强度值的光时，转换理论反射度信息 的步骤。
[0112]如上所述，理论反射度信息将在理论反射度信息的设置步骤S120中设定的光强值 为基准获得理论积分反射度分布曲线。
[0113]在此，当已设定的光强值改变时，可比较理论反射度信息和反射度信息的前提条 件不一致，因此无法期待厚度决定的准确性。
[0114]因此，需要以改变的强度值为基准转换理论反射度信息，或者将反射度信息转换 为最初强度值的过程，在本发明的一实施例中，以改变的强度值为基准转换理论反射度信 息。
[0115]所述反射度信息的获得步骤S130为用于从光检测部140接收从检测对象S反射的 光，并获得反射度分布曲线的步骤。
[0116] 在反射度信息的获得步骤S130中通过光检测部140获得反射度分布曲线为众所周 知的内容，因此在此省略详细的说明。
[0117] 所述匹配步骤S140为用于通过比较通过理论反射度信息的获得步骤S120获得的 理论反射度信息和通过反射度信息的获得步骤S140获得的反射度信息，而检索与反射度信 息最相似的理论反射度信息的步骤。
[0118] 对于是否最相似，利用最小二乘法（least square method)求得误差函数后，将具 有最小误差的理论反射度信息和反射度信息判断为"最相似"，这种方法为众所周知的内 容，因此在此省略详细的说明。
[0119] 不过，除了如上所述的最小二乘法之外，当然还可通过其他方法来判断是否"最相 似"。
[0120] 另外，通过光检测部140检测的反射度信息的反射度值有可能被检测为或高或低， 以至无法或者难以通过匹配步骤S140进行比较。
[0121] 此时，再进行所述调制步骤S110,当检测到的反射度信息的反射度值过低时，在调 制步骤SllO中再设定频率的数值及数量等，从而使光强分布的波长宽度变宽；当检测到反 射度信息的反射度值过高时，在调制步骤SllO中再设定频率的数值及数量等，从而使光强 分布的波长宽度变窄。
[0122] 即，通过再进行调制步骤SI 10来加工反射度数值，从而能够在之后的匹配步骤 S150中易于比较反射度信息和理论反射度信息。
[0123] 在此，将通过调制步骤SllO的再进行来改变的数值为基础再获得理论反射度信息 并储存后，通过匹配步骤S140的再进行来检索与反射度信息最相似的理论反射度信息。
[0124] 所述厚度决定步骤S150为用于选择与反射度信息最相似的理论反射度信息后，将 对应所选择的理论反射度信息的厚度决定为检测对象厚度的步骤。
[0125] 另外，将检测对象S的检查表面区分为以微米或者纳米级来设置的多个区域，并且 检查每个区域后将检测到的结果组合，从而能够算出包括检测对象S表面的厚度和三维形 状等在内的检测对象S的检查表面的综合信息，并且能够将其可视化。
[0126] 本发明的权利范围并不限于上述实施例，在所附的权利要求书的范围内可由多种 形式的实施例实现。在不脱离权利要求书所要求保护的本发明精神的范围内，本发明所属
技术领域的技术人员均能变形的各种范围也属于本发明的权利要求书所记载的范围内。
[0127] 产业化应用可行性
[0128] 本发明提供一种厚度检测装置及利用该装置的厚度检测方法，该厚度检测装置及 利用该装置的厚度检测方法与检测对象的材料或者检测位置无关地能够提高厚度的检测 准确性。
【主权项】
1. 一种厚度检测装置，利用反射光度计，其特征在于，包括： 光源，用于发射光； 滤光部，用于接收从所述光源发射的光后，相对于不同的多个频率选择性地透射所述 光而调制为具有强度分布的光，并且能够调节所述具有强度分布的光的波长宽度； 光学系统，用于将由所述滤光部调制后的光向检测对象侧照射，并且接收从所述检测 对象侧反射的光； 光检测部，用于接收通过所述光学系统的光，并获得反射度信息;及 控制部，用于通过设定能够透射所述滤光部的多个频率来调节由所述滤光部调制的光 的波长宽度，并且通过比较理论反射度信息和由所述光检测部获得的反射度信息来检测检 测对象的厚度，其中所述理论反射度信息为通过数学式建模后预先储存的信息。2. 根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于， 所述滤光部为沿从光源发射的光的进行方向彼此隔开配置的多个声光可调谐滤波器。3. 根据权利要求2所述的厚度检测装置，其特征在于， 所述滤光部在保持分别透射所述预先设定的多个频率的光的波长的状态下将光结合， 从而将光调制为从所述滤光部透射的光具有强度分布。4. 根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于， 所述光学系统包括:第一光分束器，用于将通过所述滤光部调制的光反射或者将从检 测对象反射的光透射;及透镜部，设置在所述第一光分束器和所述检测对象之间，用于将从 所述第一光分束器反射的光向检测对象侧汇聚， 所述厚度检测装置进一步包括：照相机部，用于从所述光学系统接收在所述检测对象 中反射的光，并获得检测对象的图像信息。5. 根据权利要求1所述的厚度检测装置，其特征在于， 所述控制部包括:频率设定模块，用于设定能够透射所述滤光部的多个频率；储存模 块，用于储存通过数学式来建模并且对应各厚度的多个理论反射度信息;及比较判断模块， 用于通过比较从所述光检测部检测到的反射度信息和在所述储存模块中储存的理论反射 度信息来判断检测对象的厚度。6. 根据权利要求5所述的厚度检测装置，其特征在于， 所述控制部进一步包括:转换模块，用于对应通过所述频率设定模块调节后的频率，转 换在从所述光检测部检测到的反射度信息及在所述储存模块中储存的理论反射度信息中 的至少一种信息， 所述比较判断模块利用在所述反射度信息及所述理论反射度信息中的至少一种转换 后的信息来检测检测对象的厚度。7. -种厚度检测方法，其特征在于，包括： 调制步骤，用于通过设定能够透射用于调制从光源发射的光的滤光部的多个频率来调 节通过所述滤光部调制的光强分布的波长宽度； 理论反射度信息的设置步骤，用于通过数学式设置对应各厚度的理论反射度信息； 反射度信息的获得步骤，用于向检测对象侧照射通过所述滤光部调制后的光而获得检 测对象的反射度信息； 匹配步骤，用于比较所述理论反射度信息和所述反射度信息，并在所述理论反射度信 息中选择与所述反射度信息最相似的理论反射度信息； 厚度决定步骤，用于将与在所述匹配步骤中选择的理论反射度信息对应的厚度决定为 检测对象的厚度。8. 根据权利要求7所述的厚度检测方法，其特征在于， 所述理论反射度信息的设置步骤包括:调制步骤，用于考虑通过所述调制步骤设定的 多个频率，转换通过所述理论反射度信息的设置步骤设置的理论反射度信息。9. 根据权利要求8所述的厚度检测方法，其特征在于， 在所述匹配步骤中无法选择与所述反射度信息最相似的理论反射度信息时再进行所 述调制步骤。
【专利摘要】本发明涉及厚度检测装置，本发明的厚度检测装置利用反射光度计(Reflectometer)，其特征在于包括：光源，用于发射光；滤光部，接收从所述光源发射的光后，相对于不同的多个频率选择性地透射所述光而调制为具有强度分布的光，并能调节所述具有强度分布的光的波长宽度；光学系统，将由所述滤光部调制后的光向检测对象侧照射，并且接收从所述检测对象侧反射的光；光检测部，接收通过所述光学系统的光，并获得反射度信息；及控制部，通过设定能够透射所述滤光部的多个频率来调节由所述滤光部调制的光的波长宽度，并且通过比较理论反射度信息和由所述光检测部获得的反射度信息来检测检测对象的厚度，所述理论反射度信息通过数学式建模后预先被储存。
【IPC分类】G01B11/06
【公开号】CN105492861
【申请号】CN201480046738
【发明人】朴喜载, 黄映珉, 赵泰英
【申请人】Snu精度株式会社
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月23日
【公告号】WO2015041506A1
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