本申请提供一种利用平行光测量衬底反射率和透射率的光学量测系统，包括光源、第一分光元件、准直单元及探测单元；所述准直单元，将光源产生的光会聚成平行光；所述第一分光元件使通过所述准直单元的平行光的一部分垂直入射至样品上，以及使样品反射的光的一部分入射至所述探测单元；所述探测单元，测量样品的透射光谱及反射光谱。本发明专利技术提供的光学量测系统，采用无色差的平行光垂直入射，避免了会聚光束测量时，入射角存在一定分布范围造成的误差，以及测量较厚衬底时，斜入射光束在厚衬底内多次反射容易引起的系统误差，并解决了垂直入射时入射角度不易校准的问题，可在宽光谱范围内实现厚衬底的透射率和反射率测量，提高了测量精度。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本申请提供一种利用平行光测量衬底反射率和透射率的光学量测系统，包括光源、第一分光元件、准直单元及探测单元；所述准直单元，将光源产生的光会聚成平行光；所述第一分光元件使通过所述准直单元的平行光的一部分垂直入射至样品上，以及使样品反射的光的一部分入射至所述探测单元；所述探测单元，测量样品的透射光谱及反射光谱。本专利技术提供的光学量测系统，采用无色差的平行光垂直入射，避免了会聚光束测量时，入射角存在一定分布范围造成的误差，以及测量较厚衬底时，斜入射光束在厚衬底内多次反射容易引起的系统误差，并解决了垂直入射时入射角度不易校准的问题，可在宽光谱范围内实现厚衬底的透射率和反射率测量，提高了测量精度。【专利说明】利用平行光测量衬底反射率和透射率的光学量测系统
本专利技术涉及光学
，特别涉及一种利用平行光测量衬底反射率和透射率的光学量测系统。
技术介绍
随着半导体产业的发展，玻璃衬底已经被越来越多地应用到工业生产中。尤其在大尺寸显示平板FPD和太阳能PV领域增长迅速，带来了巨大市场需求。更多的应用也在不断扩展中，例如，Sapphire, Quartz, Aluminum Nitride, and Borosilicate Glass 等材料也更多的被使用。随着技术的进步，玻璃的质量和加工工艺也逐步提高。工业制造的AOI (Automatic Optic Inspection,自动光学检测)过程中，玻璃衬底在一定光谱范围内的反射率和透射率，是评价玻璃性能的重要技术指标；这些特性的均匀性也是考核的关键点。测量平板玻璃的在较宽波段内的反射率和透射率，更有助于了解玻璃的性能，并能够增加测量准确度和精确度。由于通常玻璃衬底的厚度在毫米量级，容易产生较强的色散和多次反射造成的光束偏移，现有的检测技术不能很好的解决测量中造成的偏差。现有技术中，反射率测量光路多为一定入射角下测量反射率，如典型的“V-W”型反射率计和“N”型反射率计。例如:中国专利申请号为03210473，专利技术名称为绝对法反射率测试装置；中国专利申请号为200510072536，专利技术名称为一种光学参数绝对值测量仪及其测量方法，美国专利申请号为US2001006419A1，专利技术名称为用于倾向测量的布置和方法等。非垂直入射光路，由于光的反射率随入射角不同而变化，并且不同偏振态(s光和P光)的反射率和透射率各不相同。光的偏振影响反射率的测量精度，而且透射率T和反射率R测量角度不同，造成测量结果不相关，测量数据可能出现T+R3 I的情况，使光吸收率A出现不合理的负值。而且，非垂直入射光路，在测量一定厚度底衬底时，如图1，由于光在衬底中的上下表面的多次反射和透射，反射光包含一次反射光R1，二次反射光R2,三次反射光R3......不同次反射光间隔AL=2dtan0t cos Θ i，反射光间隔随着衬底厚度的增大而增大。所以在测量厚衬底时，会出现采集不全的问题，造成斜入射测量的较大误差。现有技术中，在会聚光束垂直入射的情况下，例如，如图2所示，中国专利申请号为02158728，专利技术名称为光学参数测量装置，即使入射光束的数值孔径(光束反射角为2Θ P不大，由于平板玻璃较厚，入射光进入玻璃后会发生多次反射，从而使反射光采集困难，造成测量误差。而且，当探测光束为宽光谱时，色差造成的偏差由于较大厚度的而更为明显。此外，该专利技术中透射率和反射率不能同时测量，需要移动样品位置，并且不易校准探测光垂直入射的精度。
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供一种利用无色差的平行光垂直入射的，可测量厚衬底反射率和透射率的光学量测系统。该光学量测系统包括:光源、第一分光元件、准直单元及探测单元；所述准直单元，将光源产生的光会聚成平行光；所述平行光通过所述第一分光元件入射至样品上；经所述样品透射的平行光入射至所述探测单元；经样品反射的光通过第一分光元件反射至所述探测单元；所述探测单元，测量入射光谱及反射光谱。此外，该光学量测系统还包括第二分光元件和垂直入射校准单元，用于校准探测光束的入射方向，使其垂直入射到样品表面。本专利技术提供的利用平行光测量衬底反射率和透射率的光学量测系统，避免了会聚光束测量时，入射角存在一定分布范围造成的误差，以及测量较厚衬底时，斜入射光束在衬底内多次反射容易引起的系统误差，并解决了垂直入射时入射角度不易校准的问题，可在宽光谱范围内实现厚衬底的透射率和反射率测量，提高了测量精度。【专利附图】【附图说明】图1为厚衬底斜入射光路不意图；图2为会聚光束在平板玻璃入射的光路示意图；图3为平行光垂直入射在衬底表面的光路示意图；图4为光束经离轴抛物面反射镜反射的光路示意图；图5为十字光阑的结构示意图；图6为异形光阑的结构示意图；图7为四象限探测器标定原理示意图；图8为本专利技术实施例一提供的利用平行光测量衬底反射率和透射率的光学量测系统的结构示意图；图9为本专利技术实施例二提供的利用平行光测量衬底反射率和透射率的光学量测系统的结构示意图。【具体实施方式】本专利技术采用平行光作为探测光束，垂直入射至衬底表面。如图3所示，当平行光垂直入射到衬底上时，其反射光沿原路返回。由于光在衬底中的上下表面的多次反射和透射，进入衬底内的光，在衬底内部经历一次，两次或多次反射，因此反射光包含一次反射光R1，二次反射光R2，三次反射光R3……不同次反射光均沿入射光的入射方向返回，因此，通过平行光垂直入射在厚衬底上，可以解决斜入射光束或会聚光束当多次反射引起的空间上的偏移，使得光束的采集更加容易。同时，在宽光谱情况下，在平行光垂直入射的条件下，厚衬底上的反射光束不会存在色差问题。本专利技术所述的衬底主要包括上下表面平坦，以及上下表面平行的物体。本专利技术采用反射元件实现宽光谱的平行光。可采用宽光谱点光源，与抛物面反射镜结合，得到宽光谱无色差的平行光。如图4所示，使点光源位于离轴抛物面反射镜的焦点处，则点光源(SO)发出的光束经过离轴抛物面反射镜(OAP)反射后，可以得到与抛物面轴平行的平行光束。由于采用反射镜反射来准直光束，则本专利技术得到的宽光谱平行光无色差。同时，本专利技术也可以采用无色差透镜来得到无色差的宽光谱平行光，但适合的光谱范围相比较小。其次，本专利技术采用准直光垂直入射调节和监控单元，从而解决准直光垂直入射问题。具体步骤如下:利用平行光垂直入射到平面时，会沿原路返回的原理，采用十字或其他异形光阑对垂直入射进行调整。垂直入射调整时，光路中放入十字或异形光阑，(十字或异形光阑如图5、6所述)，在样品台放置平面反射镜或硅片等表面面型较好且反射率较高的物体；通过观察光阑处反射光光斑是否与入射光斑重合，判断是否垂直入射。样品台与光阑距离越长，垂直入射精度越高。在探测器(例如四象限探测器、CCD和CMOS等的其中一种)对反射光位置进行标定。使用四象限探测器的标定过程如下:四象限探测器的四个象限1、I1、II1、IV为四个探测器，当反射的平行光经聚焦后的光斑与四象限探测器中心重合时，四个象限得到的光电信号相同；当反射光斑不在光轴上时，四个象限输出的光电信号幅度不相同，比较四个光电信号的幅度大小可以确定光斑的象限位置，借助算法可确定光斑在两个方向的偏移量 Δχ、Ay。使用(XD或CMOS标定时，通过记录光斑本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用平行光测量衬底反射率和透射率的光学量测系统，其特征在于，包括：光源、第一分光元件、准直单元及探测单元；所述准直单元，将光源产生的光会聚成平行光；所述平行光通过所述第一分光元件垂直入射至样品上；经所述样品透射的光入射至所述探测单元；经所述样品反射的光通过第一分光元件后入射至所述探测单元；所述探测单元，测量入射光谱及反射光谱。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王林梓，刘涛，李国光，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，北京智朗芯光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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