厚度在線實(shí)時(shí)檢測(cè)的光學(xué)干涉裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明有關(guān)于一種厚度在線實(shí)時(shí)檢測(cè)的光學(xué)干涉裝置，尤指一種光徑（Optical Path)不需光學(xué)透鏡組的技術(shù)，特別是指利用高同調(diào)性（Coherence)點(diǎn)擴(kuò)束的球面光波 以斜向角度照射待測(cè)試件進(jìn)行瞬時(shí)且大范圍面積的全場(chǎng)厚度量測(cè)，無(wú)需經(jīng)過(guò)相移（Phase Shift)，光路簡(jiǎn)單且成本較低，適用于實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002] 薄膜晶體管液晶顯不器（Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，TFT-IXD)在過(guò)去十年間為平面顯示器的主流產(chǎn)品，中國(guó)臺(tái)灣及韓國(guó)更將其相關(guān)研 究列為重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)，直至今日，TFT-IXD仍然占有一定的市場(chǎng)。但隨著發(fā)光二極管（Light Emitting Diode, LED)與其相關(guān)顯示技術(shù)問世，TFT-IXD走入了轉(zhuǎn)型年代，發(fā)展趨勢(shì)也從過(guò) 去的大量生產(chǎn)到精密化、高質(zhì)量化以及高良率，但在追求大尺寸化以及輕薄化的發(fā)展過(guò)程 中，出現(xiàn)了先前未曾遭遇到的問題，其中影響最大的便是光源不均（Mura)現(xiàn)象，意指顯示 器亮度不均勻的狀況。
[0003] 造成Mura現(xiàn)象的成因相當(dāng)復(fù)雜，但在制造廠商無(wú)法找到關(guān)鍵因素的情況下，只能 經(jīng)由大量生產(chǎn)的方式得到部分不具瑕疵的產(chǎn)品，以達(dá)成預(yù)定的供貨量，但此作法不僅造成 不必要的資源消耗，且產(chǎn)品的良率不能達(dá)到有效控管，在顯示器如此競(jìng)爭(zhēng)激烈的產(chǎn)業(yè)下，此 問題確實(shí)有迫切解決的需要。然而，大部分檢測(cè)Mura的研究?jī)H針對(duì)顯示器的影像不均勻 進(jìn)行分析，仍屬質(zhì)量管理的范疇，并無(wú)法有效根治Mura現(xiàn)象，比較可行方法為制程上的改 良與使用組件材料的強(qiáng)化，因此必須先對(duì)TFT-IXD中重要組件進(jìn)行機(jī)械或光學(xué)等特性的檢 測(cè)，藉由分析其物理性質(zhì)從中找出問題的癥結(jié)，也可由檢測(cè)上所得到的經(jīng)驗(yàn)判斷對(duì)問題組 件進(jìn)行生廣在線的篩選，進(jìn)而提商廣品良率。
[0004] TFT-IXD的組成組件中，玻璃基板（Glass Substrate)為相當(dāng)重要的組件，用于彩 色濾波片（Color Filter)以及做為薄膜晶體管的基板，以上兩組件與顯示器的光學(xué)質(zhì)量相 當(dāng)有關(guān)聯(lián)，因此玻璃基板需要符合不含缺陷、均質(zhì)以及表面平坦等要求，在顯示器組裝的過(guò) 程中，也可能因?yàn)椴ＡЩ搴穸炔痪斐刹糠謪^(qū)域承受較大的接觸應(yīng)力。另一方面，隨著 顯示器輕薄化的發(fā)展趨勢(shì)，玻璃基板的厚度已可達(dá)數(shù)百個(gè)微米以下，制造上的精度控制相 當(dāng)具有挑戰(zhàn)性，而在如此細(xì)微的尺度下，玻璃的厚度可能會(huì)隨著其自重條件地影響而有相 當(dāng)?shù)馗淖儯舨ＡП旧淼暮穸染哂酗@著地起伏時(shí)，此影響將會(huì)更加劇烈，造成顯示器于不同 角度下放置時(shí)因玻璃基板自重影響而有不同的成像質(zhì)量。
[0005] 有關(guān)透明材料的厚度量測(cè)方面，Costantino等人于文獻(xiàn)（S. Costantino and 0. E. Martinez, "Wide Band Interferometry for Thickness Measurement,，'Optic E xpress，vol. 11，no. 8, pp. 952-957, 2003)中提及將白光干涉儀的取像設(shè)備改為光 譜儀進(jìn)而量測(cè)薄膜的厚度以及群折射率（Group Refractive Index)。Li等人于文 獻(xiàn)(M. Li, C. Quan, C. J. Tay, R. Ivan, and S. Wang, "Measurement of Transparent Coating Thickness by the Use of White Light Interferometry,，'Proceedings of SPIE，vol. 5852, ρρ· 401-406, 2005)中提及利用白光Mirau干涉儀以及快速傅利葉轉(zhuǎn)換 (Fast Fourier Transform，F(xiàn)FT)量測(cè)鏡表面的鍍膜厚度，并克服相移法中相位模糊（Phase Ambiguity)問題。
[0006] Protopopov等人于文獻(xiàn)（V. V. Protopopov, S. Cho, Κ· Kim, and S. Lee, "Heterodyne Double-Channel Polarimeter for Mapping Birefringence and Thickness of Flat Glass Panels,，'Review of Scientific Instruments, vol. 77, no. 5, pp. 053107/1-6, 200 6)中提及透過(guò)厚度與量測(cè)穿透率間的理論關(guān)系來(lái)推算玻璃平板的厚度差異量，以0. 7mm 厚度的平板玻璃為例，整體厚度差異可達(dá)5 μ m。Gao等人于文獻(xiàn)（L.Gao，C. H. Wang，Y. C.Li, H. F. Cong, and Y. Qu, ^ Investigation of Cross-Polarized Heterodyne Technique for Measuring Refractive Index and Thickness of Glass Panel,，'Optics Comm unications, vol. 283, pp. 3310-3314, 2010)中提及使用 Zeeman 激光但增加外差式干 涉儀架設(shè)來(lái)同時(shí)量測(cè)平板玻璃的雙折射特性以及厚度變化量；而Cheng與Liu于文獻(xiàn) (H. C. Cheng and Y. C. Liu, "Simultaneous Measurement of Group Refractive Index and Thickness of Optical Samples Using Optical Coherence Tomography, ''Applied Optics, vol. 49, no. 5, pp. 790-797, 2010)中則提及使用光學(xué)同調(diào)斷層攝影法（Optical Coherence Tomography, 0CT)配合3X3的光纖連結(jié)器來(lái)量測(cè)玻璃的群折射率以及厚 度，厚度量測(cè)的誤差大約為1.4%，群折射率則約為1.9%。上述文獻(xiàn)的量測(cè)法中必須 先已知折射率值，而 Fathi 與 Donati 于文獻(xiàn)（M.T. Fathi and S. Donati, "Thickness Measurement of Transparent Plates by a Self-Mixing Interferometer,，'Optics Le tters, vol. 35, no. 11，pp. 1844-1846, 2010)中則提及使用自我結(jié)合干涉儀（Self-Mixing Interferometer, SMI),不需預(yù)先得知折射率即可量測(cè)到玻璃的厚度值，量測(cè)的誤 差可準(zhǔn)確至1.6%。然而，上述的量測(cè)法皆為單點(diǎn)量測(cè)，必須配合移動(dòng)平臺(tái)或使用 步進(jìn)馬達(dá)進(jìn)行待測(cè)透明材料掃描達(dá)到二維信息的獲得。對(duì)此，Ri與Muramatsu于 文獻(xiàn)(S. Ri and T. Muramatsu, "A Simple Technique for Measuring Thickness Distribution of Transparent Plates from a Single Image by Using the Sampling Moir6Method，''Measurement Science And Technology, vol. 21，pp.025305_l_8, 2010)中 提及發(fā)展取樣迭紋法（Sampling Moir6Method)來(lái)進(jìn)行同時(shí)瞬時(shí)二維厚度信息的量測(cè)，量測(cè) 上的誤差大約為1.9%，但歸因于干涉的方式與光柵間距（Pitch)于光學(xué)上的限制，取樣迭 紋法無(wú)法量測(cè)到較微小的厚度變化。
[0007] 由上述文獻(xiàn)可知，量測(cè)較薄物體的厚度或物體厚度的較微小變化量時(shí)，激光干涉 理論相當(dāng)適用于此量測(cè)范圍，惟無(wú)法同時(shí)符合快速在線檢測(cè)的量測(cè)時(shí)間短及范圍大等要 求。
[0008] 在細(xì)微的長(zhǎng)度量測(cè)上，激光干涉為常規(guī)使用技術(shù)，因其量測(cè)精度可達(dá)光波波長(zhǎng)級(jí) 次以下，約為數(shù)十至數(shù)百奈米之間，且具有相當(dāng)高的靈敏度。常見的