一种旋涂薄膜膜厚演化与分布的在线测试装置

技术特征：
1.一种旋涂薄膜膜厚演化与分布的在线测试装置，其特征在于：包括旋涂成膜单元和测试与定位单元；所述旋涂成膜单元包括旋涂转台(1)与基板(2)；所述基板(2)固定于旋涂转台(1)的旋转中心，基板(2)表面旋涂薄膜(33)，基板(2)表面旋涂薄膜区域即覆膜区域；所述旋涂单元用于设置不同的角速度ω以提供不同转速下的膜厚演化样本；所述测试与定位单元包括光学测试模块与定位模块；所述光学测试模块包括ccd相机(5)、显微镜头(6)、单色光同轴光源(7)和调焦架托(8)，所述ccd相机(5)为带有无线传输或内置存储功能的高帧率相机，并且与显微镜头(6)的目镜端连接；所述单色光同轴光源(7)与显微镜头(6)的物镜端连接；所述显微镜头(6)与调焦架托(8)连接；所述光学测试模块利用单色光干涉原理，连续记录指定局部区域的干涉图像演化；所述定位模块包括同步罩(3)、电动丝杠导轨组(4)、配重块(9)、传动齿轮组(11)与环形滑轨(10)；所述同步罩(3)包括面板和圆筒，所述面板与圆筒的上端固定连接，所述面板上设置透明薄板(12)，所述透明薄板(12)的面积大于基板(2)的面积且完全覆盖基板(2)；所述面板沿圆周边缘均匀设置安装孔；所述同步罩(3)的下端与环形滑轨(10)滑动连接；所述电动丝杠导轨组(4)包括两台丝杠导轨、三个锥齿轮组成的齿轮组和一台驱动电机；所述两台丝杠导轨同轴水平对称放置，两台丝杠导轨的丝杠内端分别与两个锥齿轮连接；所述驱动电机的输出轴与中心锥齿轮连接；所述驱动电机通过中心锥齿轮同时带动两侧的锥齿轮旋转进而带动两侧的丝杠旋转，驱使两侧丝杠导轨上的滑块同时向外侧或内侧移动；所述丝杠导轨的外端通过螺栓与面板上的安装孔固定连接；所述光学测试模块安装于丝杠导轨组的一侧的滑块上，所述配重块(9)安装于动丝杠导轨组的另一侧的滑块上，保证定位模块的质量平衡；所述定位模块通过丝杠导轨组实现光学测试模块的径向移动，并且移动距离大于基板(2)中心至边缘的最大距离；所述旋涂成膜单元和测试与定位单元通过传动齿轮组(11)连接，并且保持同步转动；所述传动齿轮组(11)包括安装于旋涂转台(1)主轴上的主动轮(13)、安装于同步罩(3)内侧的内齿圈(15)和若干偶数个中间齿轮(14)，并且齿比分配保证旋涂转台(1)与同步罩(3)的转速相同。2.根据权利要求1所述一种旋涂薄膜膜厚演化与分布的在线测试装置，其特征在于：所述基板(2)为边数n大于等于3的多边形或圆形。3.根据权利要求1所述一种旋涂薄膜膜厚演化与分布的在线测试装置，其特征在于：所述面板沿圆周边缘均匀分布36个安装孔。4.根据权利要求1所述一种旋涂薄膜膜厚演化与分布的在线测试装置，其特征在于：所述旋涂薄膜(33)膜厚演化与分布的在线测试装置的工作方法包括以下步骤：a、根据目标观测区域(22)选择面板上合适的安装孔安装丝杠导轨组并固接，所述目标观测区域(22)在覆膜基板(2)上的任意位置；b、丝杠导轨组带动光学测试模块移动，使ccd相机(5)视野从基板(2)中心的初始区域(21)移动至基板(2)边缘，边缘区域即为零级条纹标定区域(23)，记录边缘坐标位置，标定从中心至边缘坐标位置为有效测试区域(24)；
c、设定旋涂转台(1)转速，在旋涂过程中光学测试模块移动至目标观测区域(22)并打开单色光同轴光源(7)，单色光同轴光源(7)产生单色光，经过其内置的半透半反镜(34)反射后垂直射向基板(2)上的薄膜(33)，光路经过薄膜(33)上表面后反射产生上表面反射光(31)，光路经过薄膜(33)下表面后反射产生下表面反射光(32)，上表面反射光(31)与下表面反射光(32)形成干涉光，干涉光透射通过半透半反镜(34)到达ccd相机(5)；ccd相机(5)开始截取干涉图像并记录其坐标位置；当旋涂转台(1)转动时，固接在旋涂转台(1)上的主动轮(13)同步转动，通过中间齿轮(14)传递扭矩，带动内齿圈(15)及同步罩(3)与旋涂转台(1)同步转动；d、当旋涂转台(1)停机后，将光学测试模块移动至基板(2)边缘处，持续记录路径上的干涉图像，直到检测到边缘处的零级条纹图像后关闭ccd相机(5)。5.根据权利要求4所述一种旋涂薄膜膜厚演化与分布的在线测试装置，其特征在于：步骤b中，若目标观测区域(22)本身位于基板(2)边缘则省略步骤d中的零级条纹标定。

技术总结
本发明公开了一种旋涂薄膜膜厚演化与分布的在线测试装置，包括旋涂成膜单元和测试与定位单元。本发明基于单色光干涉原理，对某一指定局部区域的旋涂过程进行在线测试。通过测得的干涉图像演化计算出所述区域的膜厚演化过程。为探究旋涂成膜技术中薄膜不同位置区域膜厚演化机理、进一步地全平面膜厚演化提供了高效测试装置。本发明充分考虑到旋涂成膜技术短时间、高转速与高平稳性要求的特点，通过采用同步罩与旋涂转台间接连接、即测试与定位单元通过传动齿轮组与旋涂转台连接，光学检测单元与被测薄膜同步转动。在保证旋涂转台高速且平稳运行的前提下对基板上某局部区域干涉图像演化进行连续测试。像演化进行连续测试。像演化进行连续测试。


技术研发人员：周平 张正宇 闫英 刘秋雨 郭东明
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2022.08.26
技术公布日：2022/11/18