厚度测量装置的制作方法

1.本发明涉及一种厚度测量装置。


背景技术：

2.能够测量待测量物体的厚度的厚度测量装置的示例是在韩国专利登记公开no.10-1912647b1(公开于2018年10月29日)中公开的用于测量待测量物体的厚度的装置。在这种用于测量待测量物体(以下称为测量物体)的厚度的装置中，在传感器彼此间隔预定距离的状态下，至少一个传感器可以从测量物体的上侧测量测量物体，并且至少另一个传感器可以从测量物体的下侧测量测量物体。这里，通过公式d＝gap－(s1+s2)来计算测量物体的厚度，其中d是测量物体的厚度，gap是传感器之间的距离，s1是从上传感器到测量物体的顶表面的距离，并且s2是从下传感器到测量物体的底表面的距离，另外，由传感器的位移和传感器的倾斜中的至少一个产生的测量误差可以借助于测量装置来校正，该测量装置指示横向方向上的边缘以评估该边缘的位置，并且每个侧表面的至少两个或三个点传感器可以用作传感器以确定在一个轴或两个轴上的倾斜。


技术实现要素：

3.技术问题
4.由于根据现有技术的点传感器的厚度测量，存在测量值的波动大、不容易计算测量样本的整个面积的测量值以及在测量测量样本的面积时出现误差的限制。
5.本实施方式提供一种厚度测量装置，其能够通过补偿在测量测量样本的厚度时出现的误差来更可靠地测量测量样本的厚度。
6.技术方案
7.根据本实施方式的厚度测量装置包括：载物台模块；上部光学模块，所述上部光学模块设置在所述载物台模块上方并且在z轴方向上与所述载物台模块间隔开；以及下部光学模块，所述下部光学模块设置在所述载物台模块下方并且在所述z轴方向上与所述载物台模块间隔开。
8.所述载物台模块可以包括：载物台，所述载物台的面积大于所述上部光学模块的面积和所述下部光学模块的面积中的每一个；y轴移动机构，所述y轴移动机构被配置为使所述载物台沿着y轴移动；测量样本放置部，所述测量样本放置部设置在所述载物台上并且测量样本安置在所述测量样本放置部上；样本安装部，参考样本和校正样本中的一个选择性地安装在所述样本安装部上；以及样本安装部移动机构，所述样本安装部移动机构设置在所述载物台上以使所述样本安装部沿着z轴移动，其中，所述参考样本是用作用于厚度测量的参考的样本，并且所述校正样本是具有至少一个标记部的样本。
9.所述上部光学模块和所述下部光学模块中的每一个可以包括：投影部分，所述投影部分被配置为将莫尔图案投影到所述测量样本、所述参考样本和所述校正样本中的至少一个上；以及成像部分，所述成像部分被配置为对投影到所述测量样本、所述参考样本或所
述校正样本上的图案进行拍摄。
10.所述上部光学模块和所述下部光学模块中的每一个可以还包括：光学模块外壳，所述光学模块外壳被配置为限定容纳所述投影部分和所述成像部分的空间，并且在所述光学模块外壳的顶表面和底表面的一个表面中具有开口。
11.所述测量样本放置部和所述样本安装部可以设置在y轴方向上的一条线上。
12.所述样本安装部可以包括：竖直部，在所述竖直部中设置有样本插入部，所述参考样本或所述校正样本插入并固定在所述样本插入部中，并且所述竖直部沿z轴方向上伸长；以及水平部，所述水平部在所述竖直部的上侧处沿所述y轴方向伸长。
13.所述水平部可以设置在所述样本安装部移动机构上方。
14.所述载物台模块可以还包括水平度调节机构，所述水平度调节机构被配置为调节所述参考样本或所述校正样本的水平度。
15.所述载物台模块可以还包括x轴移动机构，所述x轴移动机构被配置为使所述测量样本放置部沿着x轴移动。
16.所述标记部可以是穿过所述校正样本的孔。
17.所述孔的贯通表面可以被加工成倾斜的。
18.所述标记部可以是从所述校正样本的顶表面和底表面中的每一个突出的突起。
19.可以设置有多个标记部，所述多个标记部设置成在所述校正样本上彼此间隔开。
20.有利效果
21.根据本实施方式，厚度测量装置可以通过上部光学模块和下部光学模块同时测量测量样本的两个侧表面的3d形状，以确保更完整的3d形状信息。
22.此外，可以消除由于上部光学模块和下部光学模块的变形引起的测量误差，或者当通过厚度测量装置执行测量时发生的诸如温度和照度的周围环境的变化。
23.此外，由于通过上部光学模块和下部光学模块以非接触的方式测量测量样本的厚度，所以可以在不污染测量样本、上部光学模块和下部光学模块的情况下进行高可靠性和连续测量。
附图说明
24.图1是根据本实施方式的厚度测量装置的立体图；
25.图2是根据本实施方式的当参考样本设置在上部光学模块和下部光学模块之间时的立体图；
26.图3是根据本实施方式的当参考样本设置在上部光学模块和下部光学模块之间时的侧视图；
27.图4是根据本实施方式的当测量样本设置在上部光学模块和下部光学模块之间时的立体图；
28.图5是根据本实施方式的校正样本的视图；
29.图6是示出与本实施方式相比的根据比较例1的厚度测量方法的视图；
30.图7是当通过与本实施方式相比的根据比较例1的厚度测量方法测量具有大翘曲度或大表面粗糙度的测量样本的厚度时的视图；
31.图8是示出根据本实施方式的通过厚度测量装置进行的厚度测量方法的视图；
32.图9是当通过使用根据本实施方式的厚度测量的厚度测量方法测量具有大翘曲度或大表面粗糙度的测量样本的厚度时的视图；
33.图10是在通过根据本实施方式的厚度测量装置逐步调节校正样本的高度的同时捕获图像时的视图；
34.图11是示出由根据本实施方式的厚度测量装置的上部光学模块和下部光学模块拍摄的校正样本的图像的视图；
35.图12是当通过根据本实施方式的厚度测量装置将校正样本设置在参考高度处时捕获校正样本的图像的视图；
36.图13是示出由根据本实施方式的上部光学模块和下部光学模块拍摄的校正样本的图像的视图；
37.图14是当通过根据本实施方式的厚度测量装置捕获测量样本的图像时的视图；以及
38.图15是示出由根据本实施方式的上部光学模块和下部光学模块拍摄的测量样本的图像的视图。
具体实施方式
39.在下文中，将参照附图详细描述详细的实施方式。
40.图1是根据本实施方式的厚度测量装置的立体图，图2是根据本实施方式的当参考样本设置在上部光学模块和下部光学模块之间时的立体图，图3是根据本实施方式的当参考样本设置在上部光学模块和下部光学模块之间时的侧视图，图4是根据本实施方式的当测量样本设置在上部光学模块和下部光学模块之间时的立体图，图5是根据本实施方式的校正样本的视图。
41.厚度测量装置可以包括上部光学模块1、下部光学模块2和载物台模块3。
42.厚度测量装置可以是3d形状测量装置，其计算样本的厚度和翘曲，同时测量测量样本4的两个侧表面的3d信息，因此，测量样本4的3d形状和厚度可以由厚度测量装置测量。
43.上部光学模块1和下部光学模块2可以通过诸如桥的连接构件连接。
44.上部光学模块1和下部光学模块2可以是莫尔光学模块，其将莫尔图案投影到每个测量物体(例如，测量样本4、参考样本5和校正样本6)的两个侧表面上以捕获所投影的图案的图像。
45.莫尔图案可以是当叠加小周期图案时出现的较大图案。
46.测量样本4可以是半导体封装或电池。当测量样本4是电池时，上部光学模块1和下部光学模块2可以测量电池的密封部分或电极涂层厚度。
47.参考样本5可以是用作厚度测量的参考(参考表面)的样本。参考样本5优选由能够很好地表现莫尔图案的材料制成。参考样本5优选地被精确地加工以具有均匀的厚度和高的平整度，并且参考样本5的示例可以由合金钢制成。
48.厚度测量装置可以针对测量样本4的每次测量或者在测量多个测量样本4之后掌握参考样本5的测量值的变化水平，并且可以补偿对应的测量样本4的测量值。
49.校正样本6(见图5)可以是用于测量上部光学模块1和下部光学模块2的变形的样本。能够由上部光学模块1和下部光学模块2拍摄的至少一个标记部6a可以设置在校正样本
6上。
50.标记部6a的示例可以是穿过校正样本6的孔。该孔可以在竖直方向z上穿过校正样本6，并且连接校正样本6的顶表面和底表面的孔表面可以设置在校正样本6中。
51.标记部6b的另一示例可以是从校正样本6的顶表面和底表面中的每一个突出的突起。设置在校正样本6的顶表面上的突起和设置在校正样本6的底表面上的突起可以具有相同的尺寸和形状。
52.校正样本6优选地由其中很好地形成标记部6a的材料制成。校正样本6的一个示例可以由合金钢制成，而校正样本6的另一个示例可以是容易冲压的工程塑料材料。
53.图5的(a)是校正样本6的平面图，图5的(b)是示出限定在校正样本6中的孔的示例的放大截面图，图5的(c)是示出限定在校正样本6中的孔的另一示例的放大截面图。
54.如图5的(a)所示，多个标记部6a可以设置在校正样本6上，并且多个校正样本6可以彼此间隔开。
55.在下文中，标记部6a将被描述为限定在校正样本6中的孔，但不限于此。标记部6a也可以是设置在突起或校正样本6的顶表面和底表面上的涂层，或者是附接到校正样本6的顶表面和底表面的单独的标记构件。
56.如图5的(b)所示，孔的示例可以是被加工成倾斜的孔，并且可以被限定为使得面积在竖直方向上增大或减小。作为孔的示例，孔的贯通表面可以被加工成倾斜的。孔的横截面可以具有菱形形状。
57.如图5的(c)所示，孔的另一示例可以是竖直加工的孔，其面积在竖直方向上可以相同。
58.孔可以是各种形状，例如多边形如圆形、四边形等。
59.当上部光学模块1和下部光学模块2中的任一个被不正确地安装时(例如，当上部光学模块1和下部光学模块2的光轴彼此不重合时)，由上部光学模块1拍摄的标记部6a的图像(例如，椭圆形状)和由下部光学模块2拍摄的标记部6a的图像(例如，圆形形状)可以彼此不同，并且厚度测量装置可以将图像相互比较以计算变形度。
60.由上部光学模块1和下部光学模块2测量的测量区域(双面测量区域)可以设置在上部光学模块1和下部光学模块2之间。
61.厚度测量装置可以校正/补偿由上部光学模块1和下部光学模块2的位移或旋转引起的双面测量区域的变形，并且可以消除由于双面测量模块(即，上部光学模块1和下部光学模块2)的位移或旋转引起的测量样本4的测量误差。
62.上部光学模块1可以设置在载物台模块3上方并且可以在z轴方向z上与载物台模块3间隔开。z轴方向可以是竖直方向。
63.下部光学模块2设置在载物台模块3下方，并且可以在z轴方向上与载物台模块间隔开。下部光学模块2可以在z轴方向上与上部光学模块1间隔开。
64.上部光学模块1和下部光学模块2可以相对于彼此对称地设置。下部光学模块2可以与上部光学模块1竖直对称，载物台模块3插入其间。
65.上部光学模块1可以测量一个表面的3d形状，即，测量样本4的顶表面的3d形状，而下部光学模块2可以测量另一表面的3d形状，即，测量样本4的底表面的3d形状。
66.上部光学模块1和下部光学模块2中的每一个可以包括投影部分21和成像部分22。
67.投影部分21可以将莫尔图案投影到测量样本4、参考样本5或校正样本6上。投影部分21的示例可以是数字光投影器机构，其通过空间光调制器元件选择性地反射光以形成莫尔图案。投影部分21可以是通过使用称为数字微镜器件(dmd)的空间光调制器(slm)元件选择性地反射从照明入射的光来形成莫尔图案的方法，并且包括dmd的光学机构可以是数字光投影仪(dlp)。
68.成像部分22可以拍摄投影到测量样本4、参考样本5或校正样本6上的图案。成像部分22的示例可以是区域传感器，例如能够拍摄投影到测量样本4、参考样本5或校正样本6上的莫尔图案的照相机。与点传感器相比，成像部分22能够高可靠性和高速地测量测量样本4、参考样本5或校正样本6的整个区域的3d形状。
69.上部光学模块1和下部光学模块2中的每一个还可以包括光学模块外壳23，该光学模块外壳23具有容纳投影部分21和成像部分22的空间。
70.开口可以限定在光学模块外壳23的顶表面和底表面的一个表面中。
71.底表面开口可以限定在上部光学模块1的光学模块外壳23的底表面中。从上部光学模块1的投影部分21投影的莫尔图案可以穿过底表面开口，并且上部光学模块1的成像部分22可以穿过底表面开口以测量投影在测量样本4、参考样本5或校正样本6的顶表面上的图案。
72.顶表面开口可以限定在下部光学模块2的光学模块外壳23的顶表面中。从下部光学模块2的投影部分21投影的莫尔图案可以穿过顶表面开口，并且下部光学模块2的成像部分22可以穿过顶表面开口以测量投影在测量样本4、参考样本5或校正样本6的底表面上的图案。
73.至少一个散热孔24可以限定在光学模块外壳23中。散热孔24可以限定在光学模块外壳23的周向表面中。
74.载物台模块3可以包括载物台7、测量样本放置部8、样本安装部9、样本安装部移动机构10，测量样本放置部8设置在载物台7上并且测量样本4安置在测量样本放置部8上，参考样本5或校正样本6安装在样本安装部9上，样本安装部移动机构10设置在载物台7上以将样本安装部9移动到z轴。载物台模块3还可以包括能够调节参考样本5或校正样本6的水平度的控制单元11。
75.载物台7可以具有比上部光学模块1和下部光学模块2中的每一个都宽的面积。载物台7可以具有限定在一对测量样本放置部8之间的间隙g下方的开口7a。下部光学模块2可以通过载物台7的开口7a将莫尔图案投影到测量样本4的底表面上，并且可以对通过载物台7的开口7a投影到测量样本4的底表面上的图案进行拍摄。
76.该对测量样本放置部8可以设置在载物台7的顶表面上。该对测量样本放置部8可以在x轴方向x上彼此间隔开。间隙g可以限定在该对测量样本放置部8之间。x轴方向x的示例可以是前后方向。
77.该对测量样本放置部8中的至少一个能够在x轴方向x上前后移动。
78.测量样本4可以设置在该对测量样本放置部8之间，安置在该对测量样本放置部8上。
79.参考样本5和校正样本6中的一个可选择性地安装在样本安装部9上。样本安装部9可以是固定有参考样本5或校正样本6的固定夹具。
80.样本安装部9可以与测量样本放置部8连续设置，并且可以使测量样本4的测量与参考样本5或校正样本6的测量之间的时间延迟最小化。样本安装部9可以在y轴方向y上与测量样本放置部8间隔开。样本安装部9和测量样本放置部8可以设置在载物台7上方。样本安装部9可以在y轴方向y上与测量样本放置部8设置在一条线上。y轴方向y的示例可以是左右方向。样本安装部9可以在左右方向上与测量样本放置部8间隔开。
81.样本安装部9可以包括样本插入部9a，参考样本5的一侧或校正样本6的一侧插入并固定到样本插入部9a中。样本安装部9可以包括在z轴方向z上伸长的竖直部9b和在竖直部9b的上侧处在y轴方向上伸长的水平部9c。
82.样本插入部9a可以设置在竖直部9b上。
83.水平部9c可以设置在样本安装部移动机构10上方。
84.样本安装部移动机构10可以在彼此不同的光学模块1和2的方向上调节位置，并且可以是提升样本安装部9的样本安装部提升单元或样本安装部驱动单元。
85.样本安装部移动机构10可以允许参考样本5或校正样本6上升得更靠近上部光学模块1和下部光学模块2中的上部光学模块1。样本安装部移动机构10可以允许参考样本5或校正样本6下降得更靠近上部光学模块1和下部光学模块2中的下部光学模块2。
86.控制单元11可以是能够调节参考样本5或校正样本6的倾斜度的水平度调节机构或水平度调节单元。水平度调节机构的示例可以包括致动器，例如调节样本安装部9的角度的马达。水平度调节机构不限于能够调节样本安装部9的角度或倾斜度的类型。
87.载物台模块3可以包括使测量样本放置部8沿着x轴移动的x轴移动机构12和使载物台7沿着y轴移动的y轴移动机构13。
88.x轴移动机构12可包括诸如马达的致动器12a和将致动器12a连接到测量样本放置部8的轴12b。轴12b可以设置为在x轴方向x上伸长。轴12b可以连接到一对测量样本放置部8中的一个。
89.y轴移动机构13可以包括诸如马达的致动器(未示出)和将致动器连接到测量样本放置部8的线性引导件13b。
90.如图3所示，y轴移动机构13可以允许载物台7在y轴方向上前后移动，使得安装在样本安装部9上的参考样本5或校正样本6设置在上部光学模块1和下部光学模块2之间。
91.如图4所示，y轴移动机构13可以允许载物台7在y轴方向y上前后移动，使得安置在测量样本放置部8上的测量样本4在上部光学模块1和下部光学模块2之间通过。当测量样本4在上部光学模块1和下部光学模块2之间通过时，上部光学模块1和下部光学模块2可以拍摄测量样本4的多个区域。
92.在使用厚度测量装置执行3d形状的测量时，可以通过根据周围环境(温度、照度等)的变化跟踪参考样本5的测量值来补偿由于周围环境的变化而引起的测量值波动。
93.参考样本5的测量可以在特定周期(当测量每个测量样本时或在测量每个测量样本10次之后)执行，并且测量样本4的顶表面/底表面的绝对位移值可以从在特定周期测量的参考样本5的参考表面测量，以补偿测量值，然后计算测量样本4的厚度值。
94.当厚度测量装置测量3d形状时，由于双面光学模块1和2的位移或旋转引起的双面测量区域的变形而引起的测量误差可以使用校正样本6来计算，然后通过光学模块1和2之间的匹配算法来消除。
95.光学模块1和2之间的匹配算法可以使用具有多个穿孔的校正样本6通过捕获校正样本6的两个表面的图像来计算，以掌握穿孔的每个位置的变形水平(位移/旋转/比例)。
96.任何穿孔的中心坐标可以从校正样本6的两个表面的图像获得，所述图像由上部光学模块1的成像部分22和下部光学模块2的成像部分22获得，并且可以通过根据光学模块1和2之间的变化比较穿孔的中心坐标来获得偏差。
97.为了根据校正样本6的测量区域的变化获得偏差信息，可以获得在固定校正样本6中的不同位置处的穿孔的偏差，或者可以在移动载物台7以移动校正样本6的同时获得在校正样本6中的特定位置处的穿孔的偏差变化。
98.可以通过使用不同位置处的偏差信息来计算反映上部光学模块1和下部光学模块2的变形特性的匹配算法，并且可以通过使用该算法来转换一个表面上的测量面积以匹配另一表面上的测量面积，从而消除由于双面光学模块1和2的位移或旋转而引起的测量误差。
99.可以根据不同的高度计算光学模块1和2之间的匹配算法，并且可以通过应用该算法在3d区域上执行精确的光学模块匹配。
100.可以在不同的高度执行用于获得光学模块1和2之间的匹配算法的序列，并且因此，可以通过用于3d位置改变的不同匹配算法计算来进行高精度校正。
101.即，匹配算法可以在不同的校正样本高度处执行以扩展到3d匹配算法，从而实现非常精确的校正。
102.图6是示出与本实施方式相比的根据比较例1的厚度测量方法的视图，并且图7是当通过与本实施方式相比的根据比较例1的厚度测量方法测量具有大翘曲度或大表面粗糙度的测量样本的厚度时的视图，
103.比较例1可以使用相对位移，如图6所示，测量样本4可以安置在载物台7的顶表面上，并且设置在载物台7上方的上部光学模块1可以设置成使得上部光学模块1测量从上部光学模块1到载物台7的顶表面的第一距离depth2和从上部光学模块1到测量样本4的顶表面的第二距离depth1。
104.在比较例1中，可以测量测量样本4的一个表面的3d形状(高度差和翘曲度)，并且可以通过测量载物台7的顶表面和测量样本4的顶表面之间的高度差来测量测量样本4的厚度t。
105.测量样本4的厚度t可以通过从第一距离depth2减去第二距离depth1来计算。
106.在比较例1中，可以测量恒定的高度差，而与上部光学模块1中的波动无关。
107.然而，在比较例1的情况下，如图7的(a)所示，难以测量具有大翘曲度的测量样本4的实际厚度，并且如图7的(b)所示，难以测量具有大表面粗糙度的测量样本4的厚度。
108.图8是示出根据本实施方式的通过厚度测量装置进行的厚度测量方法的视图，并且图9是当通过使用根据本实施方式的厚度测量的厚度测量方法测量具有大翘曲度或大表面粗糙度的测量样本的厚度时的视图。
109.根据本实施方式的厚度测量装置可以使用绝对位移，并且如图8所示，测量样本4可以安置在测量样本放置部8上，上部光学模块1可以设置在载物台7上方，下部光学模块2可以设置在载物台7下方，上部光学模块1可以测量从虚拟平面(零平面)到测量样本4的顶表面的第一高度值height1，并且下部光学模块2可以测量从虚拟平面(零平面)到测量样本
4的底表面的第二高度值height2。
110.根据本实施方式的厚度测量装置可以测量测量样本4的两个表面的3d形状(高度差和翘曲度)，并且可以通过测量从虚拟平面(零平面)到测量样本4的顶表面/底表面的高度值height1和height2来测量测量样本4的厚度。
111.测量样本4的厚度t可以通过将第二高度值height2与第一高度值height1相加来计算。
112.如图9的(a)所示，根据本实施方式的厚度测量装置可以测量具有大翘曲度的测量样本4的翘曲度，或者如图9的(b)所示，可以与测量样本4的表面粗糙度无关地精确测量测量样本4的厚度。
113.如上所述，使用厚度测量装置的厚度测量方法可以包括在测量测量样本4之前校正测量样本4的处理(以下称为校正处理)和在测量测量样本4的同时补偿测量样本4的处理(以下称为补偿处理)。
114.校正处理可以包括水平(x轴和y轴)校正处理和竖直(z轴)校正处理。
115.在水平(x轴和y轴)校正处理中，可以使用具有多个穿孔的校正样本6同时对校正样本6的两个表面进行成像，然后，可以掌握每个孔位置的变形水平(位移/旋转/比例)，以计算光学模块1和2之间的匹配算法。在水平(x轴和y轴)校正处理中，可以在竖直方向(z轴)上的不同位置处执行上述计算，以提取由于光学模块1和2中的每一个与校正样本6之间的距离而引起的位移/旋转/比例的水平，从而执行3d校正。
116.在竖直(z轴)校正处理中，可以对参考样本5的两个表面进行成像，以执行在通过使用具有均匀厚度和高平坦度的参考样本5对参考样本5的两个表面进行成像的同时对由于参考样本5在z轴方向上的移动而引起的高度进行校正的处理，并且因此，可以执行校正，使得可以通过上述过程形成不同光学模块1和2的公共参考平面来测量厚度。可以在改变参考样本5的高度的同时获取参考样本5的顶表面/底表面中的每个的莫尔图案，以执行与“参考平面”匹配的校正。
117.补偿处理可以包括样本倾斜度补偿处理和环境变化补偿处理。
118.在样本倾斜度补偿处理中，可使用莫尔高度测量值(面积)来计算测量样本4的两个表面中的每一个的倾斜度，以补偿当以恒定倾斜度测量测量样本4时可能出现的误差水平。
119.在环境变化补偿处理中，在以每个测量样本4为单位或以特定测量样本组为单位完成测量之后，可以通过识别参考样本的测量值的变化水平来补偿相应水平的样本测量值。
120.厚度测量装置可以执行使用校正样本6的孔图像来提取上部光学模块1和下部光学模块2之间的变形关系的处理，并且可以执行在参考平面上提取上部光学模块1和下部光学模块2之间的变形关系的处理。
121.图10是在通过根据本实施方式的厚度测量装置逐步调节校正样本的高度的同时捕获图像时的视图，并且图11是示出由根据本实施方式的厚度测量装置的上部光学模块和下部光学模块拍摄的校正样本的图像的视图。
122.图11的(a)示出了当校正样本设置在上限高度时由上部光学模块拍摄的校正样本的顶表面的图像，图11的(b)示出了当校正样本设置在参考高度时由上部光学模块拍摄的
校正样本的顶表面的图像，并且图11的(c)示出了当校正样本设置在下限高度时由上部光学模块拍摄的校正样本的顶表面的图像。
123.图11的(d)示出了当校正样本设置在上限高度时由下部光学模块拍摄的校正样本的顶表面的图像，图11的(e)示出了当校正样本设置在参考高度时由下部光学模块拍摄的校正样本的顶表面的图像，并且图11的(f)示出了当校正样本设置在下限高度时由下部光学模块拍摄的校正样本的顶表面的图像。
124.校正样本6可以通过样本安装部移动机构10从上限高度到下限高度分多个阶段升高，并且上部光学模块1和下部光学模块2可以针对每个高度捕获校正样本6的每个图像。
125.上部光学模块1和下部光学模块2可以选择上限高度和下限高度之间的最佳焦点作为参考高度ref，以针对相对于参考高度ref的上限高度和下限高度之间的每个高度捕获校正样本6的图像。
126.厚度测量装置可以根据校正样本6相对于参考高度ref的高度(z轴)的变化(执行上/下图像中的每一个)来提取校正样本6的图像信息的变化。
127.厚度测量装置可以使用校正样本6的图像来提取孔的坐标，该图像是针对每个高度拍摄的，并且可以使用所提取的孔的坐标的矩阵来提取根据校正样本6的高度相对于参考高度ref的变化的孔的坐标的矩阵变化信息。
128.等式1是表示用于计算从上部光学模块提取的坐标值的等式，等式2是表示用于计算从下部光学模块提取的坐标值的等式。
129.[等式1]
[0130]
topref＝rt(z)*topo+tt(z)
[0131]
[等式2]
[0132]
botref＝rb(z)*boto+tb(z)
[0133]
这里，topref和botref是高度z处的坐标值。
[0134]
top0和bot0是高度z处的坐标值，rt(z)和rb(z)是转换为与高度z处的坐标值匹配(相同位置)的参考高度ref处的坐标值时所需的旋转/放大值，而tt(z)和tb(z)是转换为与高度z处的坐标值匹配的参考高度ref处的坐标值时所需的平移。
[0135]
当使用等式1和2时，如果输入任意高度z处的对应坐标，则可以知道与对应坐标匹配的参考高度处的坐标值。
[0136]
图12是当通过根据本实施方式的厚度测量装置将校正样本设置在参考高度处时捕获校正样本的图像的视图，并且图13是示出由根据本实施方式的上部光学模块和下部光学模块拍摄的校正样本的图像的视图。
[0137]
图13的(a)示出了当校正样本设置在参考高度ref处时由上部光学模块拍摄的校正样本的顶表面的图像，并且图13的(b)示出了当校正样本设置在参考高度ref处时由下部光学模块拍摄的校正样本的底表面的图像。
[0138]
上部光学模块1和下部光学模块2可以捕获设置在参考高度ref处的校正样本6的图像。
[0139]
上部光学模块1和下部光学模块2可以选择最佳焦点作为参考高度ref，以捕获所选择的参考高度ref处的顶表面的图像和底表面的图像。参考高度ref可以与等式1和等式2中提取的高度相同。
[0140]
厚度测量装置可以通过将上图像和下图像相互比较的关系式来计算竖直变形。
[0141]
厚度测量装置可以使用校正样本6的图像来提取孔的坐标，并且可以使用所提取的孔的坐标的矩阵来提取在参考高度ref处的上/下图像之间在校正样本6中限定的孔的坐标的矩阵变化信息。
[0142]
等式3是表示用于计算从上部光学模块提取的坐标值的等式，并且等式3是表示用于计算从下部光学模块提取的坐标值的等式。
[0143]
[等式3]
[0144]
topref＝r(ref)*botref+t(ref)或botref＝r(ref)*topref+t(ref)
[0145]
这里，topref和botref是在参考高度z处彼此匹配(相同位置)的顶表面/底表面的坐标值。
[0146]
rt(ref)是转换为顶表面/底表面的坐标值时所需的旋转/放大值，其与参考高度ref处的顶表面/底表面的坐标值相匹配，而t(ref)是转换为参考高度处的坐标值时所需的平移。
[0147]
当使用等式3时，如果输入在参考高度处的任意位置(x，y)的底表面(或顶表面)的坐标，则可以知道与坐标匹配的参考高度处的顶表面(或底表面)的坐标值。
[0148]
当使用等式3时，如果输入在任意高度z处的任意位置(x，y)的底表面(或顶表面)的坐标，则可以知道与坐标匹配的参考高度处的顶表面(或底表面)的坐标值。
[0149]
图14是当通过根据本实施方式的厚度测量装置捕获测量样本的图像时的视图，并且图15是示出由根据本实施方式的上部光学模块和下部光学模块拍摄的测量样本的图像的视图。
[0150]
在图14中，可以假设测量样本4的底表面的高度可以是1000，测量样本的顶表面的高度是3000，并且参考高度是2000。
[0151]
图15的(a)示出了在比参考高度高设定高度的高度处测量的测量样本的顶表面的图像，图15的(b)示出了在参考高度处测量的测量样本的顶表面的图像，图15的(c)示出了在参考高度处测量的测量样本的底表面的图像，并且图15的(d)示出了在比参考高度低设定高度的高度处测量的测量样本的顶表面的图像。
[0152]
厚度测量装置可以计算在参考高度处的目标坐标信息，其与在测量样本4的成像高度处的目标坐标信息(在顶表面/底表面的每个高度上执行)匹配。厚度测量装置可以计算测量目标(测量样本)在参考高度处的位置坐标，其与使用等式1和等式2在测量样本的顶表面/底表面的高度处成像的测量目标的位置坐标匹配。
[0153]
厚度测量装置可以计算其中上图像和下图像在参考高度处彼此匹配的坐标信息。厚度测量装置可以使用等式3计算顶表面(或底表面)的测量目标坐标信息，其与在相同高度(参考高度)处的底表面(或顶表面)的测量目标的坐标匹配。
[0154]
也就是说，上部光学模块1和下部光学模块2的变形可以通过上述计算过程来校正，并且可以确保彼此竖直精确匹配的测量目标的坐标，并且还可以使用测量目标的高度数据来更精确地计算测量目标的厚度。
[0155]
上述公开的主题被认为是说明性的而非限制性的，并且所附权利要求旨在覆盖落入本公开的真实精神和范围内的所有这样的修改、增强和其他实施方式。
[0156]
因此，本公开的实施方式被认为是说明性的而非限制性的，并且本公开的技术精
神不限于前述实施方式。
[0157]
因此，本公开的范围不由本发明的详细描述限定，而是由所附权利要求限定，并且该范围内的所有差异将被解释为包括在本公开中。

技术特征：
1.一种厚度测量装置，所述厚度测量装置包括：载物台模块；上部光学模块，所述上部光学模块设置在所述载物台模块上方并且在z轴方向上与所述载物台模块间隔开；以及下部光学模块，所述下部光学模块设置在所述载物台模块下方并且在所述z轴方向上与所述载物台模块间隔开，其中，所述载物台模块包括：载物台，所述载物台的面积大于所述上部光学模块的面积和所述下部光学模块的面积中的每一个；y轴移动机构，所述y轴移动机构被配置为使所述载物台沿着y轴移动；测量样本放置部，所述测量样本放置部设置在所述载物台上并且测量样本安置在所述测量样本放置部上；样本安装部，参考样本和校正样本中的一个选择性地安装在所述样本安装部上；以及样本安装部移动机构，所述样本安装部移动机构设置在所述载物台上以使所述样本安装部沿着z轴移动，其中，所述参考样本是用作用于厚度测量的参考的样本，并且所述校正样本是具有至少一个标记部的样本。2.根据权利要求1所述的厚度测量装置，其中，所述上部光学模块和所述下部光学模块中的每一个包括：投影部分，所述投影部分被配置为将莫尔图案投影到所述测量样本、所述参考样本和所述校正样本中的至少一个上；以及成像部分，所述成像部分被配置为对投影到所述测量样本、所述参考样本或所述校正样本上的图案进行拍摄。3.根据权利要求2所述的厚度测量装置，其中，所述上部光学模块和所述下部光学模块中的每一个还包括：光学模块外壳，所述光学模块外壳被配置为限定容纳所述投影部分和所述成像部分的空间，并且在所述光学模块外壳的顶表面和底表面的一个表面中具有开口。4.根据权利要求1所述的厚度测量装置，其中，所述测量样本放置部和所述样本安装部设置在所述载物台上方。5.根据权利要求1所述的厚度测量装置，其中，所述样本安装部包括：竖直部，在所述竖直部中设置有样本插入部，所述参考样本或所述校正样本插入并固定在所述样本插入部中，并且所述竖直部沿z轴方向上伸长；以及水平部，所述水平部在所述竖直部的上侧处沿y轴方向伸长。6.根据权利要求5所述的厚度测量装置，其中，所述水平部设置在所述样本安装部移动机构上方。7.根据权利要求1所述的厚度测量装置，其中，所述载物台模块还包括水平度调节机构，所述水平度调节机构被配置为调节所述参考样本或所述校正样本的水平度。8.根据权利要求1所述的厚度测量装置，其中，所述载物台模块还包括x轴移动机构，所述x轴移动机构被配置为使所述测量样本放置部沿着x轴移动。
9.根据权利要求1所述的厚度测量装置，其中，所述标记部是穿过所述校正样本的孔。10.根据权利要求9所述的厚度测量装置，其中，所述孔的贯通表面被加工成倾斜的。11.根据权利要求1所述的厚度测量装置，其中，所述标记部是从所述校正样本的顶表面和底表面中的每一个突出的突起。12.根据权利要求1所述的厚度测量装置，其中，设置有多个标记部，所述多个标记部设置成在所述校正样本上彼此间隔开。

技术总结
厚度测量装置可以包括：载物台模块；上部光学模块，其在载物台模块上方并且在Z轴方向上与载物台模块间隔开；载物台，其在载物台模块下方且在Z轴方向上与载物台模块间隔开，并且包括下部光学模块，其中载物台模块具有比上部光学模块和下部光学模块更大的面积；用于使载物台沿着Y轴移动的Y轴移动机构；测量样本放置部，其设置在载物台上且在其上放置测量样本；样本安装部，其上选择性地安装参考样本或校正样本中的一者；以及样本安装部移动机构，其设置在载物台上并使样本安装部沿着Z轴移动，其中，参考样本可以是用作用于厚度测量的参考的样本，并且校正样本可以是形成有至少一个标记部的样本。个标记部的样本。个标记部的样本。


技术研发人员：曹瑞晛 林大铁
受保护的技术使用者：LG电子株式会社
技术研发日：2022.05.18
技术公布日：2023/9/13