[發明專利]手動白光干涉階高量測方法

無效

• 申請號: 201210553312.6
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN103884283A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 陳燦林;高清芬
• 申請（專利權）人: 臺濠科技股份有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 上海宏威知識產權代理有限公司 31250
• 代理人: 金利琴

技術領域

本發明涉及階高量測方法，更具體地說，是一種以手動方式且應用白光干涉原理進行階高量測的方法。

背景技術

目前產業界對于經由量測待測物表面輪廓的方法而檢測產品品質的需求日漸增加，例如晶圓表面粗糙度和平坦度的檢測、覆晶制程中金球凸塊尺寸和共平面度的量測、彩色濾光片之間隔柱尺寸和高度的量測、光纖端面及微光學元件表面的量測等，所應用的范圍幾乎涵蓋所有的高科技產業(半導體業、封裝測試業、平面顯示器業及光通訊業)。所以，一種可以快速且精確地檢測產品的檢測方法對于廠商降低產品的生產成本及提升產品的生產效率非常重要。因此，業界無不投入資源努力研究，希望能改進產品檢測方法及裝置。

目前一般量測待測物的表面輪廓的技術主要為白光(寬頻光)垂直掃描干涉分析法，其運用白光(寬頻光)的同調長度短的特性，精確地量測待測物的表面輪廓。在量測進行時，一分光干涉儀利用一分合光元件將量測光分為兩道，其一為入射至一待測物表面并被此表面反射的量測光，而另一則為入射至一參考鏡面并被此參考鏡面反射的參考光，前述被反射的量測光及參考光并被此分合光元件合成為一合成光并產生干涉條紋。隨后，利用一位移器調變前述量測光與參考光之間所具的光程差，造成寬頻光干涉條紋分布的變化。最后，經由記錄產生最大干涉條紋對比時位移器的垂直位置，分析出待測物的表面輪廓。

美國專利第5471303號揭露一種結合白光垂直掃描干涉術(VSI)與單波長相移干涉術(PSI)而量測待測物的表面輪廓的裝置及量測方法。此專利的量測方法分別將一經由白光垂直掃描干涉術量測并分析所得的整數干涉階數值與另一經由單波長相移干涉術量測且分析所得的小數干涉階數值整合在一起，進而在維持單波長相移量測的解析度的條件下，分析出待測物的表面輪廓。但是，由于此專利的量測方法在量測時需要依序切換寬頻光源與單波長光源做為量測光源，才能進行上述兩種不同量測模式的量測，導致此專利的量測裝置的架構復雜。此外，此專利的量測方法必須依序完成上述兩種量測后才能描繪出待測物的表面輪廓，所需的量測時間極長。因此，美國專利第5471303號所揭露的量測方法及裝置，不僅裝置架構復雜，且無法應用于需要迅速量測的線上產品檢測場合。

如上述，新興的檢測技術都為強調快速、自動化的影像式檢測方法，然而在速度與精度的要求下，現有的檢測設備均需使用昂貴的垂直掃描致動器或馬達，如壓電致動器(PZT)來作微米甚至是奈米距離的移動且搭配復雜的量測方法來達到量測的速度與精度，也因如此使得量測范圍限制在幾毫米之內而無法突破，相對在速度與精度的要求下使檢測設備的價格也居高不下。

但應近年來傳統產業的升級，數十毫米尺寸及次微米解析度的量測需求日增，若以市場現有的檢測設備及方法來作階高量測實在是大材小用，且會增加業者添購檢測設備的負擔，再者現有的檢測設備對數十毫米尺寸的量測范圍是有難度的，因此如何以現有的顯微鏡機臺搭配手動掃描機制，達到數十毫米尺寸及次微米解析度的三維量測方法，是目前需要積極研發的方向。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種手動白光干涉階高量測方法，可在不需昂貴的垂直掃描致動器或馬達的情況下，以手動方式有效地得到待測物的階高，且自動分析得到階高參數，簡化量測裝置的復雜度及降低量測系統的價格。

本發明的另一目的在于，利用手動位移器與位移測量裝置配合分光干涉儀的量測，而可因應傳統產業數十毫米尺寸及次微米解析度的量測需求。

為達上述的目的，本發明提供一種手動白光干涉階高量測方法，其通過一分光干涉儀手動量測一待測物的表面階高，其步驟包括有：拍攝待測物的影像；于該影像上選取至少兩個欲量測高度的像素；以手動方式控制一手動位移器令分光干涉儀以垂直方向移動以掃描待測物；拍攝選定的像素經過分光干涉儀的寬頻光的干涉條紋，其中該寬頻光包括至少一特定波長的光波，并由一寬頻光源提供；在手動移動垂直方向的距離中以等間距地記錄選定像素的強度值與掃描位置，并記錄于一干涉強度資料庫中；針對該至少一特定波長，同時對該干涉強度資料庫中的資料進行一垂直掃描干涉分析，得到包絡波曲線的極值位置，作為待測物表面選定像素的相對高度；以及通過各像素的相對高度計算即得表面階高。

其中，所述分光干涉儀為Mirau式干涉儀、Twyman-Green式干涉儀、Michelson式干涉儀或Linnik式干涉儀其中之一。