[發(fā)明專利]三維量測器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810244983.1
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN110296666B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳延松
• 申請（專利權(quán)）人: 泓邦科技有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 上海專利商標事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 郭蔚

一種三維量測器件，包含：光源、分光器、反射器、傳感器、成像系統(tǒng)。此三維量測器件對應(yīng)一干涉量測面。分光器傾斜第一角度，反射器傾斜第二角度，傳感器傾斜第三角度，且干涉量測面傾斜第四角度。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明是關(guān)于三維量測器件，特別是關(guān)于以光學量測待測物的表面三維輪廓的器件。

【背景技術(shù)】

不論傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的加工制造或是高科技半導體制程，表面三維輪廓的拍攝與量測的需求與日俱增。除了精準度之外，檢速更是各家設(shè)備商考慮的重點，因為搭載著高精準度且能夠速測的儀器設(shè)備代表質(zhì)量保證及產(chǎn)率。

表面三維輪廓量測技術(shù)有許多種類，各自有不同的原理，例如立體傳感器、激光光切斷法、色散共焦傳感器、白光干涉儀等，其高度量測范圍與分辨率各有所不同。白光干涉儀相對于其它技術(shù)，在量測上不受限表面材料及起伏，且其高度分辨率取決于白光干涉儀或裝載待測物的載臺的高度位移精準度，但卻有不可忽視的缺點，如量測視野范圍太小以及量測速度太慢等，故這是一般白光干涉儀難以使用在在線(In-line)檢測機臺上的主要原因。

圖1為傳統(tǒng)的白光干涉儀1001的結(jié)構(gòu)的光路圖，其中光路1000以粗直線表示。參照圖1，此傳統(tǒng)的白光干涉儀1001包含光源1002、分光器1003、反射鏡1004、傳感器1005及成像系統(tǒng)1006。此傳統(tǒng)的白光干涉儀1001具有對應(yīng)的干涉量測面1012(此干涉量測面1012為虛擬面，以虛線表示)，光源1002發(fā)出的光經(jīng)分光器1003分別發(fā)生透射與反射至反射鏡1004與待測物1007，于待測物1007的表面的高度與此干涉量測面1012一致處所產(chǎn)生的反射光與從反射鏡1004的反射光在對應(yīng)的傳感器1005的像素測得最大干涉強度。為了調(diào)整干涉量測面1012以確認待測物1007的表面的不同高度，必須垂直(z方向)移動傳統(tǒng)的白光干涉儀1001或裝載待測物1007的載臺。讓干涉量測面1012垂直移動掃描而得到待測物1007的此處的水平(x-y方向，于圖1中y方向平行于入紙面方向)位置的表面的高度分布后，才能移動往下一個水平位置。

例如，對于12吋(直徑約300mm)晶圓，若以搭配物鏡的傳統(tǒng)的白光干涉儀1001進行全區(qū)域量測，量測的視野范圍假設(shè)為25mm，需要在很多個不同水平位置進行垂直移動掃描量測才能做完整的晶圓的表面高度分布量測。且傳統(tǒng)的白光干涉儀1001的高度分辨率由傳統(tǒng)的白光干涉儀1001或載臺的高度位移精準度決定，要達成高的高度分辨率所需的成本很高。又，傳統(tǒng)的白光干涉儀1001需配合顯微鏡系統(tǒng)使用，因而成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的一實施方式的一例子可為一種三維量測器件，包含：光源；分光器，分光器相對于水平方向傾斜第一角度；反射器，反射器的表面對應(yīng)參考面，參考面相對于垂直方向傾斜第二角度；傳感器，傳感器的表面對應(yīng)成像面，成像面相對于水平方向傾斜第三角度或與水平方向平行；成像系統(tǒng)，成像系統(tǒng)位于分光器和傳感器之間，其中，三維量測器件具有干涉量測面，干涉量測面相對于水平方向傾斜第四角度，其中，于水平方向分光器在光源及參考面之間，且于垂直方向分光器在成像面及干涉量測面之間，其中，分光器上的任意點到參考面的在水平方向的距離等于分光器上的此點到干涉量測面的在垂直方向的距離，其中，當進行量測時，三維量測器件往待測物照射的光平行于垂直方向。

本發(fā)明的一實施方式的一例子可為一種三維量測器件，其中，相對于水平方向傾斜或平行的第三角度的成像面透過成像系統(tǒng)會有一對應(yīng)的相對于水平方向傾斜或平行的物面，成像面與物面符合沙姆定律(Scheimpflug Principle)，且調(diào)整成像面的第三角度來使物面與傾斜的干涉量測面一致。

本發(fā)明的一實施方式的一例子可為一種三維量測器件，其中，反射器的表面使得從光源發(fā)出且穿透分光器的光在照射反射器時能有部分反射光平行于從光源發(fā)出且穿透分光器的光。

本發(fā)明的一實施方式的一例子可為一種三維量測器件，其中，當進行量測時，若待測物的表面的高度與干涉量測面一致，傳感器測得最大干涉強度。