[发明专利]三维形貌检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学检测装置，特别是涉及一种三维形貌检测装置。

背景技术

精密的形貌检测是现代科技中非常重要的一环，当许多元组件渐渐微小化，就更需要精确可靠的检测技术来验证其微结构尺寸或形貌的精度，以控制品质及制造工艺。其中利用光学非接触检测方式的测量技术，可以非破坏方式取得待测物表面精确的形貌数据，已广泛应用于各种产业中。

参照图1，当待测物12形貌表面斜率较大时，因光学显微镜11常使用的物镜倍率为20倍以下，此区间的数值孔径过小，会造成待测物12表面反射光13无法进入光学显微镜11，而无法取得待测物表面形貌数据。因此，往往只能采用数值内插法，补足所缺的形貌数据，但无法量得实际形貌尺寸及其粗糙度数据。

中国台湾专利TW1229186利用双视角的线性扫描装置搭配一斜向光源，可用以检测缺陷的大致形状及尺寸，主要优点为可较快速检测大面积的缺陷，并判断缺陷为凸起或凹陷。但是无法精确量取微结构三维形貌尺寸，也没有解决待测物形貌表面斜率较大时，表面信号无法被撷取到的问题。

美国专利6,449,048利用将干涉仪倾斜一角度，与待测物横移方向不成垂直，可直接使用传统的垂直扫描干涉仪(VSI)及相移干涉仪(PSI)硬件，连续扫描待测物表面，不需用影像缝补技术，取得待测物表面形貌。但仍未能解决待测物形貌表面斜率较大时的全方位角形貌取得的问题。

QED Technology公司则发展出以倾斜待测物并旋转的方式，取得较大表面待测物斜率较大的表面形貌数据。但此种方式受限于较小的待测样品，若待测样品较大，无法配合倾斜时，则无法使用。

发明内容

本发明针对先进制造工艺的切削、压印、研磨、纳米加工产业，开发精密机械所需微结构表面形貌尺寸、大行程纳米解析、以及高速测量的共通先进检测和验证核心技术。本发明提出一种三维形貌检测装置，可以有效克服待测物形貌表面斜率较大时，造成待测物表面反射光信号无法进入显微镜，而无法取得待测物表面形貌数据的问题。不论是规则性简单微结构或复杂的微结构，均得以利用本发明进行微结构的检测，可达纳米级的应用。

根据本发明一实施范例的三维形貌检测装置，其包含至少二光学检测装置及一倾斜角度调整机构。该倾斜角度调整机构将至少二光学检测装置架设其上，以调整该光学检测装置的倾斜角度。当至少二光学检测装置的倾斜角度改变时，至少二光学检测装置的焦点维持在同一位置(或同一焦平面)，并使待测物位于该至少二光学检测装置的视场范围(Field of view)内。将该至少二光学检测装置撷取影像数据进行影像重建后，即可得到待测物的三维形貌。

本发明利用倾斜式光学检测架构，可取得斜率较大的表面形貌数据，且可应用于待测样品不方便倾斜的状况。另外，本发明利用倾斜角度调整架构可调整影像检测装置至任意角度，以取得待测物影像并重建三维形貌；且可检测微结构形貌尺寸及较大表面待测物的形貌尺寸。

附图说明

图1是显示现有的三维形貌检测装置的示意图；

图2至图4是显示本发明一实施范例的三维形貌检测装置的示意图；

图5及图6是显示本发明的三维形貌检测装置的概念示意图。

主要元件符号说明：

11  光学显微镜          12  待测物

13  反射光

20  三维形貌检测装置    21  光学检测装置

22  光学检测装置        23  圆弧轨道

25  枢纽                26  待测物

27  旋转平台            28  移动平台

30  马达                31  导螺杆

43  连接轴              44  连接轴

50  三维形貌检测装置    51  光学检测装置

52  光学检测装置        53  倾斜角度调整装置

55  待测物              60  三维形貌检测装置

61  方向角调整机构

具体实施方式

本发明所提供的三维形貌检测系统架构的实现方法将参考附图举例说明如下，但是所述实现方式仅为例示，而并非为其局限。