[发明专利]三维量测器件

说明书

一种三维量测器件，包含：光源、分光器、反射器、传感器、成像系统。此三维量测器件对应一干涉量测面。分光器倾斜第一角度，反射器倾斜第二角度，传感器倾斜第三角度，且干涉量测面倾斜第四角度。

【技术领域】

本发明是关于三维量测器件，特别是关于以光学量测待测物的表面三维轮廓的器件。

【背景技术】

不论传统产业的加工制造或是高科技半导体制程，表面三维轮廓的拍摄与量测的需求与日俱增。除了精准度之外，检速更是各家设备商考虑的重点，因为搭载着高精准度且能够速测的仪器设备代表质量保证及产率。

表面三维轮廓量测技术有许多种类，各自有不同的原理，例如立体传感器、激光光切断法、色散共焦传感器、白光干涉仪等，其高度量测范围与分辨率各有所不同。白光干涉仪相对于其它技术，在量测上不受限表面材料及起伏，且其高度分辨率取决于白光干涉仪或装载待测物的载台的高度位移精准度，但却有不可忽视的缺点，如量测视野范围太小以及量测速度太慢等，故这是一般白光干涉仪难以使用在在线(In-line)检测机台上的主要原因。

图1为传统的白光干涉仪1001的结构的光路图，其中光路1000以粗直线表示。参照图1，此传统的白光干涉仪1001包含光源1002、分光器1003、反射镜1004、传感器1005及成像系统1006。此传统的白光干涉仪1001具有对应的干涉量测面1012(此干涉量测面1012为虚拟面，以虚线表示)，光源1002发出的光经分光器1003分别发生透射与反射至反射镜1004与待测物1007，于待测物1007的表面的高度与此干涉量测面1012一致处所产生的反射光与从反射镜1004的反射光在对应的传感器1005的像素测得最大干涉强度。为了调整干涉量测面1012以确认待测物1007的表面的不同高度，必须垂直(z方向)移动传统的白光干涉仪1001或装载待测物1007的载台。让干涉量测面1012垂直移动扫描而得到待测物1007的此处的水平(x-y方向，于图1中y方向平行于入纸面方向)位置的表面的高度分布后，才能移动往下一个水平位置。

例如，对于12吋(直径约300mm)晶圆，若以搭配物镜的传统的白光干涉仪1001进行全区域量测，量测的视野范围假设为25mm，需要在很多个不同水平位置进行垂直移动扫描量测才能做完整的晶圆的表面高度分布量测。且传统的白光干涉仪1001的高度分辨率由传统的白光干涉仪1001或载台的高度位移精准度决定，要达成高的高度分辨率所需的成本很高。又，传统的白光干涉仪1001需配合显微镜系统使用，因而成本高。

【发明内容】

本发明的一实施方式的一例子可为一种三维量测器件，包含：光源；分光器，分光器相对于水平方向倾斜第一角度；反射器，反射器的表面对应参考面，参考面相对于垂直方向倾斜第二角度；传感器，传感器的表面对应成像面，成像面相对于水平方向倾斜第三角度或与水平方向平行；成像系统，成像系统位于分光器和传感器之间，其中，三维量测器件具有干涉量测面，干涉量测面相对于水平方向倾斜第四角度，其中，于水平方向分光器在光源及参考面之间，且于垂直方向分光器在成像面及干涉量测面之间，其中，分光器上的任意点到参考面的在水平方向的距离等于分光器上的此点到干涉量测面的在垂直方向的距离，其中，当进行量测时，三维量测器件往待测物照射的光平行于垂直方向。

本发明的一实施方式的一例子可为一种三维量测器件，其中，相对于水平方向倾斜或平行的第三角度的成像面透过成像系统会有一对应的相对于水平方向倾斜或平行的物面，成像面与物面符合沙姆定律(Scheimpflug Principle)，且调整成像面的第三角度来使物面与倾斜的干涉量测面一致。

本发明的一实施方式的一例子可为一种三维量测器件，其中，反射器的表面使得从光源发出且穿透分光器的光在照射反射器时能有部分反射光平行于从光源发出且穿透分光器的光。

本发明的一实施方式的一例子可为一种三维量测器件，其中，当进行量测时，若待测物的表面的高度与干涉量测面一致，传感器测得最大干涉强度。