TW200842319A - Method for characterizing transparent thin-films using differential optical sectioning interference microscopy - Google Patents
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Description
200842319 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一透明薄膜,特別地係關於一種影 像,差動光切片干涉顯微術(DOSIM)系統與方法,用以量 測該透明薄膜之折射率η及厚度d。 【先前技術】 ⑩ 薄膜之折射率(η)及厚度(d)對於現代電子及光電裝置 來說皆為重要的參數。目前,較常.利用橢圓儀來量測透明 薄膜之折射率及厚度1。一般非影像式橢圓儀係利用一傾 斜入射光路照亮該薄膜樣本,此傾斜入射光路導致橢圓儀 之橫向解析度至數百微米以上。 而影像式橢圓儀已經改善橫向解析度到幾微米的尺 度,但由於仍是採用斜向入射光路成像,無法更進一 步縮小橫向解析度。最近達到次微米橫向解析度之其他方 式係使用一高數值孔徑(NA)之顯微物鏡在與透明薄膜表 ,垂直方向成像之高解析度影像橢圓儀5。然而,該方法 並未證實其可達朗時量測非自相賴之折射率與厚度 ,功能。因此目前仍需要—種新方法與系統用以量;則透明 ^膜之折射率⑻及厚度⑼,並且達到次微米的橫向解析 【發明内容】 像、差_=量=1薄棋之折射率η與厚度d之影 動先刀片干V頭微術(D〇SIM)系統與其方法。折射 5 200842319 率及厚度係由透明薄膜樣本的兩個干涉影像計算出,此兩 干涉影像乃是該透明薄膜樣本在光切片顯微術縱向反應 曲線之線性區内垂直移動(vertical offset)—段距離前後分 別取得。 該方法及差動光切片干涉顯微術(D 0 SIM)系統結合 二個原理:廣視野光切片顯微術6、差動共焦顯微術7及透 明薄膜本身的法布里-伯羅(Fabry—Perot)干涉效應。如前所 _ 述’該影像透過顯微物鏡在法線方向,即垂直於薄膜表面 方向形成。因此,該透明薄膜影像之橫向解析度可由雷利 準則(Rayleigh criterion),即 0.6Ιλ/NA 估算出,其中該λ 係照明光之波長,而ΝΑ係物鏡之數值孔徑。本發明之差 動光切片干涉顯微鏡(DO SIM)系統並不依賴光的極化性 質’因此本發明之系統架設及校正均十分簡易。 本發明之前述目的或特徵,將依據後附圖式加以詳 細説明,惟需明瞭的是,後附圖式及所舉之例,祇是做為 說明而非在限制或縮限本發明。此外,本發明之圖式並未 _ 依照實際比例繪製,除非有特別指出,否則所附圖式僅用 於概念式的描述本發明之結構或流程。 【實施方式】 第一圖係差動共焦顯微術系統之一實施例示意圖。美 國專利第5,804,813號中有詳細描述。如第一圖所示,光 源1發射一光束穿過一擴束器2,而該光束接著藉由一聚 焦衣置5來焦至一位於壓電轉移器故^, PZT)6上面之樣本。該樣本放置於該壓電轉移器(ρζτ)6 200842319 上,且該壓電轉移器(PZT)6係安裝於電腦控制二轴機械 轉換平台8上。執行測量前,該樣本及該聚焦裝置5間之 距離可調整至㈣量之訊號最大化之聚絲置5的隹距 長度’及該壓電轉移器(ΡΖΤ)6調整移動該樣本至= 微鏡縱向反應曲線之線性斜率區間,而該線性斜率區&系 差動共焦顯微術之工作範圍。 、 該二軸機械轉換平台8伽以二維_位於橫向平 面至光束的傳播方向之樣本,且可轉換成為壓電轉換 或電磁轉換階段之形式。再者,掃猫可藉由聲光 組及旋轉或震動光學掃㈣來達成,該光學掃㈣可使用 反射鏡、反概鏡、稜鏡或如光柵之繞射裝置以改變 於表面之光束的方向。 八、因為該回饋光會與位在雷射腔内之光干涉,一偏光 分光f3及1分波片4係用於光路徑以消除該干涉,然 而’虽如果光源受到共焦回饋光及本身方向 =變之影響’光源本身可以提供一回饋。由該樣口本饋表= 3 分3及奸奸㈣至—光學偵測 〇〇 k先予偵測益U係可為一光電二極管、 =偏=器、電荷或營光幕,當該; 牙透扁先77光$ 3時通過—空間濾波器,其係由—聚焦裝 ^二孔⑽所組心該光學偵測器^可以檢測:信 唬接者由一信號放大器口增強該信號,增 ί二I數位轉換器13記錄,及隨即由—電腦14儲存以2 弟二圖⑻係本發明之差動光切片干涉顯微鏡(DOSIM) 200842319 概要示意圖。如第二圖(a)所示,該光源1係用以提供一照 明光,例如一功率穩定汞氤氣燈,經過一頻寬3 nm,中 心波長600 nm之干涉濾波片4。一具有0.55數值孔徑(NA) 之50倍率顯微物鏡係用以收集來自樣本表面反射之訊號 光,藉此提供一約0.67微米之橫向解析度。請再參閱第 '一^圖⑻’一知相機係㊂己錄影像’而該照相機15係可 如一冷卻至-25 °C之14位元感光耦合元件(CCD)。如此配 置之影像記錄系統,其視野約為230x170平方微米。如前 所述之差動光切片干涉顯微鏡(DOSIM)系統,一單方向柵 狀圖樣投射至一樣本透明薄膜上,以產生一光切片所需之 合成孔控。在本圖中使用一 200週期/英叶(CyCie/inch)之單 方向栅狀圖樣。在此,投射至薄膜樣本上之柵狀圖樣空間 頻率係為0.46 μιη4。 在本發明中,廣視野光切片/J系藉由當柵狀圖樣於 空間相位為0,2π/3,及4π/3時,取得三個影像(/b/2,/3)並 依照同步^測原理而達成;此原理的關係式係 λ)2+(α-。該同步檢測係藉由參考頻 率之非線性混波,來偵測調頻無線電訊號之方法。 將樣本之表面置放至該縱向反應曲線之線性區間, 高度的變化會造成顯著信號差異。該信號強度及該樣本之 縱向位移間之關係,係接近如第三圖所示的曲線,該曲線 之最大值與該檢測顯微鏡物鏡焦平面高度相符。雖然該信 號在焦平面處最強,但在焦平面處信號強度對於樣本縱向 位移之微分值係為零。故,於此處該光切片信號對於樣本 位移係不敏感。更具體而言,當信號光由樣本表面而來, 8 200842319 置放該樣本至焦點並無法取得局縱向解析度。調整^本之 高度以致該表面位於縱向反應曲線之線性斜率區間,亦$ 位於如第三圖所示之矩形方框内,該樣本之縱向位移對信 ,強度產生一差動改變。在該區間内,該信號強度對表^ 高度之微小變化非常敏感,因此縱向解析度可以被大幅的 增加。此高度測量原理與差動共焦顯微術7相似,而差動 共焦顯微術更進一步的細節已於美國專利第5,8〇4,813號 春 中揭露,其内容係全部整合至本說明書中作為參考。 明參閱弟一圖(b) ’係弟一圖(a)之差動光切片干涉顯 微術(DOSIM)系統之縱向反應曲線之線性區間示意圖。^ 此’該套適(fitting)直線之斜率⑻係l〇3 。在本發明 中,校正高度-信號強度反應曲線後可達到奈米等級的深 度解析度。此方法已在在固態8及生物樣本9上證實盆可 性。 … 本發明中,透明薄膜之折射率及厚度係使用下述步 驟計算出。在此,假設該透明薄膜暴露於在法線方向之單 ⑩ 色光照明下’將法布里-伯羅(Fabry-Perot)干涉效應列入計 算’一反射信號可由下述關係取得: 八 02,^〇〇C 2 〇c/ +^2ejS +K^~j5 ) 0 、1 + + 俯—75 + k|2 卜212 夕 ,方程式1 其中係量測到之光強度,五〇及/〇係入射電場及光強度, ~及巧分別代表電場在空氣/薄膜及薄膜/基板界面之反射係 數:外72^ = 471^/;^,„2與j代表該薄膜之折射率及厚度, 々是入射光在空氣中的波長。在本實施例中,薄膜厚度d 9 200842319 必須小於顯微物鏡之焦深,而从〇可由 〇2)ϋ'2+'3),=式而传· =,《如3係空氣與基板之折射率。讀^可在量測 刖另外測得,故在以下的推導中視為已知。 當該薄膜置放人光切片顯微鏡之縱向反應曲線之線 、、品間捋’反射仏號大小由前述所示之方程式1轉變為 述: 一
1DOSIM (n,d)〇c E〇e J(〇t 00 \ + ψ2β~β hT7;2 +ψ2ΤλΤβ]δ +r*r,T}Te^J5 +\r2\2T2 ^ + r;r;ej5 +rir2ej5 ^ 方程式3
J 其中’ 7\與72係電場社氣/細及賊/基板界面上,由 上述之光切片合成孔徑所造成之等效穿透係數(effective transmission coefflcient),而r =作+(42)^ 間’ D與Γ2可由下列關係式表示: ___ 方程式4 r2=VaLz-+(l-A»] 方程式 5 其中三a係第二圖作)中線性反應曲線之斜率,而係相 對於第二圖(b)之初始位移輛之基板表面位置。Γ2式中之 項係為了對透明薄膜下方之基板影像的垂直位 矛夕做修正。在擷取影像時同時記錄壓電轉移器(ρζτ)之垂 直位置,就可得出縱向反應曲線線性區圖,如第二圖(b) 200842319 所示。由線性區圖中可算出值及《值。如此,方程式3 中僅剩下n2與d值未知。 參數/¾與ί/,即折射率與厚度,可由對具有上述方 程式3形式之兩獨立方程式求解而得。該兩獨立之方程式 可藉由當薄膜樣本置放於沿光轴的數個位置時所獲得的 數個影像而求得1Q。在一較簡單的實施例中,可以取沿光學 軸上兩個位置的兩個影像,亦即取得兩個z心值。在一具 • 體實施例中,將位於一沿光軸位置取得之一多重影像的平 均值作為方程式3的一個/历皿量測值,可以用以增加訊 旒_雜訊比。在一較佳實施例中,每一垂直位置係使用9 個影像之平均值。在此,由該壓電轉移器(ρζτ)垂直平台 所&供之兩不同位置之垂直位移(vertical 〇饱技)係綱奈 米。最後,該屯與d值即可由數值方法解該兩方程式後取 得。 本發明具體實施例之差動光切片干涉顯微鏡 (DOSIM)系統及其方法具有許多優點。舉例而言,可量測 ⑩ i積於石夕(Si)上之12微米寬二氧化石夕(Si〇2)躲⑽⑽ 的折射率與厚度。第四圖(a)係利用本發明之差動光切片 干涉顯微鏡(DOSIM)量測一由矽基板長出之12微米二氧 化石夕條紋之地形(t〇p〇graphy)示意圖。在此,事先藉由 Mikropac公司所製型號SpecEI-2〇〇〇_VIS之傳統橢圓儀量 到的矽基板之折射率巧為3 947_〇〇26j (量測波長為6〇〇 nm) ° 第四圖(b)係利用第二圖(a)之差動光切片干涉顯微 鏡(D〇SIM)與原子力顯微鏡(AFM)量測由石夕基板長出之 11 200842319 一氧化矽條紋之橫截面比較圖。 Γ近3 T微米’其與使用原子力顯微鏡量:之結it: 之=果而並; =動糾化__SIM)。^卜 同石夕基板上塗布二氧化罐〇2)之其他區 U折射率係U68,而根據本發明量測二氧化邦㈣
射率係M65 士麵。差動光切片干涉顯微 鏡(DOSIM)i測主要之誤差來源係影像的雜訊;一般係數 位電荷,合器(CCD)相機之喊的雜訊-雜訊比大約為 200 ’這在叶异厚度時,將會產生大約之不確定性,而 在叶异折射率時會有大約01%之不確定性。 本發明之另一具體實施例中,本發明之差動光切片 干涉顯微鏡(DOSIM)糸統及其方法,係由具有較低折射性 之基板來施行,例如一薄膜樣本由一玻璃(折射率係丨·514) 上鑛有氧化銦錫(indium-tin-oxide,ΙΤΟ)所製成。第五圖⑻ 係由本發明之差動光切片干涉顯微鏡(D〇SIM)及方法量 測鍍在玻璃基板上之氧化銦錫(ITO)薄膜之地形圖。第五 圖(b)係利用第二圖(a)之差動光切片干涉顯微鏡(D〇SIM) 與原子力顯微鏡(AFM)量測此氧化銦錫(ITO)薄膜之橫戴 面比較圖。在此,差動光切片干涉顯微鏡(DOSIM)系統量 測之折射率及厚度分別為1·79 ± 0.018及60.3nm。相對 地,利用橢圓儀所量測之折射率及厚度分別為1.816及 58.1 nm。在此實施例中,差動光切片干涉顯微鏡(DOSIM) 之橫向解析度達次微米,可允許獲得該氧化錮錫(ITO)薄 12 200842319 f面粗财之數值,此功能在傳統橢圓儀是無法作到 的。在此’差動光切片干涉顯織(DOSIM)及原子力顯微 鏡(AFM)量測該氧化銦錫(IT〇)薄膜之粗健分別為⑷ nm 及 ±2 nm 〇 當使用干涉術於厚膜量測時,避免2?1相位反覆 (phase-wrapping)混淆是基本的前提。因此,本發明利用差 動,切片干频微鏡(D〇SIM)純來制—塗布於石夕上 且厚度300 nm之二氧化石夕(Si〇2)薄膜(此厚度將造成 =)之折料及厚度。在此量财改用—具有G 4數值孔 徑(NA)之20料酿魏鱗到―較大的聚焦深度。 第六圖⑻係利用本發明之差動光切片 (D〇SIM)量測-由石夕基板長出之姻啦二氧化石夕薄= 地形圖。在此,祕體上_之橫向解析度可賴^微 米。由於橫向解析度較大,量測厚度之比較係盘一 kla
Tencor,Alpha-Step IQ之探針式表面測繪儀所得的結果, 而不是原子力顯微鏡。 第六圖(b)係利用本發明之差動光切 (D〇SIM)與探針式表面測賴量測二氧切薄‘。 面比較圖。在此’由差動光切片干涉顯微鏡(D〇s系 所量測之《與禮分別為M55 ± _2及317 8 ± 〇 6聰。 如第六圖(b)所示,由本發明所述之差動光 ,SIM)系統所量測之厚度也與探針式表面測繪= 罝測之值一致;而利用橢圓儀所量測該二氧 與㈣平均值為1.456及辦譲。此量測結果顯 差動光切片干涉顯微鏡(D〇SI_統及其方法能^供 13 200842319 正確的膜厚,而不會有2对目位反覆混淆之情況。 j艮據本發明之方法包括下列步驟,一具有光切片能 力之光學系統,例如共焦切片顯微鏡、非掃描廣視野光學 則顯微鏡,或其它可取得—光學切片縱向反應曲線之影 像處理ϋ。該光學纽係藉由—具有高數值孔徑(NA)之光 學元件用以收集由薄膜樣本反射的光。在此,橫向解析度 可以估算為0·61;1/ΝΑ,該;I係照明光之波長。而具有一高 φ 數值孔徑之光學元件係可為一顯微鏡物鏡、一夫瑞奈波域 板(Fresnel zone plate)、一漸變折射率透鏡(graded-index lens)或其它具有高數值孔徑之光學元件之其中一種。 根據本發明之方法,該光學系統用一窄頻帶光源 (narrow_band light source),在此,該光源之頻寬必須要夠 窄,以致由薄膜上方或下方界面測量的之反射光能產生干 涉。換s之,光源的頻寬必須夠窄以致光之相干長度 (coherence length)大於薄膜可能的最厚厚度。該相干長度 係由λ2/Δλ所定義,其中人係照明光之中心波長,从係照明光 ⑩ 之頻寬。此外,該窄頻帶光源可用一雷射,或使用單光儀 或干涉濾光鏡由白光光源選出,或使用其他具有窄頻帶之 發光元件。 該待量測之薄膜置放於該光學切片縱向反應曲線之 線性區間。在該區間内,薄膜的位置、薄膜及其基板之折 射率及由薄膜上方與下方界面之干涉效應決定了反射光 之強度。 當樣本置放於該線性區間,一光學偵測器用以記錄 位於線性區間樣本之反射光強度。在此,該檢測可點對點 200842319 ==藉士由一單一偵測器’或藉由-陣列偵測器形 ^ 像來達成。該光學偵測器係可為—光電二極 icot电倍增管(ΡΜΤ) 一光電二極鱗列、1荷輕合器 :儀;互補金屬氧化半導趙(CMO獅器,或其它 算該⑽之厚度及折料,至少在縱向反應 权線性區陳行兩個量測,以取得兩個或更多之獨立 2度方程式。在此’藉由前述兩個縱向反應曲線之線性 ^間之量測而獲得之兩_更多之獨立強度的方程式,可 個,於線性區間之量測,而另一個則建立位於共焦平 =之罝測而達成,該共好面即縱向反應曲線之頂端。 =外’該_倾雜關之量耻可峨執行在縱向反 應曲線線性區間之兩個不同的位置。此外,當光源可提供 極化光時,可藉由取得絲的兩财_極化特徵以執行 縱向反應曲線線性區間之兩量測,藉此亦有可能取得兩個 或更多之獨立強度的方程式;或者,藉由取得光源之兩個 不同的相位特徵可以執行該縱向反應曲線之線性區間的 兩個量測。 狄*接著,利用數值方法解兩個或多個強度方程式來計 异該薄膜之厚度歧折射率"需了解的是,根據本發明 之方法所量狀該厚度及折射率的精確度係由量測強度 之信號-雜訊比所決定。 ^本發明之方法及該差動光切片干涉顯微鏡(dosim) 系統允許_量_透_膜之折射率及厚度,而本發明 之具體實施例允許在法線方向使用—顯微物鏡作為一探 15 200842319 該^線方向即縣直該薄膜表面緯度之方向。在實施 供水’:向解析度在可見光譜區間可以輕§地達到小於1 、二解析度。比較傳統之橢圓儀與本發明差動光切片干 =員微鏡(d0sim)系統及其方法,在應nm二氧化石夕薄 外之折射率及厚度間之差異係分別為0.2%及u nm。此 ,對一鍍在玻璃基板上之氧化銦錫(IT〇)薄膜,本發明 之方法與系統可取得一正確的量測。 差動光切片干涉顯微鏡(DOSIM)系統可以建立於一 =光學賴鏡上,故本伽之方法及純在生產線上能 ^艮各易地達雜裝配置。此外,如果在自光光源上安裝 一組不同波長的窄解渡光仏,可將本發明之方法及差 =光切片干涉顯微鏡(D〇SIM)系統發展成為—適用 九多種薄膜特徵之光譜診斷工具。 t因此,雖然本發明已揭露較佳實施態樣之基本且新 病之特徵,但需了解的是’熟習該項技術者在不脫離本發 明之精神下可進行各種變化與改變,例如,所有元件及) ^步驟之結合’只要實質上以相_方法、具有相同的功 月匕且達成實質上相同之結果,皆可被使用。此外,需確切 的是,本發明所揭示的任何結構及/或元件及/或方法步^ 及/或描述皆可整合至其他已揭露或建議的實施態樣中所 描,的設計選擇。為此,本發明之精神係如后述之申請專 利範圍所述。 16 200842319 【國式簡單說明】 弟一圖係差動共焦顯微鏡糸統之一實施例示意圖。 第二圖(a)係本發明之差動光切片干涉顯微鏡(d〇sim) 系統概要示意圖。 弟二圖(b)係第二圖⑻之差動光切片干涉顯微鏡 (DOSIM)糸統之縱向反應曲線線性區間示意圖。 弟二圖係訊號強度與光切片顯微鏡上樣本縱向位移之 ^ 關係圖,其中的方框標示線性斜率區間。 弟四圖⑻係第二圖⑻差動光切片干涉顯微鏡(D〇幻μ) 系統量測一由矽基板長出之12微米寬之二氧化矽條紋之 地形圖。 弟四圖(b)係第二圖⑻差動光切片干涉顯微鏡(D〇幻μ) 系統與原子力顯微鏡(AFM)量測一由矽基板長出之二氧 化矽條紋之橫截面比較圖。 第五圖⑷係由第二圖⑷差動光切片干涉顯微鏡 (OOSIM)系統量測鐘在玻離基板上之氧化錮錫(itq)薄膜 之地形圖。 第五圖(b)係第二圖⑻差動光切片干涉顯微鏡(D〇SIM) 系統與原子力顯微鏡(AFM)量測氧化銦錫(ιτο)薄膜之橫 戴面比較圖。 ’、 弟六圖⑻係第二圖⑻差動光切片干涉顯微鏡(DQ幻μ) 系統量測一由矽基板長出之300 nm二氧化矽薄膜之地形 圖。 第六圖(b)係第二圖⑻差動光切片干涉顯微鏡(D〇幻μ) 系統與表面測繪儀量測二氧化矽薄膜之橫戴面比較圖。 17 200842319
【主要元件符號對照說明】 1 光源 2 擴束器 3 偏光分光器 4 四分波片(第一圖) 4 干涉濾光片(第二圖) 5 聚焦裝置(第一圖) 5 單方向柵狀圖樣(第二圖) 6 壓電轉移器(PZT) 8 電腦控制二轴機械轉換平台 9 聚焦裝置 10 針孔 11 光學偵測器 12 信號放大器 13 類比數位轉換器 14 電腦 15 CCD照相機 18 200842319 【參考文獻】 K. M. A. Azzam and N. M. Bashara, Ellipsometry and Polarized (North-Hollan4 Amsterdam^ 1987)· A.-H. Liu, P. C. Wayner, Jr.? and J. L. Plawsky, !lImage scanning ellipsometry for measuring nonunifomi film thickness profiles," Appl· Opt 33,1223-1229 (1994).
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Claims (1)
- 200842319 十、申請專利範圍: 膜以決定該薄膜之折射率(w)及厚度 L 一種用於測量一透明薄 («0之方法,係包括: 置測該透明薄膜以取得一光切片縱向反應曲線; 置放該透明薄膜於該光切片縱向反應曲線之線性區間; 執行在該光切片縱向反應曲線之線性區間至少兩個量 測’以取得兩個或多個獨立強度關係;及根據該獨立強度關係計算該透明薄膜之折射率及厚度。 2·如申請專利範圍第1項所述之方法,其中一光學系統係用以 達成光切片。 3·如申請專利範圍第2項所述之方法,其中光切片包括是一掃 描共焦顯微鏡及一非掃描廣視野光切片顯微鏡其中一種。 4·如申請專利範圍第2項所述之方法,其中該光學系統藉由使 用一具有高數值孔徑(NA)之光學元件用以收集由該透明薄 膜之反射光。 5.如申請專利範圍第4項所述之方法,其中該光學元件之橫向 解析度係接近0·61λ/ΝΑ,其中該λ係照明光之波長。 6·如申請專利範圍第5項所述之方法,其中該光學元件係物 鏡、夫瑞奈波域板(Fresnd Z〇ne plate)及漸變折射率透鏡 (graded-index lens)其中之一種0 7·如申請專利範圍第2項所述之方法,其中該光學系統使用一 窄頻帶光源。 8·如申請專利範圍第7項所述之方法,其中該光源之頻寬係足 夠窄以致由該透明薄膜上方及下方界面之反射光能夠產生 干涉。 21 200842319 9· Ϊ 7項賴之方法,其巾飾紅頻寬係足 制㈣光之相干長度大_透_膜可能之最厚 =請3範圍第9項所述之方法,其中峨 } 綠明光之中^波長,而Δλ係該照明光之頻寬。 11·—如申請=範㈣7摘述之方法,其找輸帶光源係 Ρ射或❹單域或干賴光鏡自白光光源選取出之一 乍頻帶。 12·^申請專概目帛1摘叙枝,料縱向反應曲線之 線性區間内透明薄膜之反射光強度由至少—透明薄膜位 置、該透明薄酿其基板之折射率,與該透明賴之上方及 下方界面干涉效應所決定。 13. 如申料·_ i橋述之方法,其巾該置放步驟包括 -記錄反射光強度之倾,該步_當該透明薄膜置於該線 性區間時,藉由一光學偵測器記錄反射光強度。 14. 如申請專利顧第13項所述之方法,其中該記錄包括至少 點對點測量該反射光之強度。 1巧申請專利範圍第Μ項所述之方法,其中該測量係藉由一 單-债測器達成或藉由使用-陣列偵測器形成一影像來達 成。 16·如申請專利範圍第13項所述之方法,其中該光學彳貞測器係 一光電二極體、一光電倍增管(ΡΜΤ)、一光電二極體陣列、 電荷耦合器(CCD)及一互補金屬氧化半導體(CM〇s)攝影器 其中一種。 17,如申請專利範圍第丨項所述之方法,其中該執行步驟包括 22 200842319 於縱向反應曲線之線性區門逢 之共焦平面上建立另!_=建立—蝴,及缝向反應曲線 18.如申請專職圍第17項所述之綠,其中該縱向反應 之焦點係該曲線之峰端。 線 19存/^驗測,—透㈣取蚁該薄膜之折射铜及其厚 二(二:光學系統,其中該系統係設置以執行一儲存於一;莫組 之程式碼進行下列步驟: 、量測該透明薄膜以取得一光切片縱向反應曲線; 置放該光學薄膜於該光則縱向反應曲線之線性區間; 執行在該光切片縱向反應曲線之線性區間至少兩個 測,以取得兩個或多個獨立強度關係;及 根據該獨立強度關係計算該薄膜之折射率及厚度。 2〇·如申請專利範圍第19項所述之祕,其巾該光學系 成光切。 21·如申明專利範圍弟20項所述之系統,其中該光切片包括一 掃描共焦顯微鏡及一非掃描廣視野光切片顯微鏡其中一種。 22·如申請專利範圍第2〇項所述之系統,其中該光學系統藉由 使用一具有高數值孔徑(ΝΑ)之光學元件用以量測由該薄膜 之光反射。 、 23·如申請專利範圍第22項所述之系統,其中該光學元件之橫 向解析度係接近0·61λ/ΝΑ,其中該λ係照明光之波長。 24·如申請專利範圍第23項所述之系統,其中該光學元件係顯 微鏡物鏡、夫瑞奈波域板(Fresnel zone plate)及漸變折射率透鏡 (graded-index lens)其中'一種0 25.如申請專利範圍第2〇項所述之系統,其中該光學系統包括 23 200842319 一窄頻帶光源 26. 如申請專利範圍第25項所述之系統,其中該窄頻帶光源之 帶寬係足夠窄以致由該透明薄膜上方及下 射光產生干涉。 27. 如申請專利範圍第25項所述之系統,其中 帶寬係足夠窄以致該照明光之相干長度大於該透可 能之最厚厚度。 、、28·,申請專利範圍第27項所述之系統,其中其中相干長度係 λ2/Δλ,λ係照明光之中心波長,而Δλ係該照明光之頻寬。 29·如申請專利範圍第25項所述之系統,其中該窄頻帶光源係 一雷射或使用單光儀或干涉濾光鏡自白光光源選 窄頻帶。 30·如申请專利範圍第19項所述之系統,其中縱向反應曲線之 線性區間内透明薄膜之反射光強度由至少一透明薄膜位 置、該透明薄膜與其基板之折射率,與該透明薄膜之上方及 下方界面干涉效應所決定。 31·如申請專利範圍19項所述之系統,其中該光學薄膜於縱向 反應曲線之線性區間之置放包括《—反射光強度之記錄,該記 錄係當該薄膜置於該線性區間時,藉由一光學偵測器記錄反 射光強度。 32·如申請專利範圍第31項所述之系統,其中該記錄包括至少 點對點測量該反射光之強度。 33·如申請專利範圍第32項所述之系統,其中該系統包括一單 一偵測器及一偵測器陣列其中一種。 34·如申請專利範圍第31項所述之系統,其中該光學偵測器係 24 200842319 一光電二極體、一光電倍增管(PMT)、一陣列光電二極體、 電荷耦合器(CCD)及一互補金屬氧化半導體(CM〇s)攝影器 其中一種。 35·如申請專利範圍第19項所述之系統,其中該執行包括於縱 向反應曲線之線性區間建立一量測,及於縱向反應曲線之共 焦平面建立另一量測。 36.如申請專利範圍第35項所述之系統,其中該縱向反應曲線之焦點係該曲線之峰端。 37·-種縣測量-光學薄顧決定該薄膜之折料⑻及 度(而之方法,其包括: 八 量測該光學,膜以取得一光切片縱向反應曲線; 置,該光學薄膜於該光切片縱向反應曲線之線性區間; 執盯在該光切片縱向反應曲線之線性區間至少兩 測,以取得兩個或多個獨立參數;及 根據該獨立參數計算闕狀㈣率及厚度。 见如申請專利範圍第37項所述之方法,其中該獨立 括一極化及相位關係其中一種。 你七 25
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