TW201512644A - 光學檢測方法及其系統 - Google Patents

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Fu-Cheng Yang
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Abstract

本揭露提供一種光學檢測系統。 在光學檢測系統中，電子計算機控制控制器在不同入射角度及/或不同入射光波長之下，繞著光軸旋轉偏振裝置、相位補償裝置和檢偏器之至少二者的旋轉角度，使得在不同入射角度及/或不同入射光波長之下所對應的第一影像的強度等於零。電子計算機更紀錄第一影像的強度等於零時，偏振裝置、檢偏器與相位補償裝置之至少二者相對於光軸的旋轉角度，以及第二影像在不同入射光波長及/或不同入射角度下之強度，藉以得到代表第二影像之強度的一立體曲面圖以及第二影像的一最大強度，最大強度對應於一最大灰階值。

Description

光學檢測方法及其系統
本揭露關於一種光學檢測方法及其系統。
多晶矽(poly-silicon)是一種由微小矽晶粒所組成的材料。多晶矽通常需要以高於900℃的溫度退火而形成。但是玻璃的形變溫度僅650℃，因此在半導體製造產業中，通常使用雷射光束照射於玻璃基板上的非晶矽(amorphous-silicon)，當非晶矽吸收雷射的能量後，非晶矽會轉變成為多晶矽。因為上述處理過程都是在玻璃的形變溫度以下完成，所以這種製造多晶矽的方法適用於一般玻璃基板。依此方法所製造的多晶矽即稱為低溫多晶矽(Low temperature poly-silicon；LTPS)。由於多晶矽的載子遷移率大於非晶矽的載子遷移率，所以使用LTPS製造的薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)具有高亮度、高解析度以及低耗能之優點。
然而，雷射有時會有功率不穩定的現象，造成玻璃基板上的晶粒大小不一致，使得多晶矽薄膜不均勻。習知自動光學檢測方法(automatic optical inspection；AOI)是利用橢圓偏振技術(ellipsometry)來檢測薄膜的厚度。橢圓偏振技術可分為光譜式橢圓偏振技術以及影像式橢圓偏振技術。光譜式橢圓偏振技術使用寬頻譜光源，其係量測 LTPS在結晶前(非晶矽)和不同結晶程度下(多晶矽)的折射率，並藉由折射率的變異得知薄膜的結晶特性；然而，光譜式橢圓偏振技術的檢測範圍僅為檢測光的光點直徑(spot size)，若要得到薄膜的全部資訊(平面資訊)需要再搭配二維移動平台進行二維掃描，如此會造成掃描時間過久；且光譜式橢圓偏振技術的影像對比度不佳。此外，目前的影像式橢圓偏振技術是顯微鏡式架構，其檢測範圍(或影像視野；FOV)受限於很小的區域。此外，目前習知的橢圓偏振技術均沒有樣品分類之功能，無法提供產線即時的檢測。
因此，有鑑於上述問題，本揭露提供一種光學檢測方法與其系統，用於檢測薄膜的均勻性並提供對比度較佳的影像。本揭露亦提供一種光學檢測方法與其裝置，用於樣品分類。
本揭露提供一種光學檢測方法，用於檢測薄膜之均勻性，其中薄膜包含第一材料與第二材料，光學檢測方法包括以下步驟：(1)使用光源產生之光線來照射薄膜，使用光偵測器來收集自薄膜反射之光線，並根據光偵測器收集到之光線的強度來形成對應於第一材料之第一影像以及對應於第二材料之第二影像；(2)在光源與薄膜之間的光軸中設置偏振裝置，偏振裝置將光源產生之光線極化為P偏振波與S偏振波；(3)在薄膜與光偵測器之間的光軸中設置檢偏器；(4)在其中一個光軸中設置相位補償裝置，相位補償裝置補償第一材料或第二材料所導致之P 偏振波與S偏振波之間的相位偏移；(5)設定光源之入射光波長為一第一入射光波長，並在多個入射角度，繞著光軸旋轉偏振裝置、檢偏器與相位補償裝置之至少二者，使得對應於入射角度之每一者的第一影像的強度等於零；(6)紀錄第一影像的強度等於零時，偏振裝置、檢偏器與相位補償裝置之至少二者相對於光軸的旋轉角度，以及第二影像在第一入射光波長及等入射角度下之強度；(7)改變光源之入射光波長為另一入射光波長，並在該等入射角度下，繞著光軸旋轉偏振裝置、檢偏器與相位補償裝置之至少二者，使得對應於入射角度之每一者的第一影像的強度等於零；(8)紀錄第一影像的強度等於零時，偏振裝置、檢偏器與相位補償裝置之至少二者相對於光軸的旋轉角度，以及在該等旋轉角度下，第二影像之強度；以及(9)重複步驟(7)與(8)，以得到不同入射光波長和該等入射角度下第二影像之強度的立體曲面圖，以及第二影像的一最大強度，其中最大強度對應於一最大灰階值。
本揭露提供一種光學檢測系統，用於檢測薄膜之均勻性，其中薄膜包含一第一材料與一第二材料，光學檢測系統包括：光源、偏振裝置、相位補償裝置、光偵測器、檢偏器，以及電子計算機。光源產生光線來照射該薄膜。偏振裝置設置於光源與薄膜之間的光軸中，將光源產生之光線極化為P偏振波與S偏振波。相位補償裝置設置於偏振裝置與薄膜之間的光軸中，相位補償裝置補償第一材料與第二材料所導致之P偏振波與S偏振波之間的相位 偏移。光偵測器接收自薄膜反射之光線的強度來形成對應於第一材料之第一影像以及對應於第二材料之第二影像，並分別將第一影像和第二影像轉換為相應之電子訊號。檢偏器設置於薄膜與光偵測器之間的光軸中。控制器接收一組控制訊號，並發出相應之調整訊號以調整偏振裝置、相位補償裝置和檢偏器之至少二者的旋轉角度，以及光源之入射角度與入射光波長；電子計算機耦接於該光偵測器與該控制器之間，輸出該組控制訊號，用以控制控制器在不同入射角度及/或不同入射光波長之下，繞著光軸旋轉偏振裝置、相位補償裝置和檢偏器之至少二者的旋轉角度，使得在不同入射角度及/或不同入射光波長之下所對應的第一影像的強度等於零。電子計算機更紀錄第一影像的強度等於零時，偏振裝置、檢偏器與相位補償裝置之至少二者相對於光軸的旋轉角度，以及第二影像之複數強度，藉以得到代表第二影像之強度的一立體曲面圖以及第二影像的一最大強度，最大強度對應於一最大灰階值。
1‧‧‧光學檢測系統
2‧‧‧控制器
3‧‧‧電子計算機
10‧‧‧光源
12‧‧‧樣品
14‧‧‧光偵測器
16‧‧‧偏振裝置
18‧‧‧檢偏器
20‧‧‧相位補償裝置
22‧‧‧成像透鏡
λM‧‧‧入射光波長
ΦN‧‧‧入射角度
elec‧‧‧電子訊號
ctrl‧‧‧控制訊號
adj‧‧‧調整訊號
‧‧‧法線
ST1~STN‧‧‧標準樣品
T1‧‧‧第一材料
T2‧‧‧第二材料
g1(Φ1,λ1)、g2(Φ1,λ1)、g1(Φ2,λ1)、g2(Φ1~ΦN,λ1)、 g2(Φ1~ΦN,λ2)、g2(Φ1~ΦN,λ1-λm)‧‧‧電子訊號
P1、P2、C1、C2‧‧‧旋轉角度
本揭露之實施例現在將參照所附示意圖式來更詳細敘述，其中：第1圖是本揭露實施例之光學檢測系統的示意圖。
第2A圖顯示本揭露實施例之樣品的顯微影像。
第2B圖為本揭露實施例之樣品的簡化示意圖，用於說明本揭露之光學檢測方法。
第3圖為本揭露實施例之光學檢測方法的流程圖。
第4A圖為第3圖中步驟S100的細部流程圖，用於說明本揭露改善影像對比度之方法。
第4B圖為第3圖中步驟S200與S300的流程圖，用於說明本揭露半定量分析薄膜之方法。
第4C圖為本揭露實施例之對照表，用於說明影像強度、雷射退火功率以及載子遷移率之對應關係。以及 第5圖為本揭露實施例之第二影像在不同入射光波長和不同入射角度下之強度的立體曲面圖。
本揭露將搭配所附圖式說明如下。
當相關技術的詳細描述能避免非必要地混淆本發明的主題事項時，其描述將被省略。此外，下列術語，其定義考慮本揭露的功能，這取決於使用者的意圖或司法判例時，術語可能會被改變。因此，基於本說明書的全部公開內容，每個術語的含義應當被解釋。
第1圖是本揭露之光學檢測系統1的示意圖。在一實施例中，光學檢測系統1包括光源10、樣品12，以及光偵測器14。第2A圖顯示本揭露實施例樣品12的顯微影像。如第2A圖所示，樣品12為經過雷射退火之非晶矽薄膜，其包括第一材料T1(陰影部分)和第二材料T2(其他部分)。參考第1圖，光源10產生未偏振的(例如，圓形偏振)光線，以入射角度ΦN入射至樣品12，然後光偵測器14接收經樣品12反射後之光線，其中N=1~n，且N為正整數。 當光學檢測系統1具有相同組態時，由於第一材料和第二材料的光學特性不同，所以光偵測器14接收到不同強度的反射光線並形成對應於第一材料之第一影像以及對應於第二材料之第二影像。此外，光偵測器14分別將第一影像和第二影像轉換為相應之(複數)電子訊號。在本實施例中，光源10為寬頻譜面形光源，其入射光波長λM的範圍為250-840奈米(nm)，其中M=1~m，m為正整數。在本實施例中，光偵測器為電荷耦合元件陣列(CCD array)或互補式金屬氧化物半導體陣列(CMOS array)，且更包括用於準直光線之成像透鏡(imaging lens)。
在本實施例中，光學檢測系統1更包括偏振裝置16、檢偏器18，以及相位補償裝置20。偏振裝置16設置於光源10與樣品12之間的光軸中，並將未偏振的光線線性極化為P偏振波和S偏振波，其中P偏振波代表光線之電場振動方向平行入射面，S偏振波代表光線之電場振動方向垂直入射面。檢偏器18設置於樣品12與光偵測器14之間的光軸中。如第1圖所示，相位補償裝置20設置於偏振裝置16和樣品12之間，用於補償第一材料或第二材料所導致之P偏振波和S偏振波之間的相位偏移。在其他實施例中，相位補償裝置20設置於樣品12與檢偏器18之間。光學檢測系統1之偏振裝置16、相位補償裝置20，以及檢偏器20能夠繞著光軸旋轉，用以補償P偏振波和S偏振波之間的相位差。
在本實施例中，光學檢測系統1更包括控制器 2，以及電子計算機3。電子計算機3耦接於光偵測器14，電子計算機3設定或改變光源10之入射光波長及入射角度，並且紀錄偏振裝置16、相位補償裝置20，以及檢偏器18繞著光軸旋轉的旋轉角度。此外，電子計算機3接收並紀錄光偵測器14產生之代表第一影像和第二影像之強度的(複數)電子訊號elec，並產生相應之(複數)控制訊號ctrl。控制器2耦接於電子計算機3和光源10之間，控制器2接收電子計算機3產生之相應控制訊號，並發出相應之調整訊號adj以調整光源10之入射角度ΦN與入射光波長λM，得到第二影像的強度立體曲面圖以及第二影像的最大強度，其中最大強度對應於最大灰階值g2M。在第1圖中，雖然本實施例並未圖式控制器2耦接於偏振裝置16、相位補償裝置20，以及檢偏器18，但是在本揭露其他實施例中，控制器2耦接於偏振裝置16、相位補償裝置20，以及檢偏器18。
第2B圖為樣品12的簡化示意圖，用於說明本揭露之光學檢測方法。參考第2B圖，樣品12包括第一材料T1以及第二材料T2。在本實施例中，第一材料T1代表非晶矽，第二材料T2代表多晶矽。如前述，舉例而言，入射光以入射角度Φn和入射光波長λm射入樣品12之後，由於入射光部分照射第一材料T1，部分照射第二材料T2，所以光偵測器14的成像陣列能夠分別接收到來自第一材料T1和第二材料T2的反射光線。藉由分別量測經第一材料T1反射後P偏振波rP和反射後S偏振波rS的比值rP/rS| S1， 以及量測經第二材料T2反射後P偏振波rP和反射後S偏振波rS的比值rP/rS| S2，吾人能得知第一材料T1和第二材料T2在入射角度Φn和入射光波長λm下的兩個橢偏參數Ψ T1(Φ n ,λ m )；△ S1(Φ n ,λ m )以及Ψ T2(Φ n ,λ m )；△ S2(Φ n ,λ m )，其中反射後的比例關係可以下列方程式表示： 其中tan(ΨT1)和tan(ΨT2)分別表示經第一材料T1和第二材料T2反射後振幅比，△T1和△T2分別表示經第一材料T1和第二材料T2反射後相位差。適當假設偏振光遇介質反射時遵循之物理模型，可以得知第一材料T1和第二材料T2所代表之瓊斯矩陣(Jones Matrix)。為了簡化說明，在本文中不再贅述。
接著，參考第1圖，光源10產生之光線依序通過偏振裝置16和相位補償裝置20，然後經過樣品12(即第一材料T1和第二材料T2)反射之後，再通過檢偏器18，即為進入光偵測裝置14的光線。在本文中，假設光線為完全極化(fully polarized)且通過成像透鏡22之後不產生強度衰減和相位變化。因此，將代表光源10產生之光線資訊的瓊斯矩陣依序乘上通過之光學元件的瓊斯矩陣，即可得到進入光偵測器14之光線資訊的瓊斯矩陣。具體來說，將代表光源10產生之光線的電場瓊斯矩陣[S]2×1，依序矩陣左乘 代表偏振裝置16的瓊斯矩陣[P]2×2、代表相位補償裝置20的瓊斯矩陣[C]2×2、代表第一材料T1和第二材料T2的瓊斯矩陣[T1]2×2和[T2]2×2，以及代表檢偏器18的瓊斯矩陣[A]2×2，即可得到代表進入光偵測裝置14之光線的電場瓊斯矩陣[D1]2×1和[D2]2×1。上述過程以下列方程式表示：[A]2×2[T1]2×2[C]2×2[P]2×2[S]2×1=[D1]2×1
[A]2×2[T2]2×2[C]2×2[P]2×2[S]2×1=[D2]2×1其中，Ex和Ey表示光源產生之光線之電場振幅的x分量和y分量，δx和δy表示光源產生之光線之電場相位的x分量和y分量，i 2=-1。
第3圖係為本揭露光學檢測方法之一概要流程圖。首先，於步驟S100中，不同入射光波長與不同入射角度下，取得第二材料的影像強度(即第二影像的強度)，藉以建立一立體曲面圖並找出該等影像強度之一最大者(即影像最大強度)。舉例而言，電子計算機3會輸出控制訊號ctrl，控制控制器2在不同入射角度(Φ1~ΦN)及/或不同入射光波長(λ1-λm)之下，繞著光軸旋轉偏振裝置16、相位補償裝置20和檢偏器18之至少二者的旋轉角度，使得在不同入射角度及/或不同入射光波長之下所對應的第一影像的強度等於零。電子計算機3更會紀錄第一影像的強度等於零時，偏振裝置16、檢偏器20與相位補償裝置18之至少二者相對於光軸的旋轉角度，以及第二影像在不同入射光波長及/或不同入射角度下之複數強度，藉以得到代表第二 影像之強度的一立體曲面圖以及第二影像的一最大強度。在某些實施例中，第二影像之最大強度係對應於一最大灰階值。在步驟S200中，根據影像最大強度所對應之條件，設定光學檢測系統1並對複數標準樣品量測，以建立一對照表。於步驟S300中，在影像最大強度所對應之條件下，對一待測樣品進行量測，並根據該對照表進行分類。須注意的是，步驟S100、S200與S300之細部動作將後續於第4A圖與第4B圖中加以說明。
第4A圖為第3圖中步驟S100的細部流程圖，用於說明本揭露改善影像對比度之方法。在步驟S10，設定光源10之入射光波長(λm)與入射角度(Φn)為第一入射光波長(λ1)與第一入射角度(Φ1)，並繞著光軸旋轉偏振裝置16、檢偏器18與相位補償裝置20之至少二者，使得第一影像的強度等於零。在本實施例中，電子計算機3設定光源10之入射光波長與入射角度為第一入射光波長λ1與第一入射角度Φ1，並且吾人以手動方式繞著光軸旋轉偏振裝置16和相位補償裝置20，使得代表第一影像之強度的電子訊號g1(Φ1,λ1)表示第一影像的強度等於零。在其他實施例中，控制器2接收來自電子計算機3的控制訊號ctrl，並產生調整訊號adj來旋轉偏振裝置16、檢偏器18與相位補償裝置20之至少二者，使得代表第一影像之強度的電子訊號g1(Φ1,λ1)表示第一影像的強度等於零。
在步驟S2，紀錄偏振裝置16、檢偏器20與相位補償裝置18之上述至少二者相對於光軸的旋轉角度。在 本實施例中，電子計算機3紀錄偏振裝置16和相位補償裝置20相對於光軸的旋轉角度P1和C1，但並非以此為限。在其他實施例中，當旋轉的光學元件是偏振裝置16和檢偏器18，或是檢偏器18和相位補償裝置20時，電子計算機3紀錄偏振裝置16和檢偏器18相對於光軸的旋轉角度，或是檢偏器18和相位補償裝置20相對於光軸的旋轉角度。
在步驟S3，紀錄在上述旋轉角度下，第二影像在第一入射光波長與第一入射角度下之強度。在本實施例中，電子計算機3紀錄在旋轉角度P1和C1下，代表第二影像在第一入射光波長λ1與第一入射角度Φ1下之強度的電子訊號g2(Φ1,λ1)。
在步驟S4，改變光源10之入射角度為另一入射角度，並繞著光軸旋轉偏振裝置16、檢偏器18與相位補償裝置20之至少二者，使得第一影像的強度等於零。在本實施例中，控制器2接收電子計算機3產生之控制訊號ctrl並產生相應之調整訊號adj，用以改變光源10之入射角度為第二入射角度Φ2，並且吾人以手動方式繞著光軸旋轉偏振裝置16和相位補償裝置20，使得代表第一影像之強度的電子訊號g1(Φ2,λ1)表示第一影像的強度等於零。在其他實施例中，控制器2接收來自電子計算機3的控制訊號ctrl，並產生調整訊號adj來旋轉偏振裝置16、檢偏器18與相位補償裝置20之至少二者，使得代表第一影像之強度的電子訊號g1(Φ2,λ1)表示第一影像的強度等於零。
在步驟S5，紀錄偏振裝置16、檢偏器18與相 位補償裝置20之上述至少二者相對於光軸的旋轉角度。在本實施例中，電子計算機3紀錄偏振裝置16和相位補償裝置20相對於光軸的旋轉角度P2和C2，但並非以此為限。在其他實施例中，電子計算機紀錄偏振裝置16和檢偏器18相對於光軸的旋轉角度，或是檢偏器18和相位補償裝置20相對於光軸的旋轉角度。
在步驟S6，紀錄在上述旋轉角度下，第二影像在第一入射光波長與另一入射角度下之強度。在本實施例中，電子計算機3紀錄在旋轉角度P2和C2下，代表第二影像在第一入射光波長λ1與第二入射角度Φ2下之強度的電子訊號g2(Φ2,λ1)。
在步驟S7，重複上述改變光源10之入射角度的步驟，得到第二影像在第一入射光波長及不同入射角度下之強度。在本實施例中，計算機3重複步驟S4至步驟S6，得到代表第二影像在第一入射光波長λ1及不同入射角度下之強度的電子訊號g2(Φ1~ΦN,λ1)。
在步驟S8，改變光源10之入射光波長為另一入射光波長，並重複上述改變光源10之入射角度的步驟，得到第二影像在第二入射光波長及不同入射角度下之強度。在本實施例中，計算機3改變光源10之入射光波長為第二入射光波長λ2，並重複步驟S7，得到表第二影像在第二入射光波長λ2及不同入射角度下之強度的電子訊號g2(Φ1~ΦN,λ2)。
在步驟S9，在光學檢測系統的操作範圍內，重 複改變光源10之入射光波長和入射角度的步驟，得到第二影像在不同入射光波長和不同入射角度下之強度的立體曲面圖，以及第二影像之最大強度。在本實施例中，計算機3重複步驟S8，藉此在電子計算機3中得到代表第二影像在不同入射光波長和不同入射角度下之強度之電子訊號g2(Φ1~ΦN,λ1-λm)的立體曲面圖(參考第5圖)，以及代表第二影像最大強度之電子訊號g2M。在某些實施例中，第二影像之強度係以灰階值來表示，而代表第二影像最大強度之電子訊號g2M對應於最大灰階值。
參考第4B圖，第4B圖為第3圖中步驟S200與S300的細部流程圖，用於說明本揭露半定量分析薄膜之方法。在某些實施例中，步驟S200包括步驟S10與S11，而步驟S300包括步驟S12與S13，但不限定於此。在步驟S10，基於第二影像之最大強度所對應之入射光角度、入射波長以及旋轉角度，量測複數標準樣品，得到該等標準樣品之複數影像的相應複數強度，其中該等標準樣品代表在不同退火條件下得到之樣品。在本實施例中，基於第二影像的最大強度之電子訊號g2M所對應之入射光角度、入射波長以及旋轉角度，電子計算機3量測複數標準樣品ST1~STN，得到標準樣品ST1~STN之複數影像的相應複數強度，其中該等標準樣品代表在不同退火條件下得到之樣品。
在步驟S11，根據標準樣品ST1~STN所相應之影像的強度，建立一對照表，其中對照表代表該等標準樣 品之該等影像的相應該等強度、該等標準樣品之雷射退火功率，以及該等標準樣品之載子遷移率三者之間的對應關係。參考第4c圖，在本實施例中，電子計算機3紀錄標準樣品ST1~STN之影像的相應強度，並藉以建立對照表(Look-up Table，LUT)，其中對照表代表標準樣品ST1~STN之影像的相應強度、標準樣品ST1~STN之雷射退火功率，以及標準樣品ST1~STN之載子遷移率三者之間的對應關係。在本實施例中，影像強度的單位為任意單位(a.u.)，在其他實施例中，影像強度可以灰階(Gray level)表示之。
在步驟S12，基於第二影像之最大強度所對應之入射光角度、入射波長以及旋轉角度，量測一待測樣品，以得到待測樣品之影像的強度。在本實施例中，基於第二影像的最大強度之電子訊號g2M所對應之入射光角度、入射波長以及旋轉角度，電子計算機3量測待測樣品，得到代表待測樣品之影像之強度的電子訊號。
最後，在步驟S13中，根據對照表，將待測樣品進行分類。在本實施例中，吾人能在電子計算機3建立的對照表之中找到代表待測樣品之影像之強度、待測樣品之雷射退火功率，以及待測樣品之載子遷移率三者關係的欄位，以對待測樣品進行分類。舉例而言，參考第4c圖，吾人可根據載子遷移率的數值，將標準樣品分為A~D四級，其中A級表示遷移率大於150cm2/Vs，B級表示遷移率介於100-150cm2/Vs，C級表示遷移率介於50-100cm2/Vs，且D級表示遷移率小於50cm2/Vs。為了讓 生產之LTPS的品質維持一致，當待測樣品被分類為B、C、D三級時，便淘汰該待測樣品，僅保留A級的待測樣品。吾人亦可將最大的影像強度設為檢查門檻，當影像強度小於1,150a.u.時，便可知用於退火之雷射其功率已經改變，必須加以調整。
在相同入射光波長和入射角度下，藉由繞著光軸旋轉偏振裝置、檢偏器與相位補償裝置之至少二者，使得第一影像的強度為零；紀錄在上述旋轉角度下第二影像的強度；重覆改變入射角度的步驟，得到在第一入射光波長和不同入射角度下之第二影像的強度；接著，改變入射光波長為第二入射光波長，並重複改變入射角度的步驟，得到在第二入射光波長和不同入射角度下之第二影像的強度；最後，重複改變入射光波長和入射角度的步驟，得到第二影像的強度立體曲面圖和第二影像的最大強度。在改變入射光波長和入射角度的過程中，藉由讓第一影像的強度等於零並同時測量相同組態下第二影像的強度，本揭露提供一種光學檢測方法及其系統，能夠改善影像對比度。
本揭露提供之光學檢測方法及其系統，更包括使用第二影像最大強度對應之入射角度、入射光波長以及旋轉角度，量測複數標準樣品，得到上述標準樣品相應之影像的強度，其中上述標準樣品代表使用不同雷射退火功率所得之樣品；建立一對照表，其中，對照表表示上述標準樣品相應之影像之強度、標準樣品相應之雷射退火之功率與標準樣品相應之遷移率三者之間的對應關係；使用最 大灰階值對應之入射角度、入射光波長以及旋轉角度，量測一待測樣品，得到待測樣品之影像的強度；以及根據該對照表，將待測樣品進行分類。在得知光學檢測系統之最大對比度的組態之後，藉由在電子計算機裡內建標準樣品之對照表，本揭露提供一種光學檢測方法及其系統，能夠即時針對待測樣品進行分類。
本揭露光學檢測系統之光學元件的組態為偏振裝置/相位補償裝置/樣品/檢偏器(PCTA)，但並非以此為限。在其他實施例中，本揭露光學檢測系統之光學元件的組態為偏振裝置/樣品/檢偏器(PTA)、偏振裝置/相位補償裝置/樣品/相位補償裝置/檢偏器(PCTCA)，或是本揭露光學檢測系統之光學元件的等效組態。
本揭露較佳實施例已由說明書搭配所附圖式揭露如上，本領域具有通常知識者應能知悉，在不脫離本發明及申請專利範圍揭露之範疇及精神的前提下，當能作些許變動、增刪及替換。此外，本揭露申請專利範圍揭示之方法步驟僅用於說明本揭露之光學檢測方法，並非用於限定該方法之步驟次序，本領域具有通常知識者應能知悉，在不脫離本發明及申請專利範圍揭露之範疇及精神的前提下，本揭露申請專利範圍揭示之方法步驟當能作些許變動、增刪及替換。
1‧‧‧光學檢測系統
2‧‧‧控制器
3‧‧‧電子計算機
10‧‧‧光源
12‧‧‧樣品
14‧‧‧光偵測器
16‧‧‧偏振裝置
18‧‧‧檢偏器
20‧‧‧相位補償裝置
22‧‧‧成像透鏡
‧‧‧法線
adj‧‧‧調整訊號
ΦN‧‧‧入射角度
elec‧‧‧電子訊號
ctrl‧‧‧控制訊號

Claims (7)

  1. 一種光學檢測方法，用於檢測一薄膜，其中該薄膜包含一第一材料與一第二材料，該光學檢測方法包括以下步驟：(1)使用一光源產生之光線來照射該薄膜，使用一光偵測器來收集自該薄膜反射之光線，並根據該光偵測器收集到之光線的強度來形成對應於該第一材料之一第一影像以及對應於該第二材料之一第二影像；(2)在該光源與該薄膜之間的光軸中設置一偏振裝置，該偏振裝置將該光源產生之光線極化為一P偏振波與一S偏振波；(3)在該薄膜與該光偵測器之間的光軸中設置一檢偏器；(4)在其中一個該等光軸中設置一相位補償裝置，該相位補償裝置補償該第一材料或該第二材料所導致之該P偏振波與該S偏振波之間的相位偏移；(5)設定該光源之入射光波長為一第一入射光波長，並在多個入射角度，繞著該等光軸旋轉該偏振裝置、該檢偏器與該相位補償裝置之至少二者，使得對應於該等入射角度之每一者的該第一影像的強度等於零；(6)紀錄該第一影像的強度等於零時，該偏振裝置、該檢偏器與該相位補償裝置之該等至少二者相對於該等光軸的該等旋轉角度，以及該第二影像在該第一入射光波長及該等入射角度下之強度； (7)改變該光源之入射光波長為另一入射光波長，並在該等入射角度下，繞著該等光軸旋轉該偏振裝置、該檢偏器與該相位補償裝置之至少二者，使得對應於該等入射角度之每一者的該第一影像的強度等於零；(8)紀錄該第一影像的強度等於零時，該偏振裝置、該檢偏器與該相位補償裝置之該等至少二者相對於該等光軸的該等旋轉角度，以及在該等旋轉角度下，該第二影像之強度；以及(9)重複步驟(7)與(8)，以得到不同入射光波長和該等入射角度下該第二影像之強度的立體曲面圖，以及該第二影像的一最大強度，其中該最大強度對應於一最大灰階值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學檢測方法，更包括：基於該第二影像之該最大強度對應之入射角度、入射光波長以及旋轉角度，量測複數標準樣品，得到該等標準樣品之複數影像的相應複數強度，其中該等標準樣品代表使用不同雷射退火功率所得之薄膜；建立一對照表，其中，該對照表表示該等標準樣品相應之該等影像的相應該等強度、該等標準樣品雷射退火之功率，以及該等標準樣品之載子遷移率三者之間的對應關係；基於該第二影像之該最大強度對應之入射角度、入射光波長以及旋轉角度，量測一待測樣品，得到該待測樣品之影像的強度；以及 根據該對照表，將該待測樣品進行分類。
  3. 一種光學檢測系統，用於檢測一薄膜，其中該薄膜包含一第一材料與一第二材料，該光學檢測系統包括：一光源，該光源產生光線來照射該薄膜；一偏振裝置，該偏振裝置設置於該光源與該薄膜之間的光軸中，該偏振裝置將該光源產生之光線極化為一P偏振波與一S偏振波；一相位補償裝置，該相位補償裝置設置於該偏振裝置與該薄膜之間的光軸中，該相位補償裝置補償該第一材料與該第二材料所導致之該P偏振波與該S偏振波之間的相位偏移；一光偵測器，該光偵測器接收自該薄膜反射之光線的強度來形成對應於該第一材料之一第一影像以及對應於該第二材料之一第二影像，並分別將該第一影像和該第二影像轉換為相應之電子訊號；一檢偏器，該檢偏器設置於該薄膜與該光偵測器之間的光軸中；一控制器，該控制器接收一組控制訊號，並發出相應之調整訊號以調整該偏振裝置、該相位補償裝置和該檢偏器之至少二者的旋轉角度以及該光源之入射角度與入射光波長；一電子計算機，該電子計算機耦接於該光偵測器與該控制器之間，該電子計算機輸出該組控制訊號，控制該控制器在不同入射角度及/或不同入射光波長之下，繞著該等 光軸旋轉該偏振裝置、該相位補償裝置和該檢偏器之至少二者的旋轉角度，使得在該不同入射角度及/或該不同入射光波長之下所對應的該第一影像的強度等於零；其中該電子計算機更紀錄該第一影像的該等強度等於零時，該偏振裝置、該檢偏器與該相位補償裝置之該等至少二者相對於該等光軸的該等旋轉角度，以及該第二影像之複數強度，藉以得到代表該第二影像之該等強度的一立體曲面圖以及該第二影像的一最大強度，該最大強度對應於一最大灰階值。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之光學檢測系統，其中：該光學檢測系統基於該第二影像之該最大強度對應之入射角度、入射光波長以及旋轉角度，量測複數標準樣品，並得到該等標準樣品相應之複數影像的相應複數強度，其中該等標準樣品代表使用不同雷射退火功率所得之薄膜；該電子計算機建立一對照表，其中，該對照表表示該等標準樣品相應之該等影像的相應該等強度、該等標準樣品之雷射退火之功率，以及該等標準樣品之遷移率三者之間的對應關係；該光學檢測系統基於該第二影像之該最大強度對應之入射角度、入射光波長以及旋轉角度之下，光學檢測系統量測一待測樣品，並得到該待測樣品之影像的強度；以及該電子計算機根據該對照表，將該待測樣品進行分類。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之光學檢測系統，其中該光源為一寬頻譜面形光源。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之光學檢測系統，其中該光偵測器更包括一成像透鏡。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之光學檢測系統，其中該光偵測器為一電荷耦合元件陣列或一互補式金屬氧化物半導體陣列。
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