TW202001241A - 超聲波顯微鏡及用於載送聲脈波轉換器的托架 - Google Patents

超聲波顯微鏡及用於載送聲脈波轉換器的托架 Download PDF

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馬丁 伯克勒爾
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馬丁 因德雷爾
馬庫斯 黑爾曼
塔加拿 吉瑞克里辛
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Abstract

本發明有關用於檢查物體的超聲波顯微鏡，包含物體固持件，用於將物體固持在目標區域中；掃描頭；第一轉換器，藉由掃描頭所支撐，且建構成沿著發射方向發射第一聲脈波，並將第一聲脈波聚焦於焦點中，以偵測從物體射出之第二聲脈波，並輸出表示藉由第一轉換器所偵測的第二聲脈波之第一偵測信號；第一致動器，建構成相對掃描頭沿著實質上平行於發射方向之垂直方向運動第一轉換器；及控制器，建構成基於第一偵測信號控制第一致動器。再者，本發明有關用於在浸沒液體內載送超聲波顯微鏡的聲脈波轉換器之托架。

Description

超聲波顯微鏡及用於載送聲脈波轉換器的托架
本發明有關用於檢查物體、尤其是用於檢查半導體結構的超聲波顯微鏡。再者，本發明有關用於承載超聲波顯微鏡之聲脈波轉換器的托架。
超聲波顯微鏡用於諸如材料和裝置等物體之非破壞性檢查。由於具有非破壞性檢查的能力，此超聲波顯微鏡有利地應用於品質監控、可靠性研究、最佳化和故障分析之領域。例如，在半導體製造中，超聲波顯微鏡用於檢查已完成和部分處理的半導體裝置。可偵測物體之剝離、空隙、裂縫或夾雜物，並藉由使用此超聲波顯微鏡判定物體的機械性質。
藉由使用超聲波顯微鏡檢查物體，可藉由將聲脈波、尤其是超聲波脈波引導至物體並分析藉由物體所反射及／或透射通過物體之聲脈波來施行。此分析的基礎是聲脈波在物體之每一聲學界面處被部分反射和部分透射的物理現象。因此，包含複數不同材料層之物體，由引導至於物體上的單個聲脈波產生複數反射脈波。複數反射聲脈波藉由聲轉換器所偵測，聲轉換器輸出表示反射聲脈波強度之時域信號。基於複數反射脈波中的每一個相對引導至物體上之脈波的時間延遲，可決定物體內之材料層的深度。再者，基於反射聲脈波之強度，可推導出材料的類型，由此可判定物體中之缺陷。
本發明之目的是提供能夠盡可能快地以高精確度檢查物體之超聲波顯微鏡。待檢查的物體可為材料和裝置，尤其是晶圓、封裝件、部件或使用半導體材料所製成之裝置。物體的表面幾何形狀相對於物體之尺寸可為不均勻的。
根據本發明之態樣，用於檢查物體的超聲波顯微鏡包含：一物體固持件，其建構成將該物體固持在一目標區域中；一掃描頭，可相對該目標區域運動；一第一轉換器，藉由該掃描頭所支撐，其中該第一轉換器建構成沿著發射方向發射第一聲脈波並將第一聲脈波聚焦於一焦點中，且其中第一轉換器更建構成偵測從物體射出的第二聲脈波，並輸出表示藉由第一轉換器所偵測之第二聲脈波的第一偵測信號。
根據此態樣，掃描頭支撐第一轉換器。藉由相對該目標區域而移動該掃描頭，第一轉換器亦相對該目標區域加以移動。
第一轉換器建構成沿著該發射方向發射第一聲脈波，尤其是超聲波脈波，由此第一聲脈波引導至該目標區域中之該物體上。將第一聲脈波聚焦在該焦點上，且該物體可相對該焦點放置，以致該物體的感興趣位置與該焦點重合。
第一轉換器更建構成於第一聲脈波引導至物體上時偵測從物體射出之第二聲脈波。第一轉換器更建構成從偵測到的聲脈波生成藉由第一轉換器所輸出之第一偵測信號。例如，第一偵測信號可為表示第二聲脈波的時間相依強度之時域信號。
根據一實施例，超聲波顯微鏡更包含第一致動器，其建構成相對掃描頭沿著垂直方向移動第一轉換器，該垂直方向實質上平行於該發射方向；及一控制器，建構成基於第一偵測信號控制第一轉換器藉由第一致動器所提供的相對該掃描頭之垂直移動。
第一致動器建構成沿著該垂直方向相對掃描頭移動第一轉換器。藉此焦點亦沿著垂直方向相對掃描頭運動。因此，焦點可藉由第一致動器沿著垂直方向平移，其中第一致動器沿著垂直方向相對掃描頭移動第一轉換器。控制器建構成基於第一偵測信號，亦即基於在第一聲脈波引導至物體時從物體射出的第二聲脈波，控制第一轉換器藉由第一致動器所提供之相對掃描頭的垂直運動。因此，焦點可基於第一偵測信號相對物體並相對掃描頭定位。
根據實施例，控制器更建構成藉由第一轉換器控制第一聲脈波之放射，基於第一偵測信號決定表示第一轉換器及物體之間的距離之距離值，及基於所決定的距離值控制第一轉換器相對藉由第一致動器所提供之掃描頭的垂直運動。譬如，基於從第一轉換器至物體之第一聲脈波的其中一者之飛行時間（time of flight）、及基於藉由從物體至第一轉換器的一個第一聲脈波所生成之第二聲脈波的飛行時間，可藉由控制器計算第一轉換器及物體之間的距離。該計算可利用諸如空氣或浸沒液體等中之聲速的參數。
根據此實施例，控制器建構為造成第一轉換器發射第一聲脈波。因此，控制器控制第一轉換器發射第一聲脈波之定時。再者，控制器建構成於第一聲脈波引導至物體上之後從第一轉換器獲得第一偵測信號。因此，控制器可建構成決定從物體射出的第二聲脈波抵達第一轉換器之定時。基於第一聲脈波的發射和第二聲脈波之接收的定時，控制器可建構成計算第一轉換器和物體之間的距離，尤其是決定第一轉換器和半導體結構中的複數材料層之間的距離。基於所決定之距離值，控制器可控制第一轉換器藉由第一致動器所提供的相對掃描頭之垂直運動，以致焦點相對該物體定位在期望位置。
譬如，控制器可建構成基於所決定的距離值控制第一轉換器藉由第一致動器所提供之相對掃描頭的垂直運動，以致第一轉換器和物體之間的距離接近預定之工作距離。
例如，控制器可建構成控制第一轉換器藉由第一致動器所提供的相對掃描頭之垂直運動，以致在掃描頭相對目標區域運動第一轉換器時，於第一轉換器和物體之間維持預定的工作距離。作為特別之範例，控制器可建構成控制第一轉換器藉由第一致動器所提供的相對掃描頭之垂直運動，以致在掃描頭相對目標區域運動第一轉換器時，於第一轉換器和物體的表面之間維持預定的工作距離。
根據另一實施例，控制器可建構成基於所決定之距離值，決定表示焦點與物體的感興趣位置之間的距離之散焦值，並基於所述散焦值控制第一轉換器藉由第一致動器所提供的相對掃描頭之垂直運動。
例如，物體的複數感興趣位置可藉由使用者界定為坐落在物體表面下方的預定距離處。如上所述，第一轉換器和物體表面之間的距離可藉由控制器所決定。因此，控制器可建構成基於使用者界定之預定距離及該距離值來決定物體與自第一轉換器起的感興趣位置之距離。再者，焦距亦可用於控制器，亦即藉由第一轉換器所生成的焦點與第一轉換器本身之間的距離。基於這些資料，控制器可建構成決定表示在焦點與物體的感興趣位置之間的距離之散焦值。因此，控制器可基於散焦值控制第一轉換器藉由第一致動器所提供的相對掃描頭之垂直運動，以致焦點接近感興趣的位置／與感興趣之位置一致。
根據進一步實施例，超聲波顯微鏡更包含掃描頭定位裝置，其建構成在橫向平面中相對物體固持件運動所述掃描頭，所述橫向平面實質上正交於垂直方向。
根據此實施例，掃描頭可藉由掃描頭定位裝置在橫向平面中相對目標區域運動。這允許控制器藉由相對目標區域運動掃描頭來掃描物體，同時使用第一轉換器分析物體。
根據另一實施例，控制器包含類比電路，其建構成基於第一偵測信號施行第一轉換器藉由第一致動器所提供的相對掃描頭之垂直運動的控制。藉此，可在高速以藉由信號處理所造成之最小延遲來施行第一轉換器相對掃描頭的垂直運動。因此，可於高速掃描物體(亦即，當第一轉換器輸出第一偵測信號時，掃描頭相對於物體運動至複數位置)，同時第一聲脈波由於第一轉換器相對掃描頭之垂直運動的高速控制而保持適當地聚焦。
根據另一實施例，控制器包含用於施行在此中所揭示之諸多操作的數位電路。
根據另一實施例，控制器更建構成基於第一偵測信號決定物體之高度輪廓，其中「高度輪廓」指示物體在垂直方向中與一或更多橫向方向相依的程度。例如，在建構成基於第一偵測信號決定表示第一轉換器和物體之間的距離之距離值的超聲波顯微鏡中，控制器可建構成基於距離值決定第一轉換器之參考系統中的高度輪廓。第一轉換器之參考系統中的高度輪廓可進一步轉換成另一參考系統中之高度輪廓。例如，藉由進一步使用關於第一轉換器相對掃描頭的垂直位置之資訊，亦即關於第一轉換器在掃描頭的參考系統中之垂直位置的資訊，可將第一轉換器之參考系統中的高度輪廓轉變成掃描頭之參考系統。關於第一轉換器相對掃描頭的垂直位置之資訊可從藉由控制器提供至第一致動器的控制信號獲得，其中控制信號表示藉由第一致動器所施行之垂直運動。可選地或另外地，關於第一轉換器相對掃描頭的垂直位置之資訊可為藉由測量單元獲得，所述測量單元測量第一轉換器相對掃描頭的垂直位置並輸出對應之信號。
作為第一範例，控制器可建構成控制第一轉換器相對掃描頭的垂直運動。因此，在使用掃描頭定位裝置掃描物體期間，第一轉換器相對掃描頭之垂直位置可通過控制信號用於控制器。再者，於使用掃描頭定位裝置掃描物體期間，可如上所述決定第一轉換器和物體之間在垂直方向中的距離。基於掃描頭之垂直位置和第一轉換器與物體之間在垂直方向中的距離，控制器可決定掃描頭之參考系統和掃描頭定位裝置的參考系統中之物體的高度輪廓。
當作第二範例，控制器可建構成控制第一轉換器藉由第一致動器所提供之相對掃描頭的垂直運動，以致在第一轉換器和物體的表面之間維持預定工作距離，同時於橫向方向中掃描物體。在此範例中，物體表面和第一轉換器之間的距離實質上保持恆定(於預定工作距離之位準)，以致高度輪廓可直接從控制信號導出。
根據另一實施例，控制器更建構成控制掃描頭定位裝置，以致掃描頭定位在複數位置。每次掃描頭定位於複數位置的一位置時，控制器造成第一轉換器發射第一聲脈波之至少一者，以偵測第二聲脈波的至少一者並輸出第一偵測信號。控制器更建構成儲存與複數位置相關聯之第一偵測信號或從其導出的值，並基於一組儲存之第一偵測信號或從其導出的值來控制第一轉換器藉由第一致動器所提供之相對掃描頭的垂直運動。
根據此實施例，控制器建構成控制掃描頭定位裝置，以致掃描頭定位在複數位置。也就是說，控制器造成掃描頭定位裝置移動掃描頭，從而造成第一轉換器定位於複數位置。例如，可造成掃描頭定位裝置相對目標區域沿著諸如一或更多線之一路徑運動，以致可沿著所述路徑分析物體的複數位置。
在掃描頭之複數位置的每一位置處，控制器造成第一轉換器發射第一聲脈波之至少一者，以偵測第二聲脈波的至少一者並輸出第一偵測信號。也就是說，每當掃描頭定位於複數位置之一位置時，藉由將第一聲脈波的至少一者引導至物體並偵測從物體射出之第二聲脈波來分析物體的位置，由此第一偵測信號在掃描頭之複數位置的每一者處輸出至少一次。因此，於將掃描頭運動至複數位置／沿著所述路徑運動時，獲得複數第一偵測信號。
複數第一偵測信號或從其導出之值，諸如上述距離值或散焦值，藉由控制器而與掃描頭的複數位置相關聯(或與物體之複數位置相關聯)加以儲存。因此，用於掃描頭之複數位置的每一者(或用於物體之複數位置的每一者)，複數偵測信號或從其導出之值的其中一者可在記憶體中取得，用於控制第一致動器。
例如，可藉由上述程序已獲得第一偵測信號或從其導出之值，並將其儲存在用於掃描頭的第一組位置(或物體之第一組位置)的記憶體中。在將掃描頭運動至與掃描頭之第一組位置的每一位置不同(或與物體之第一組位置的每一位置不同)的第二位置之前，控制器可計算預測值，用以基於儲存在記憶體中的第一偵測信號或由其導出之值，控制第一轉換器藉由第一致動器所提供的相對掃描頭之垂直運動。因此，即使在將掃描頭運動至之前物體於該處可能尚未受分析之第二位置之前，可業已根據預測值控制第一致動器。藉此，在掃描頭運動至第二位置之前／於掃描頭運動至第二位置時，第一轉換器可帶入或接近預定工作距離，或散焦值可業已相當小。這減少當掃描物體時相對於物體適當地配置第一轉換器所需的時間量。
根據其中之另一實施例，為了決定用於控制掃描頭的第二位置用之第一致動器的預測值，可使用儲存在記憶體中之偵測信號或由其導出之值的子集。控制器可基於第二位置和與第一偵測信號／從其導出的值之其中一者相關聯的每個第一位置之間的距離來選擇子集。例如，子集可定義為包括與第一位置相關聯之第一偵測信號／從其導出的值，每個第一位置至該第二位置具有一段距離，此距離小於預定之臨限距離值。預定的臨限距離值可為小於1μm，尤其是小於100 nm、或小於10 nm。根據此實施例，先前在掃描頭之位置處獲得的第一偵測信號或從其導出之值用於控制第一致動器，掃描頭的位置接近接下來分析物體之第二位置處。為了決定預測值，可使用例如內插法、外推法等來處理子集。
例如，可首先粗略地掃描物體，由此可決定物體的粗略高度輪廓。然後，當精細掃描物體時，物體之粗略高度輪廓可用於控制第一轉換器藉由第一致動器所提供的相對掃描頭在垂直方向中之垂直運動。例如，可藉由控制器基於粗略高度輪廓，例如藉由使用內插法，在物體表面上的特定位置處決定用於物體高度之預測值。隨後，當運動掃描頭以將第一轉換器置於用以將第一聲脈波發射至特定地點的位置時，控制器可業已基於特定位置用之預測值將第一轉換器運動至垂直方向中的適當位置，以致當掃描頭抵達所述地點時，使第一聲脈波很好地聚焦。因此，可快速地掃描物體。
為了改善第一轉換器在垂直方向中之動態行為(亦即第一轉換器相對藉由第一致動器所提供的掃描頭之運動)，可提供補償第一轉換器的重量之重量補償裝置。例如，可提供磁性彈簧，其補償由於第一轉換器的重量而作用在第一致動器上之力量。藉著重量補償裝置，最小化藉由第一致動器所運動的有效質量，這導致第一轉換器之改進的動態行為。尤其是，與不使用重量補償裝置之案例相比，第一轉換器可更快地加速和減速。重量補償裝置的另一優點是第一轉換器之動態行為對於兩個垂直方向(向上和向下)實質上相同，並因此可簡化藉著第一致動器控制第一轉換器的動態行為。
根據另一實施例，超聲波顯微鏡更包含藉由掃描頭所支撐之第二轉換器，以致目標區域坐落在第一轉換器及第二轉換器之間，其中第二轉換器建構成偵測從物體射出的第二聲脈波，並輸出表示藉由第二轉換器所偵測之第二聲脈波的第二偵測信號。
根據此實施例，第一和第二轉換器設置於超聲波顯微鏡中，由此可藉由第一轉換器偵測從物體反射的第二聲脈波，反之傳輸通過物體的第二聲脈波可藉由第二轉換器所偵測。這允許更準確地檢查物體。
根據其中之另一實施例，超聲波顯微鏡可更包含第二致動器，其建構成沿著橫向方向相對掃描頭運動第一轉換器，所述橫向方向實質上正交於垂直方向，且其中控制器更建構成基於第二偵測信號控制第一轉換器藉由第二致動器所提供的相對掃描頭之橫向運動。
雖然上述第一致動器建構成沿著垂直方向相對掃描頭運動第一轉換器，但是第二致動器建構成沿著橫向方向相對掃描頭運動第一轉換器，所述橫向方向實質上正交於垂直方向，且尤其是正交於垂直方向。藉由在橫向方向中相對掃描頭運動第一轉換器，發射第一聲脈波的第一轉換器和偵測透過物體之第二聲脈波的第二轉換器可為沿藉橫向方向相對彼此對齊。例如，控制器可建構成基於第二偵測信號控制第一轉換器藉由第二致動器所提供的相對掃描頭之橫向運動，以致第二偵測信號的強度最大化。當第二偵測信號之強度最大化時，可假設藉由第一轉換器所生成的第一聲脈波之焦點與第二轉換器的焦點重合，用於在橫向方向中偵測第二聲脈波。這改善第二偵測信號之信噪比，且因此提高物體檢查的準確性。
附加地或替代地，控制器可建構成計算第二偵測信號之頻域表示，且基於第二偵測信號的頻域表示來控制第一轉換器藉由第二致動器所提供之相對掃描頭的橫向運動。尤其是，第二偵測信號之頻域幅度分佈和第二偵測信號的帶寬可為用於對齊之合適的數量，以致控制器可建構成基於第二偵測信號之頻域幅度分佈及／或第二偵測信號的帶寬，控制第一轉換器藉由第二致動器所提供之相對掃描頭的橫向運動。作為具體範例，可藉由在時域中使用第二偵測信號之強度來達成第一轉換器在橫向方向中相對第二轉換器的粗略對齊，反之可藉由使用第二偵測信號之頻域表示、第二偵測信號的頻域幅度分佈、和第二偵測信號之帶寬的至少一者來達成精細對齊。
根據其中之另一實施例，超聲波顯微鏡可更包含第三致動器，其建構成沿著垂直方向相對掃描頭而運動第二轉換器。因此，第二轉換器以及因此用於藉由第二轉換器偵測第二聲脈波的焦點可相對掃描頭而加以運動，且因此相對第一轉換器及其焦點沿著垂直方向藉著第三致動器而加以運動。因此，藉由第一轉換器所生成之焦點和藉由第二轉換器所生成的焦點可藉由控制器沿著垂直方向使之重合，所述控制器控制第二轉換器藉由第三致動器所提供之相對掃描頭的垂直運動。再者，第一轉換器和第二轉換器之間的垂直距離可藉由建構成控制第一和第三致動器之控制器所控制。
根據其中的實施例，第三致動器建構成基於第一偵測信號控制第二轉換器藉由第三致動器所提供之相對掃描頭的垂直運動。假設控制器亦建構成控制第一轉換器藉由第一致動器所提供的相對掃描頭之垂直運動，控制器可建構成基於第一偵測信號生成控制信號，用於控制第一轉換器相對藉由第一致動器所提供的掃描頭之垂直運動。例如，可生成控制信號，以致在掃描物體期間將物體和第一轉換器之間的垂直距離保持實質上恆定。控制器可使用第一偵測信號及／或由第一偵測信號所導出之控制信號，用於控制第二轉換器藉由第三致動器所提供的相對掃描頭之垂直運動。例如，在掃描物體期間，第一轉換器和第二轉換器之間的垂直距離可保持於預定值。例如，控制器可建構成基於第一偵測信號(及／或控制信號)分別控制藉由第一和第三致動器所提供之第一和第二轉換器的垂直運動，以致第一轉換器和第二轉換器之間的距離在掃描物體期間保持實質上恆定。當物體由至少一層所構成並略微彎曲時，這是尤其有用的。當控制器控制藉由第一致動器所提供之第一轉換器的垂直運動，以致第一聲脈波於物體之掃描期間保持聚焦在物體的表面上(或相對於物體之另一預定路徑)時，第一和第二轉換器之間的距離保持實質上恆定(藉由基於第一偵測信號或控制信號來控制第三轉換器)，以致第一和第二轉換器兩者之焦點在物體掃描期間實質上重合。
附加地或替代地，控制器可建構成基於第二偵測信號控制第二轉換器藉由第三致動器所提供的相對掃描頭之垂直運動。例如，控制器可建構成控制第三致動器，以致第二偵測信號的強度最大化。當第二偵測信號之強度最大化時，可假設藉由第一轉換器所生成的焦點和藉由第二轉換器所生成之焦點相對於垂直方向重合。因此，可改善第二偵測信號的信噪比，這改善物體之檢查的準確性。
附加地或替代地，控制器可建構成計算第二偵測信號之頻域表示，並基於第二偵測信號的頻域表示來控制第二轉換器藉由第三致動器所提供之相對掃描頭的垂直運動。尤其是，第二偵測信號之頻域幅度分佈和第二偵測信號的帶寬可為用於對齊之合適的數量，以致控制器可建構成基於第二偵測信號之頻域幅度分佈及／或第二偵測信號的帶寬，控制第二轉換器藉由第三致動器所提供之相對掃描頭的垂直運動。作為具體範例，可藉由在時域中使用第二偵測信號之強度來達成第一轉換器在垂直方向中相對第二轉換器的粗略對齊，反之可藉由使用第二偵測信號的頻域表示、第二偵測信號之頻域幅度分佈、和第二偵測信號的帶寬之至少一者來達成精細對齊。
根據另一實施例，超聲波顯微鏡更包含第四致動器，其建構成沿著垂直方向相對掃描頭移動物體固持件，且其中控制器更建構成控制第四致動器，以致物體可相對藉由第一致動器在垂直方向中所生成的焦點可變地定位。
根據此實施例，提供第四致動器，以相對掃描頭、並因此相對藉由第一轉換器所生成之第一聲脈波的焦點，運動物體固持件。於維持第一轉換器和第二轉換器相對彼此之定位、並因此維持藉由第一轉換器所生成的焦點和藉由第二轉換器所生成之焦點相對彼此的定位時，可使用第四致動器可變地設定藉由第一轉換器所生成之焦點相對物體的定位，所述第四致動器沿著垂直方向相對掃描頭運動物體固持件。因此，在維持第一轉換器和第二轉換器之對齊時，可使用第四致動器輕易地變更待分析物體的位置。這提供用於沿著垂直方向設定待分析物體之位置的有效方式，而沒有相對於第一和第二轉換器之控制的額外管理負擔。注意，待分析物體沿著橫向方向之位置亦可輕易地改變，同時藉由掃描頭定位裝置維持第一和第二轉換器的相對定位，所述掃描頭定位裝置建構成相對掃描頭沿著橫向方向運動第一和第二轉換器兩者。
根據另一實施例，掃描頭定位裝置建構成使掃描頭最多位移第一位移值，其中第二致動器建構成使第一轉換器相對掃描頭最多位移第二位移值，且其中第一位移值與第二位移值之比率為至少10，尤其是至少100、或至少1000。
根據此實施例，掃描頭定位裝置和第二致動器兩者建構成於橫向方向中施行運動。尤其是，掃描頭定位裝置建構成在橫向方向中相對目標區域運動掃描頭，反之第二致動器建構成於橫向方向中相對掃描頭運動第一轉換器。第一位移值遠大於第二位移值。因此，掃描頭定位裝置用於整個掃描頭相對物體的大位移，而第二致動器用於小位移、諸如第一和第二轉換器之對齊。
根據另一實施例，超聲波顯微鏡可更包含浸沒設備，其建構成在第一轉換器和物體之間提供浸沒液體的不間斷連接。在超聲波顯微鏡亦包含第二轉換器之實施例中，浸沒設備可更建構成在第二轉換器和物體之間提供浸沒液體的不間斷連接。
浸沒液體可為接近室溫、例如在20°C之液體。浸沒液體可包含水、油、液態金屬、和液態金屬合金的至少一者。
介於第一轉換器和物體以及第二轉換器和物體之間的浸沒液體之不間斷連接分別允許獲得用於生成相應的焦點之更大的數值孔徑，且如此改善解析度。
可使用不同種類之浸沒設備。例如，浸沒設備可包含射流生成裝置，其中射流生成裝置可建構成在第一轉換器和物體(目標區域)之間生成浸沒液體的第一不間斷射流及／或於第二轉換器和物體(目標區域)之間生成浸沒液體的第二不間斷射流。射流生成裝置可附接至掃描頭。雖然射流生成裝置增加超聲波顯微鏡之複雜性，但是如相關現有技術領域中已知的那樣，第一轉換器和第二轉換器都非必要在浸沒液體之浴槽內。於浸沒液體的浴槽內運動第一及／或第二轉換器通常會降低第一及／或第二轉換器相對物體運動之速率。再者，藉由避免在浸沒液體的浴槽中運動第一及／或第二轉換器的必要性，可避免流體阻力(曳力)之問題。
根據另一範例，浸沒設備可包含用於容納浸沒液體的容器。容器可填充有浸沒液體，以致目標區域部分地坐落在浸沒液體內。亦即，容器可填充有浸沒液體，以致目標區域中的物體部分地坐落於浸沒液體內。
於此範例中，假設第一轉換器坐落在目標區域上方的垂直方向中且第二轉換器坐落於目標區域下方之垂直方向中，第二轉換器所偵測的第二偵測脈波在藉由容器所限定之浸沒液體的浴槽中傳播。可藉由提供上述射流生成裝置來改善此範例，所述射流生成裝置建構成於第一轉換器和物體之間生成浸沒液體的第一不間斷射流。藉由進一步提供上述射流生成裝置可達成此範例之又進一步改良，所述射流生成裝置建構成在第二轉換器和物體之間生成浸沒液體的第二不間斷射流，由此可移除於第二轉換器和物體之間的微(空氣)氣泡。
根據另一射流範例，容器可填充浸沒液體，以致目標區域上方之第一轉換器至少部分地坐落在浸沒液體內，亦即於藉由容器所提供的浸沒液體浴槽內。根據此範例，不需要射流生成裝置，因為第一和第二轉換器兩者至少部分地坐落於容器所容納之浸沒液體內。然而，浸沒設備仍然可包含上述射流生成裝置，用於移除在第一及／或第二轉換器與物體之間的浸沒液體內之微(空氣)氣泡。
根據另一實施例，第一轉換器設置於目標區域上方。在此實施例的範例中，第一轉換器於垂直方向中設置在目標區域上方，且因此於可坐落在目標區域中之物體上方。垂直方向定義為實質上平行於第一聲脈波的發射方向之方向。然而，垂直方向亦可定義為實質上與超聲波顯微鏡的重力方向反平行之方向。
根據另一實施例，第一轉換器建構成發射第一聲脈波，以致第一聲脈波具有高於閾值頻率的聲頻，其中閾值頻率選自一組閾值頻率，且該組閾值頻率包含10 MHz和15 MHz。
根據本發明之另一態樣，提供用於在浸沒液體內承載超聲波顯微鏡的聲脈波轉換器之托架，其中托架包含待坐落於浸沒液體內的第一部分和待坐落在浸沒液體外側之第二部分，其中第一部分包含具有允許浸沒液體流經第一部分的開口之實心結構，其中第一值表示第一部分的橫截面中之開口的總面積，其中第二值表示第一部分之橫截面中的實心結構之總面積，且其中第一值與第二值的比率大於5、特別是大於10、更特別地是大於20。
上述托架可用於承載上面定義之超聲波顯微鏡的其中一者之聲脈波轉換器。例如，在上述超聲波顯微鏡的實施例中，其中第一轉換器在垂直方向坐落於目標區域上方，及第二轉換器在垂直方向坐落在目標區域下方，且一容器係加以提供且填充浸沒液體直至目標區域，當掃描頭相對目標區域運動時，第二轉換器在浸沒液體中運動。因此，曳力作用在第二轉換器和承載第二轉換器之托架上。也就是說，第二轉換器通過托架藉由掃描頭所支撐。由於托架的第一部分之實心結構中的開口，上述托架提供最小化的曳力。這些開口允許浸沒液體流經托架，尤其是經過托架之第一部分。因此，藉由上述托架結構使在浸沒液體內運動托架時作用於托架上的曳力最小化。因此，第二轉換器和托架可快速地運動經過浸沒液體，這允許快速檢查物體。
托架之第一部分的橫截面可具有至少10 cm的長度，尤其是至少30 cm，並且在橫截面中可具有不大於1 m之長度，尤其是不大於60 cm的長度。也就是說，托架之相當長的一側表示在橫截面中。尤其是，橫截面可為與用於使掃描頭相對目標區域運動之方向正交地配置。例如，假設藉由逐行掃描物體來檢查物體，選擇橫截面以致橫截面與線的方向正交。因此，當托架運動經過浸沒液體時，橫截面表示曳力作用在其上之托架的一面。
根據實施例，將托架之實心結構塑形，以致當第一部分於浸沒液體中運動時，實質上不產生升力及／或曳力。在超聲波顯微鏡的敘述之術語中，將實心結構塑形，以致當掃描頭於橫向方向中運動時，由於升力，沒有沿著垂直方向的力量作用在托架和第二轉換器上。
在下面敘述的示例性實施例中，功能和結構相似之部件盡可能用相似的參考數字標出。因此，為了了解特定實施例之個別部件的特徵，應參考其他實施例和本揭示內容之發明說明的敘述。
圖1說明用於檢查物體3之超聲波顯微鏡1的第一實施例。超聲波顯微鏡1包含建構成將物體3固持在目標區域7中之物體固持件5。超聲波顯微鏡1更包含可相對於目標區域7運動的掃描頭9。超聲波顯微鏡1更包含通過第一致動器13和第二致動器15藉由掃描頭9所支撐之第一轉換器11。第一轉換器11參考圖2更詳細地解說。
圖2概要地說明超聲波顯微鏡1與物體3的相互作用。第一轉換器11建構成發射第一聲脈波17(其藉由箭頭所概要地說明)。第一轉換器11沿著藉由表示第一聲脈波之箭頭的方向所表示之發射方向發射第一聲脈波17。再者，第一轉換器11將第一聲脈波17聚焦在藉由三角形形的尖端所描繪之焦點20中。
當第一聲脈波引導至物體3上時，第二聲脈波從物體3射出。從物體朝第一轉換器射出的第二聲脈波之範例藉由箭頭21所表示。此第二聲脈波可由物體所(部分地)反射。
第一轉換器11更建構成偵測從物體3射出的第二聲脈波。再者，第一轉換器11建構成輸出第一偵測信號S1，其表示藉由第一轉換器11所偵測之第二聲脈波。焦點20亦適用於第一轉換器的偵測區段。
再次參考圖1，第一致動器13建構成沿著箭頭所示之垂直方向23相對掃描頭9運動第一轉換器11。垂直方向實質上平行於第一聲脈波的發射方向。尤其是，在本範例中，垂直方向平行於第一聲脈波之發射方向。
第二致動器15建構成使第一轉換器11沿著藉由箭頭所指示的橫向方向25相對掃描頭9運動。橫向方向實質上正交於垂直方向。
超聲波顯微鏡1更包含藉由掃描頭9所支撐之第二轉換器27，以致目標區域7坐落在第一轉換器11及第二轉換器27之間。再次參照圖2，第二轉換器27建構成偵測從物體3朝第二轉換器27射出的第二聲脈波。經過物體3朝第二轉換器27傳輸之第二聲脈波的範例藉由箭頭29所表示。第二轉換器27更建構成輸出表示藉由第二轉換器27所偵測之第二聲脈波的第二偵測信號S2。第二轉換器提供用於偵測藉由三角形之尖端28所表示的焦點28。
再次參考圖1，第二轉換器27經由第三致動器31和托架33而藉由掃描頭9支撐。尤其是，第二轉換器27牢牢地連接至托架33，托架33本身經由第三致動器31而藉由掃描頭9支撐。第三致動器31建構成使第二轉換器27沿著垂直方向23相對掃描頭9運動。
超聲波顯微鏡1更包含浸沒設備35，其建構成於第一轉換器11和物體3之間提供浸沒液體37的不間斷連接。再者，浸沒設備35建構成在第二轉換器27和物體3之間提供浸沒液體37的不間斷連接。
浸沒裝置35包含用於容納浸沒液體37的容器39。容器39提供在其中裝盛浸沒液體37之容積。再者，建構和配置容器39，以致目標區域7和第二轉換器27坐落於所述體積內，並使得第一轉換器11至少部分地坐落在所述體積內。由於所述容積可用浸沒液體37填充，容器39在物體3和第一轉換器11之間提供不間斷的連接，且於物體3和第二轉換器27之間提供不間斷的連接。
超聲波顯微鏡1更包含建構成相對掃描頭9沿著垂直方向23運動物體固持件5之第四致動器41。藉著第四致動器41，物體3可相對第一轉換器11及第二轉換器27同時位移，這允許在垂直方向23中於物體內輕易地設定／改變焦點。
圖3說明超聲波顯微鏡1的部件之方塊圖。尤其是，圖3說明第一致動器13、第二致動器15、第三致動器31、和第四致動器41，它們連接至超聲波顯微鏡1的控制器43。再者，第一轉換器11及第二轉換器27連接至控制器43。控制器包含記憶體51。
超聲波顯微鏡1更包含連接至控制器43之掃描頭定位裝置45。掃描頭定位裝置建構成相對物體固持件5運動掃描頭9，並因此在實質上正交於垂直方向23的橫向平面中相對物體3運動掃描頭9。因此，所述橫向平面亦藉由圖1中之數字25所指示。為了簡化圖1的圖示，未說明掃描頭定位裝置45。然而，掃描頭定位裝置45建構成在橫向平面25中運動掃描頭9，並因此運動第一轉換器11和第二轉換器27。
再次參考圖1，掃描頭定位裝置45建構成使掃描頭9最多位移藉由距離D1所指示之第一位移值。第二致動器15建構成使第一轉換器11相對掃描頭9最多位移藉由距離D2所指示的第二位移值。第一位移值D1與第二位移值D2之比率可為例如至少10。也就是說，掃描頭定位裝置45可用於使第一轉換器11相對物體3位移一大量，反之第二致動器15可用於使第一轉換器11相對於物體3位移一少量。
下面更詳細地敘述控制器43的組構。控制器43建構成基於第一偵測信號S1控制第一致動器13。尤其是，參考圖2，控制器43可建構成使第一轉換器11發射第一聲脈波17。第一轉換器11和物體3（尤其是物體3的表面47）之間的距離H可為基於第一聲脈波從第一轉換器11至表面47之傳播時間、和(反射的)第二聲脈波從表面47至第一轉換器11之傳播時間所決定。也就是說，距離H可使用從第一轉換器11發射、在表面47處反射、並藉由第一轉換器11所偵測的聲脈波之飛行時間來決定。諸如聲速、敘述第一轉換器11和物體3之間的介質(例如，空氣或浸沒液體37)於聲速上之影響的參數、敘述物體3之材料對聲速的影響之參數等其他參數可儲存在記憶體51中並用於決定距離H。因此，控制器43可建構成決定表示距離H的距離值，且基於所決定之距離值控制第一致動器13。
尤其是，控制器43可建構成控制第一致動器13，以致第一轉換器11和物體3之間的距離H，尤其是第一轉換器11和物體3的表面47之間的距離，接近預定義之工作距離H0 。在圖2所說明的範例中，預定義之工作距離H0 等於第一轉換器11的焦距，亦即等於第一轉換器11和焦點20之間的距離。當要檢查物體3的表面47時可採用此設定，而特別分析標的物49可為坐落在表面47處。
由於控制器43建構成決定表示距離H之距離值，控制器亦可建構成控制第一致動器13，以相對掃描頭9運動第一轉換器11，並因此相對物體3運動，以致距離H接近預定義的工作距離H0 。
作為控制距離H接近預定義工作距離H0 之替代者，控制器可建構成基於所決定的距離值H來決定表示焦點20與物體3的感興趣位置之間的距離O之散焦值。在圖2所說明的範例中，感興趣之位置與物體3的表面47重合。然而，物體3內之其他位置亦可為感興趣的位置。
例如，控制器43可於記憶體51中儲存一表示第一轉換器11之焦距的值，亦即第一轉換器11和焦點20之間的距離。基於所述值和先前決定之距離值H，控制器可建構成決定表示距離O的散焦值，並基於所述散焦值控制第一致動器13。
參考圖4敘述控制器43之組構的更多細節。在圖4所說明之情況下，藉由第一轉換器11所生成的焦點20和第二轉換器27之焦點28於橫向方向25及垂直方向23中相對彼此位移。當兩個焦點重合時，獲得用於檢查物體3的最高準確性。為了使兩個焦點重合，控制器43可建構成基於藉由第二轉換器27所輸出之第二偵測信號S2來控制第二致動器15。如上所述，第二致動器15建構成相對掃描頭9在橫向方向25中運動第一轉換器11。因此，第二致動器15可運動第一轉換器11，並因此於橫向方向25中運動第一轉換器11的焦點20，以致最小化焦點20及28之間沿著橫向方向的位移。因此，控制器43可建構成控制第二致動器15，以致第一轉換器11沿著橫向方向25與第二轉換器27對齊。尤其是，這可通過以下方式達成：控制器43建構成控制第二致動器15，以致第二偵測信號S2之強度最大化。藉由最大化第二偵測信號S2的強度，最小化焦點20和28之間在橫向方向25中的位移。
再者，控制器43可建構成基於第二偵測信號S2控制第三致動器31，以便使焦點20和28之間在垂直方向23中的位移最小化。例如，這可通過以下方式達成：控制器43建構成控制第三致動器31，以致第二偵測信號S2之強度最大化。藉由最大化第二偵測信號S2的強度，最小化焦點20和28之間於垂直方向中的位移。
參考圖5，更詳細地解說第一轉換器11和第二轉換器27相對彼此之對齊以及如藉由控制器基於第二偵測信號S2所施行的焦點20和28相對彼此之對齊。
曲線G1T說明當第一轉換器11和第二轉換器27不良地對齊時，亦即當焦點20和28遠未重合時，第二偵測信號S2在時域中的示例性表示。曲線G1F顯示曲線G1T中所說明之信號的頻域表示。
曲線G2T說明當第一轉換器11和第二轉換器27普通對齊時，亦即當焦點20和28彼此接近（例如相隔100 μm）時，時域中的第二偵測信號S2之示例性表示。曲線G2F說明曲線G2T中所說明的信號的頻域表示。
曲線G3T說明當第一轉換器11和第二轉換器27良好地對齊時，亦即當焦點20和28實質上重合時，第二偵測信號S2於時域中之示例性表示。曲線G3F顯示曲線G3T中說明的信號之頻域表示。
時域(曲線G1T、G2T、G3T)中的第二偵測信號S2，尤其是其最大值、強度值等，可用作表示焦點20和28之對齊品質的量。然而，可能難以達成對數量之量化解釋，以致時域信號最佳用於粗略對齊。頻域中的第二偵測信號S2(曲線G1F、G2F、G3F)，尤其是其幅度頻譜(例如，在30至80MHz之分量)和帶寬，可允許更精確和更簡單的解釋。如可從曲線G1F、G2F、G3F理解的，頻域中之第二偵測信號S2的帶寬隨著對齊之改善而增加。而且，隨著對齊改善，頻域中的第二偵測信號S2之較高頻率分量(例如，於30至80MHz的分量)之幅度增加。因此，頻域信號最佳用於精細對齊。
再次參考圖1，控制器43可更建構成控制第四致動器41，以致物體3可在垂直方向23中相對焦點20可變地定位。因此，物體3可通過控制第四致動器41相對焦點20位移。
圖6說明控制超聲波顯微鏡1的第一致動器13之另一範例。如上所述，掃描頭定位裝置45建構成於橫向平面／橫向方向25中相對物體固持件5運動掃描頭9。因此，控制器43建構成控制掃描頭定位裝置45，以使掃描頭9、及因此之第一轉換器11一個接一個地運動至複數位置x1、x2和x3。如圖6中所說明，物體3的表面47可不定向為平行於橫向方向25。如果要分析物體3之表面47，則在掃描物體3期間，亦即於第一轉換器11運動至複數位置x1、x2和x3期間，必須控制第一轉換器11的焦點20以與物體3之表面47重合，以便達成所期望的準確性。
作為圖6中所說明之範例，第一轉換器11首先在橫向方向25中定位於位置x1處，並控制第一致動器13，以致焦點20與物體3的表面47重合。當掃描頭9定位成使得第一轉換器11在橫向方向25中定位於位置x1處時，控制器43造成第一轉換器11發射第一聲脈波之至少一者，以偵測第二聲脈波的至少一者並輸出第一偵測信號S1。控制器43更建構成將第一偵測信號S1或從其導出之與位置x1相關聯的值儲存在記憶體51中。
當進行掃描時，例如藉由在橫向方向25中運動掃描頭9以將第一轉換器11運動至位置x2，可使用由儲存於記憶體51中所導出之值的第一偵測信號來控制第一致動器13。例如，可假設，當第一轉換器11處於位置x2時，必須控制第一致動器13，而與當第一轉換器11處於位置x1時之情況相比僅略微不同。基於儲存在記憶體51中的第一偵測信號或由其導出之值，即使於將第一轉換器11運動至位置x2之前，可藉由控制器決定用於在下一位置x2處控制第一致動器13的預測值。
於第一轉換器11運動至位置x2之後，控制器43造成第一轉換器11發射又另一個第一聲脈波，偵測又另一個第二聲脈波並輸出又另一個第一偵測信號S1。此偵測信號或由其導出的值係與位置x2相關聯地儲存在記憶體51中。
基於儲存在記憶體51中之第一偵測信號或由其導出的值，即使於將第一轉換器11運動至位置x3之前，可藉由控制器決定用於在下一位置x3處控制第一致動器13的新預測值。預測值表示當第一轉換器11定位於位置x3時接近用於控制第一致動器13之實際值的值。然而，預先計算所述預測值，亦即在第一轉換器11定位於位置x3之前。
圖7說明超聲波顯微鏡101的第二實施例。超聲波顯微鏡101與超聲波顯微鏡1的不同之處僅在於浸沒設備的組構。因此，相對於超聲波顯微鏡101之與第一實施例的部件完全相同之部件，參考第一實施例的敘述。超聲波顯微鏡101包含浸沒設備135。浸沒設備135包含容器139，其類似於第一實施例之容器39。然而，建構及配置容器139，以致目標區域7部分地坐落在藉由容器139所限定的容積內，並以浸沒液體37填充。
浸沒設備135更包含射流生成裝置141，其建構成於第一轉換器11及物體3之間生成浸沒液體的第一不間斷射流143。因此，通過第二實施例亦達成與第一實施例所呈現之那些者相同的效果。
圖8說明本發明之第三實施例。圖8說明超聲波顯微鏡201，其與第一實施例之超聲波顯微鏡1的不同之處僅在於浸沒設備的組構。因此，相對於超聲波顯微鏡201之與第一實施例的部件完全相同之部件，參考第一實施例的敘述。超聲波顯微鏡201包含浸沒設備235，其包含射流生成裝置241，所述射流生成裝置241建構成在第一轉換器11和物體3之間生成浸沒液體的第一不間斷射流243，並且於物體3和第二轉換器27之間生成浸沒液體的第二不間斷射流245。浸沒設備235更包含容器239，其建構及配置成裝盛藉由射流生成裝置241所輸出的浸沒液體37。因此，通過第三實施例亦達成與第一實施例所呈現之那些者相同的效果。
圖9說明用於在浸沒液體內載送超聲波顯微鏡之聲脈波轉換器的托架301之立體圖。托架301可用作圖1、6及7中所說明的托架33。因此，托架301可建構成承載第二轉換器27，以藉由掃描頭9支撐第二轉換器27。
圖10說明托架301之橫截面。當掃描頭9相對物體固持件5運動時，橫截面可限定為與托架301運動經過浸沒液體37的方向正交。
托架301包含坐落在浸沒液體37內之第一部分303和坐落於浸沒液體37外側的第二部分305。
第一部分303包含具有開口309之實心結構307，開口309允許浸沒液體37流經第一部分303。第一部分303的各面可以作用在各面上的曳力為特徵。例如，圖10中所說明的橫截面中之開口309的總面積可藉由第一值所表示，其中可藉由第二值表示相同橫截面中之實心結構307的總面積。可製成托架301之第一部分303，尤其是實心結構307，以致第一值與第二值的比率大於特定閾值。特定閾值越大，當運動經過浸沒液體37時作用於托架301上之曳力越小。特定閾值可為大於5，尤其是大於10或更大，尤其是大於20。因此，藉由實心結構307的組構使第一部分上之曳力最小化。
橫截面中的第一部分303之長度L可為在10 cm和1 m之間，尤其是於30 cm和60 cm之間。
再者，可將實心結構307塑形，以致當第一部分303在正交於圖10中所說明的橫截面之方向中在浸沒液體37中運動時，實質上沒有升力作用於實心結構307上。因此，當托架301相對浸沒液體37中的物體3運動時，第二轉換器27之焦點28的位置在垂直方向23中未改變。
雖然已相對於本發明之某些示範實施例敘述本揭示內容，但是很明顯，許多替換、修改、和變動對那些熟諳此技術領域者來說是顯而易見的。因此，本文所提出之揭示內容的示範實施例意欲為說明性而非以任何方式進行限制。在不脫離如以下申請專利中所界定之本揭示內容的精神及範圍之情況下，可進行諸多改變。
1‧‧‧超聲波顯微鏡 3‧‧‧物體 5‧‧‧固持件 7‧‧‧目標區域 9‧‧‧掃描頭 11‧‧‧第一轉換器 13‧‧‧第一致動器 15‧‧‧第二致動器 17‧‧‧第一聲脈波 20‧‧‧焦點 21‧‧‧箭頭 23‧‧‧垂直方向 25‧‧‧橫向方向 27‧‧‧第二轉換器 28‧‧‧焦點 29‧‧‧箭頭 31‧‧‧第三致動器 33‧‧‧托架 35‧‧‧浸沒設備 37‧‧‧浸沒液體 39‧‧‧容器 41‧‧‧第四致動器 43‧‧‧控制器 45‧‧‧掃描頭定位裝置 47‧‧‧表面 49‧‧‧分析標的物 51‧‧‧記憶體 101‧‧‧超聲波顯微鏡 135‧‧‧浸沒設備 139‧‧‧容器 141‧‧‧射流生成裝置 143‧‧‧第一不間斷射流 201‧‧‧超聲波顯微鏡 235‧‧‧浸沒設備 239‧‧‧容器 241‧‧‧射流生成裝置 243‧‧‧第一不間斷射流 245‧‧‧第二不間斷射流 301‧‧‧托架 303‧‧‧第一部分 305‧‧‧第二部分 307‧‧‧實心結構 309‧‧‧開口 D1‧‧‧第一位移值 D2‧‧‧第二位移值
從以下參考附圖對示例性實施例之詳細描述，本揭示內容的上述以及其他有利特徵將更加明顯。應注意，並非所有可能之實施例都必須呈現出本文中所認知的每個或任何優點。
圖1概要地說明根據第一實施例之超聲波顯微鏡；
圖2概要地說明超聲波顯微鏡與物體的相互作用；
圖3說明根據第一實施例之超聲波顯微鏡的部件之方塊圖；
圖4概要地說明藉由超聲波顯微鏡的部件所生成之焦點的對齊；
圖5說明用於焦點對齊之示例性時域和頻域信號；
圖6說明控制超聲波顯微鏡的第一致動器之範例；
圖7概要地說明根據第二實施例的超聲波顯微鏡；
圖8概要地說明根據第三實施例之超聲波顯微鏡；
圖9說明用於超聲波顯微鏡的托架之立體圖；及
圖10說明圖9的托架之橫截面視圖。
1‧‧‧超聲波顯微鏡
3‧‧‧物體
5‧‧‧固持件
7‧‧‧目標區域
9‧‧‧掃描頭
11‧‧‧第一轉換器
13‧‧‧第一致動器
15‧‧‧第二致動器
23‧‧‧垂直方向
25‧‧‧橫向方向
27‧‧‧第二轉換器
31‧‧‧第三致動器
33‧‧‧托架
35‧‧‧浸沒設備
37‧‧‧浸沒液體
39‧‧‧容器
41‧‧‧第四致動器
D1‧‧‧第一位移值
D2‧‧‧第二位移值

Claims (29)

  1. 一種超聲波顯微鏡，用於檢查物體， 其中該超聲波顯微鏡包含： 一物體固持件，其建構成將該物體固持在一目標區域中； 一掃描頭，可相對該目標區域運動； 一第一轉換器，藉由該掃描頭所支撐， 其中該第一轉換器建構成沿著一發射方向發射第一聲脈波並將該第一聲脈波聚焦於一焦點中，及 其中該第一轉換器更建構成偵測從該物體射出的第二聲脈波，並輸出 表示藉由該第一轉換器所偵測之該第二聲脈波的第一偵測信號； 一第一致動器，其建構成相對該掃描頭沿著實質上平行於該發射方向之一垂直方向運動該第一轉換器；及 一控制器，其建構成基於該第一偵測信號控制該第一轉換器藉由該第一致動器所提供的相對該掃描頭之垂直運動。
  2. 如申請專利範圍第1項之超聲波顯微鏡， 其中該控制器更建構成： 藉由該第一轉換器控制該第一聲脈波的發射， 基於該第一偵測信號決定 表示該第一轉換器及該物體之間的距離之距離值，及 基於該決定的距離值，控制該第一轉換器藉由該第一致動器所提供之相對該掃描頭的垂直運動。
  3. 如申請專利範圍第2項之超聲波顯微鏡， 其中該控制器更建構成： 控制該第一轉換器藉由該第一致動器所提供的相對該掃描頭之垂直運動，以致該第一轉換器及該物體之間的距離接近預定義之工作距離。
  4. 如申請專利範圍第2項之超聲波顯微鏡， 其中該控制器更建構成： 基於該決定之距離值，決定 表示該焦點及該物體的感興趣位置之間的距離之散焦值，及 基於該散焦值，控制該第一轉換器藉由該第一致動器所提供的相對該掃描頭之垂直運動。
  5. 如申請專利範圍第1項之超聲波顯微鏡，更包含： 一掃描頭定位裝置，建構成相對該物體固持件在實質上正交於該垂直方向的一橫向平面中運動該掃描頭。
  6. 如申請專利範圍第5項之超聲波顯微鏡， 其中該控制器更建構成： 控制該掃描頭定位裝置，以致該掃描頭定位在複數位置， 每當該掃描頭定位於該複數位置的其中一位置時，執行：造成該第一轉換器發射該第一聲脈波之至少一者，偵測該第二聲脈波的至少一者，及輸出該第一偵測信號， 儲存與該複數位置相關聯之該第一偵測信號或從該第一偵測信號導出的值，及 基於一組儲存之該第一偵測信號或導出的值，控制該第一轉換器藉由該第一致動器所提供的相對該掃描頭之垂直運動。
  7. 如申請專利範圍第1項之超聲波顯微鏡，更包含： 一第二轉換器，藉由該掃描頭所支撐，以致該目標區域坐落在該第一轉換器與該第二轉換器之間；及 其中該第二轉換器建構成偵測由該物體射出的該第二聲脈波，並輸出 表示藉由該第二轉換器所偵測之該第二聲脈波的一第二偵測信號。
  8. 如申請專利範圍第7項之超聲波顯微鏡，更包含： 一第二致動器，建構成相對該掃描頭沿著實質上正交於該垂直方向的一橫向方向運動該第一轉換器；及 其中該控制器更建構成基於該第二偵測信號控制該第一轉換器藉由該第二致動器所提供之相對該掃描頭的橫向運動。
  9. 如申請專利範圍第8項之超聲波顯微鏡，其中該控制器建構成控制該第一轉換器藉由該第二致動器所提供的相對該掃描頭之橫向運動，以致該第一轉換器沿著該橫向方向與該第二轉換器對齊。
  10. 如申請專利範圍第9項之超聲波顯微鏡，其中該控制器建構成控制該第一轉換器藉由該第二致動器所提供的相對該掃描頭之橫向運動，以致該第二偵測信號的強度最大化。
  11. 如申請專利範圍第9項之超聲波顯微鏡，其中該控制器建構成計算該第二偵測信號的頻域表示，且基於該第二偵測信號之頻域表示來控制該第一轉換器藉由該第二致動器所提供的相對該掃描頭之橫向運動。
  12. 如申請專利範圍第7項之超聲波顯微鏡，更包含： 一第三致動器，建構成相對該掃描頭沿著該垂直方向運動該第二轉換器。
  13. 如申請專利範圍第12項之超聲波顯微鏡，其中該控制器更建構成基於該第一偵測信號控制該第二轉換器藉由該第三致動器所提供的相對該掃描頭之垂直運動。
  14. 如申請專利範圍第13項之超聲波顯微鏡，其中該控制器建構成基於該第一偵測信號計算一控制信號，用於控制該第一轉換器藉由該第一致動器所提供的相對該掃描頭之垂直運動，其中該控制器更建構成基於該控制信號控制該第二轉換器藉由該第三致動器所提供的相對該掃描頭之垂直運動。
  15. 如申請專利範圍第12項之超聲波顯微鏡，其中該控制器更建構成基於該第二偵測信號控制該第二轉換器藉由該第三致動器所提供的相對該掃描頭之垂直運動。
  16. 如申請專利範圍第15項之超聲波顯微鏡，其中該控制器建構成控制該第二轉換器藉由該第三致動器所提供的相對該掃描頭之垂直運動，以致該第二偵測信號的強度最大化。
  17. 如申請專利範圍第15項之超聲波顯微鏡，其中該控制器建構成計算該第二偵測信號的頻域表示，及基於該第二偵測信號之頻域表示控制該第二轉換器藉由該第三致動器所提供的相對該掃描頭之垂直運動。
  18. 如申請專利範圍第1項之超聲波顯微鏡，更包含： 一第四致動器，其建構成沿著該垂直方向相對該掃描頭運動該物體固持件；及 其中該控制器更建構成控制該第四致動器，以致該物體能在該垂直方向相對該焦點可變地定位。
  19. 如申請專利範圍第5項之超聲波顯微鏡，更包含： 一第二致動器，其建構成相對該掃描頭沿著實質上正交於該垂直方向的橫向方向運動該第一轉換器； 其中該掃描頭定位裝置建構成使該掃描頭最多位移第一位移值； 其中該第二致動器建構成使該第一轉換器相對該掃描頭最多位移第二位移值；及 其中該第一位移值與該第二位移值之比率為至少10。
  20. 如申請專利範圍第1項之超聲波顯微鏡， 其中該第一轉換器設置在該目標區域上方。
  21. 如申請專利範圍第1項之超聲波顯微鏡， 其中該第一轉換器建構成發射該第一聲脈波，以致該第一聲脈波具有高於閾值頻率的聲頻，其中該閾值頻率選自一組閾值頻率，且該組閾值頻率包含10 MHz和15 MHz。
  22. 一種超聲波顯微鏡，用於檢查物體， 其中該超聲波顯微鏡包含： 一物體固持件，其建構成將該物體固持在一目標區域中； 一掃描頭，可相對該目標區域運動； 一第一轉換器，藉由該掃描頭所支撐，其中該第一轉換器設置在該目標區域上方；及 一浸沒設備，其建構以在該第一轉換器及該目標區域之間提供浸沒液體的第一不間斷連接。
  23. 如申請專利範圍第22項之超聲波顯微鏡，更包含： 一第二轉換器，藉由該掃描頭所支撐，以致該目標區域坐落於該第一轉換器及該第二轉換器之間； 其中該浸沒設備更建構成在該第二轉換器及該目標區域之間提供該浸沒液體的第二不間斷連接。
  24. 如申請專利範圍第22項之超聲波顯微鏡，其中該浸沒設備更包含用於容納該浸沒液體的一容器， 其中該容器填充有該浸沒液體，以致該目標區域未坐落在藉由該容器所容納之該浸沒液體內。
  25. 如申請專利範圍第22項之超聲波顯微鏡，其中該浸沒設備更包含用於容納該浸沒液體的一容器， 其中該容器填充有該浸沒液體，以致該目標區域部分坐落在藉由該容器所容納之該浸沒液體內。
  26. 如申請專利範圍第22項之超聲波顯微鏡，其中該浸沒設備更包含用於容納該浸沒液體的一容器， 其中該容器填充有該浸沒液體，以致該目標區域完全坐落在藉由該容器所容納之該浸沒液體內。
  27. 一種托架，用於在浸沒液體內承載超聲波顯微鏡的聲脈波轉換器， 其中該托架包含待坐落於該浸沒液體內的第一部分、和待坐落在該浸沒液體外側之第二部分； 其中該第一部分包含具有允許該浸沒液體流經該第一部分的開口之實心結構； 其中第一值表示該第一部分的橫截面中之該開口的總面積； 其中第二值表示該第一部分之橫截面中的該實心結構之總面積；及 其中該第一值與該第二值的比率大於5。
  28. 如申請專利範圍第27項之托架，其中該第一部份的橫截面具有於10 cm及1 m之間的長度。
  29. 如申請專利範圍第27項之托架，其中將該實心結構塑形，以致實踐以下條件的至少一者： 當該第一部分在該浸沒液體中運動時，實質上不產生升力；及當該第一部分於該浸沒液體中運動時，實質上不產生曳力。
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