TW202045893A - 測量系統與使光繞射的方法 - Google Patents

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Abstract

本公開發明的實施例涉及測量系統和用於將光繞射的方法。該測量系統包括台架、光學臂和一個或多個偵測器臂。將光繞射的方法包括提供一種將光繞射的方法，該方法包括以固定的光束角θ0 和最大定向角ϕmax 將具有波長λlaser 的光束投射到第一基板的第一區域；獲得位移角Δθ；決定目標最大光束角θt -max ，其中θt -max =θ0 +Δθ，並透過經修改的光柵節距公式Pt-grating =λlaser /（sinθt-max +sinθ0 ）決定一測試光柵節距Pt-grating 。該測量系統和方法允許測量光學元件的區域的非均勻特性，例如光柵節距和光柵取向。

Description

測量系統與使光繞射的方法
本公開的實施例涉及一種裝置和方法，並且更具體地，涉及一種測量系統和將光繞射的方法。
虛擬實境通常被認為是電腦生成的模擬環境，其中用戶具有明顯的實體存在。可以以3D形式生成虛擬實境體驗，並使用頭戴式顯示器（HMD）進行查看，例如眼鏡或其他可穿戴式顯示設備，這些設備具有近視顯示面板作為鏡頭，以顯示可替代實際環境的虛擬實境環境。
但是，擴增實境技術提供了一種體驗，使用戶仍然可以透過眼鏡或其他HMD設備的顯示鏡頭看到周圍的環境，同時還可以看到為顯示而生成的虛擬對象的圖像，並顯示為環境的一部分。擴增實境可以包括任何類型的輸入，例如音頻和觸覺輸入，以及可以增強或擴增用戶體驗環境的虛擬圖像、圖形和影像。為了獲得擴增實境體驗，將虛擬圖像覆蓋在周圍環境中，並由光學元件執行覆蓋。
本領域的一個缺點是所製造的光學元件趨於具有不均勻的特性，例如光柵節距和光柵取向。另外，沉積的光學元件可以繼承其基板的不均勻性，例如基板的局部翹曲或變形。另外，如果在設置在不平坦的支撐表面上的基板上發生沉積，例如在支撐表面上存在缺陷或顆粒，則基板可以傾斜並且所沉積的光學元件也可以繼承這些變形。
因此，在本領域中需要用於偵測光學元件中的不均勻性的裝置和方法。
在一個實施例中，提供了一種測量系統，其包括台架；連接到臂致動器的光學臂，該臂致動器被配置為掃描光學臂並使光學臂繞軸線旋轉，以及偵測器臂。該台架具有基板支撐表面。台架耦接到台架致動器，該台架致動器被配置為使台架在掃描路徑中移動並使台架繞軸線旋轉。光學臂包括位於與分束器相鄰的雷射，該分束器位於與光學偵測器相鄰的光路中，該雷射可操作以將光束投射到以光束角度θ偏轉的分束器而沿著該光路到達台架。偵測器臂包括一偵測器致動器，其被配置為掃描偵測器臂並使偵測器臂繞軸、第一聚焦透鏡和偵測器而旋轉。
在另一個實施例中，提供一種測量系統，包括台架；連接到臂致動器的光學臂；配置為掃描光學臂並使光學臂繞軸線旋轉的光學偵測器；主要偵測器臂和輔助偵測器臂。該台架具有基板支撐表面。台架耦接到台架致動器，該台架致動器被配置為使台架在掃描路徑中移動並使台架繞軸線旋轉。光學臂包括位於與分束器相鄰的雷射，該分束器位於與光學偵測器相鄰的光路中，該雷射可操作以將光束投射到以光束角度θ偏轉的分束器而沿著該光路到達台架。每個偵測器臂包括配置為掃描偵測器臂的偵測器致動器、第一聚焦透鏡和偵測器。
在又一個實施例中，提供了一種將光繞射的方法，該方法包括以固定的光束角θ0 和最大定向角ϕmax 將具有波長λlaser 的光束投射到第一基板的第一區域；獲得位移角Δθ；決定目標最大光束角θt -max ，其中θt -max =θ0 +Δθ；以及透過修改後的光柵節距公式Pt-grating =λlaser /（sinθt-max +sinθ0 ）決定測試光柵節距Pt-grating 。
測量系統和測量方法會測量光學元件區域的局部不均勻性，例如光柵節距和光柵取向。局部非均勻性值可用於評估光學元件的效能。
本公開的實施例涉及用於測量光學元件的局部不均勻性的測量系統和方法。該測量系統包括台架、光學臂以及包括一個或多個聚焦透鏡的一個或多個偵測器臂。從光學臂投射的光從放置在台架上的基板反射，並且從基板表面反射的光會入射到偵測器上。來自聚焦透鏡光學中心的偏轉用於決定光學元件的局部不均勻性。將光繞射的方法包括測量來自基板表面的散射光束，並且從測量值獲得局部變形。本文公開的實施例對於（但不限於）測量光學系統中的局部均勻性可能特別有用。
如本文所用，術語「約」是指與標稱值相差-10％。應該理解，這種變化可以包括在本文提供的任何值中。
圖1A示出了根據一個實施例的測量系統101的第一配置100A的示意性視圖。如圖所示，測量系統101包括台架102、光學臂104A和一個或多個偵測器臂150。測量系統101被配置為將由光學臂104產生的光進行繞射。由光學臂104產生的光被導向設置在台架102上方的基板，並且經繞射的光入射在一個或多個偵測器臂150上。
如圖所示，台架102包括支撐表面106和台架致動器108。台架102被配置為將基板103保持在支撐表面106上。台架102耦接到台架致動器108。台架致動器108被配置為使台架102在掃描路徑110中沿著x方向和y方向移動，並且使台架102繞z軸旋轉。台架102被配置為移動和旋轉基板103，使得在測量系統101的操作期間，來自光學臂104A的光入射在基板103的不同部分或區域上。
基板103包括一個或多個光學元件105，其具有光柵109的一個或多個區域107。區域107中的每一個具有含定向角ϕ和節距P的光柵109（圖3），並且P被定義為相鄰點之間的距離，諸如相鄰的第一邊緣301或相鄰的光柵109的質心。用於第一區域111的光柵109的節距P和定向角ϕ可以不同於用於一個或多個區域107的第二區域113的光柵109的節距P和定向角ϕ。另外，由於基板103的局部翹曲或其他變形，可能存在局部節距P'變化和局部定向角ϕ'變化。測量系統101可以用於為每個光學元件105的每個區域107測量光柵109的節距P和定向角ϕ。基板103可以是任何尺寸的單晶晶片，例如具有約150mm至約450mm的半徑。如圖所示，來自光學臂104A的光束126A從區域107經散射成為初始R0 光束450中，這將在下面更詳細地描述。
光學臂104、偵測器臂150和台架102耦接到控制器130。控制器130促進了用於測量本文所述的光柵109的節距P和定向角ϕ的方法的控制和自動化。控制器可以包括中央處理單元（CPU）（未示出）、記憶體（未示出）和支援電路（或I / O）（未示出）。CPU可以是在工業設置中用於控制各種處理和硬體（例如，馬達和其他硬體）並監測處理（例如，傳輸元件位置和掃描時間）的任何形式的電腦處理器之一。記憶體（未示出）連接到CPU，並且可以是容易獲得的記憶體，例如隨機存取記憶體（RAM）。可以對軟體指令和數據進行編碼並儲存在記憶體中，以指示CPU。支援電路（未示出）也連接到CPU，以常規方式支援處理器。支援電路可以包括傳統的高速緩存、電源、時脈電路、輸入/輸出電路、子系統等。控制器可讀的程式（或電腦指令）決定在基板103上可執行哪些任務。該程式可以是控制器可讀的軟體，並且可以包括用於監測和控制例如基板位置和光學臂位置的編碼。
如圖所示，光學臂104A包括白光源114A、第一分束器116A、第二分束器118A、雷射120、偵測器122和光譜儀124。白光源114可以是光纖耦接光源。第一分束器116A位於光路126A中的與白光源114相鄰的位置。根據一個實施例，白光源114可操作為以光束角θ沿著光路126A將白光投射到基板103。雷射120可以是光纖耦接光源。雷射120定位在第一分束器116A附近。雷射120可操作以將具有一波長的光束投射到第一分束器116A，使得光束以光束角θ偏轉而沿著光路126A到基板103。第二分束器118A位於在光路126A中的與第一分束器116A相鄰的位置。第二分束器118A可操作以將由基板103反射的光束偏轉到偵測器122。光譜儀124耦接到偵測器122，以決定偏轉到偵測器122的光束的波長。本文所述的光束可以是雷射束。光學臂104沿著光路126傳送光束，使得光可以被基板103偏轉並被一個或多個偵測器臂150測量。
圖1B示出了根據一個實施例的測量系統101的第二配置100B的示意性視圖。如圖所示，光學臂104B包括雷射120、分束器128和光束位置偵測器132。光束位置偵測器132可以包括圖像感測器，例如CCD或CMOS感測器。分束器128位於在光路126B中的與光束位置偵測器132相鄰的位置。雷射120位於與分束器128相鄰的位置。雷射120可操作以將具有波長的光束投射到分束器128，使得光束以光束角θ偏轉而沿著光路126B到基板103。根據一個實施例，光學臂104B包括偏振器156，例如半波片和四分之一波片158。偏振器156在雷射120和分束器128之間。偏振器156使由分束器128偏轉在光束角θ處的光束的效率最大化。四分之一波片158在光路126B中，並且位於與分束器128相鄰的位置。四分之一波片158使由基板103反射到光束位置偵測器132的光束的效率最大化，並減小反射到雷射120的光束。
圖1C示出了根據一個實施例的測量系統101的第三配置100C的示意性視圖。光學臂104C包括雷射134a、134b...134n（統稱為「多個雷射134」）和分束器136a、136b...136n（統稱為「多個分束器136」）。多個分束器136在光路126C中的與光束位置偵測器132相鄰的位置彼此相鄰地定位。雷射134a被配置為將具有第一波長的光束投射到分束器136a，使得第一波長的光束以光束角θ偏轉而沿著光路126C到基板103。雷射134b被配置成將具有第二波長的光束投射到分束器136b，使得第二波長的光束以光束角θ偏轉而沿著光路126C到基板103。雷射134n被配置為將具有第三波長的光束投射到分束器136n，使得第三波長的光束以光束角θ偏轉而沿著光路126C到基板103。
光學臂104C可以包括偏振器156a、156b...156n（統稱為「多個偏振器156C」）和四分之一波片158。多個偏振器156C在多個雷射134與多個分束器136之間。多個偏振器156C使由多個分束器136偏轉光束角度θ下的光束的效率最大化。四分之一波片158位於光路126C中，並與分束器136n相鄰。四分之一波片158使由基板103反射到光束位置偵測器132的光束的效率最大化。四分之一波片158可為期望的波長而互換。
在（如上）配置100A、100B、100C中的任何一者中，光學臂104A、104B、104C可包括臂致動器112，並且該臂致動器被配置為使光學臂104繞z軸旋轉並在z方向上掃描光學臂。可以在執行測量的同時固定光學臂104。
第二配置100B和第三配置100C的光束位置偵測器132可用於決定由基板103反射到光束位置偵測器132的光束的光束位置。圖2A示出了根據一個實施例的作為位置敏感偵測器201A的光束位置偵測器132，即，橫向感測器。圖2B示出了根據一個實施例的作為象線感測器201B的光束位置偵測器132。圖2C示出了根據一些實施例的作為圖像感測器陣列201C的光束位置偵測器132，諸如電荷耦接元件（CCD）陣列或互補金屬氧化物半導體（CMOS）陣列。
圖4A示出了根據一個實施例的偵測器臂150的示意性視圖。如圖所示，偵測器臂150包括偵測器410、偵測器臂致動器152和第一聚焦透鏡401。偵測器臂致動器152被配置為使偵測器臂150繞z軸旋轉並在z方向上掃描偵測器臂150。在圖4A～4D中，來自光路126的光從基板103的區域107反射。光被反射到初始R0 光束450中，該光束被第一聚焦透鏡401聚焦至第一R0 光束411。第一R0 光束411入射在偵測器410上。偵測器410是本領域中用於偵測光的任何光學元件，例如CCD陣列或CMOS陣列。
在區域107的測量之前，可以使用已知的基板103校準測量系統101，並且可以將偵測器臂150定位為使得第一R0 光束411入射在第一聚焦透鏡401的光學中心401c上。如本文中所描述的，上文和下文所述的任何測量系統101都可以用已知的基板103來校準。由於區域107中的局部變形，用於參考區域107的初始R0 光束450不再入射在聚焦透鏡401的光學中心401c上。例如，在區域107處可能存在基板103的局部翹曲，或者整體晶片傾斜、楔形、翹曲或彎曲。由於在支撐表面上存在顆粒，基板103可在支撐表面106上傾斜，並且佈置在基板103與支撐表面之間的顆粒會引起局部和/或整體變形，例如被昇高的區域107的高度或該區域向支撐表面的傾斜（在圖4A～4D中顯示為傾斜的基板103t）。根據一個實施例，在這些情況下，對於傾斜的基板103t，初始R0 光束450t被以第一角度Δθ1 入射在第一聚焦透鏡401上，並且第一R0 光束411t被聚焦至偵測器410的部分，該部分遠離已知基板103的經聚焦的第一R0 光束411約第一增量距離Δ1 。第一增量距離Δ1 由Δ1 = f1 * tan（Δθ1 ）給出，其中f1 是聚焦透鏡401的焦距。因此，第一增量距離Δ1 和第一角度Δθ1 可用於獲得局部失真信息，如下面進一步詳細描述的。根據一個實施例，偵測器410的分辨率小於約Δ1 。
圖4B示出了根據一個實施例的偵測器臂150的示意性視圖。如圖所示，偵測器臂150還包括第二聚焦透鏡402和第三聚焦透鏡403。初始R0 光束450t以Δθ1 的角度入射在第一聚焦透鏡401上，並且第一聚焦透鏡將初始R0 光束聚焦至第一R0 光束411t。第一R0 光束411t入射在第二聚焦透鏡402上，並且第一聚焦透鏡將第一R0 光束聚焦至第二R0 光束412t。根據一個實施例，第二R0 光束412入射在第三聚焦透鏡403上的第二入射點處，並且第三聚焦透鏡將第二R0 光束聚焦至第三R0 光束413t而到偵測器410的一部分，該部分遠離已知基板的經聚焦的第三R0 光束約第二增量距離Δ2 ，其中Δ2 ＝Δ1 *f3 /f2 ，f2 是第二聚焦透鏡的焦距，f3 是第三聚焦透鏡的焦距。另外，Δ2 ＝ f3 *f1 *tan(Δθ1 ）/ f2 。因此，第二增量距離Δ2 可以用於透過第一角度Δθ1 獲得局部失真信息，如下面進一步詳細描述的。在一些實施例中，第二增量距離Δ2 大於第一增量距離Δ1 ，這允許使用具有較低分辨率的偵測器410，因為偵測器僅受第二增量距離Δ2 的大小限制。根據一個實施例，偵測器410的分辨率小於約Δ2 。
儘管如上所述在偵測器臂150中包括三個聚焦透鏡401、402、403，但是可以想到的是，可以使用任何數量的聚焦透鏡，並且可以與上述透鏡類似地配置透鏡，以便產生更大的由偵測器410測量的增量距離。
圖4C示出了根據一個實施例的具有主要偵測器臂150和輔助偵測器臂150'的測量系統101的示意性視圖。主要偵測器臂150基本上類似於以上在圖4A中描述的偵測器臂。如圖所示，輔助偵測器臂150'包括第一聚焦透鏡401'、偵測器410'和偵測器致動器152'。在該實施例中，跟隨光路126的光向後散射以產生經反射的R1 光束450t'。根據一個實施例，輔助偵測器臂150t'位於光學臂104的後面，並且光學臂對於反射的R1 光束450t'至少部分透明。
根據一個實施例，經反射的R1 光束450t'入射到第一聚焦透鏡401'上的第三聚焦點，與第一聚焦透鏡的光學中心401c'相距第三增量距離Δ3 ，並且第一聚焦透鏡將經反射的R1 光束聚焦至第一R1 光束411t'中。第三增量距離Δ3 由Δ3 ＝ f1′ * tan（Δθ2 ）給出，其中f1′ 是聚焦透鏡401′的焦距。因此，第三增量距離Δ3 和第二角度Δθ2 可用於獲得局部失真信息，如下面進一步詳細描述的。根據一個實施例，偵測器410'的分辨率小於約Δ3 。位移角Δθ由Δθ=Δθ2 –Δθ1 給出，位移角Δθ給出光柵Pt-grating 的節距的局部變形，如下文更詳細描述。
圖4D示出了根據一個實施例的具有主要偵測器臂150和輔助偵測器臂150'的測量系統101的示意性視圖。主要偵測器臂150基本上類似於以上在圖4B中描述的偵測器臂。如圖所示，輔助偵測器臂150'包括第一聚焦透鏡401'、第二聚焦透鏡402'、第三聚焦透鏡403'、偵測器410'和偵測器致動器152'。在該實施例中，跟隨光路126的光向後散射以產生反射的R1 光束450t'。根據一個實施例，輔助偵測器臂150'位於光學臂104的後面，並且光學臂對於經反射的R1 光束450'至少部分透明。
根據一個實施例，經反射的R1 光束450t'入射到第一聚焦透鏡401'上的第三聚焦點，與第一聚焦透鏡的光學中心401c'相距第三增量距離Δ3 ，並且第一聚焦透鏡將反射的R1光束被聚焦至第一R1 光束411t'中。第一R1 光束411t'入射在第二聚焦透鏡402'上，並且第一聚焦透鏡將第一R1 光束聚焦至第二R1 光束412t'。第二R1 光束412t'入射到與第三聚焦透鏡403'的光學中心403c'相距第四增量距離Δ4 的第四聚焦點上，並且第三聚焦透鏡將第二R1 光束聚焦至第三R1 光束413t'而至偵測器410'的一部分，其與已知基板的聚焦第三R1 光束相距第四增量距離Δ4 。因此，類似於第二增量距離Δ2 ，第四增量距離Δ4 可以用於獲得局部失真信息。
在一些實施例中，第四增量距離Δ4 大於第三增量距離Δ3 ，這允許使用具有較低分辨率的偵測器410'，因為偵測器僅受第四增量距離Δ4 的大小限制。兩個增量距離Δ2 、Δ4 允許對區域107的局部失真進行更詳細的測量。根據一個實施例，第三增量距離Δ3 大於第一增量距離Δ3 。根據一個實施例，偵測器410'的分辨率小於約Δ4 。根據一個實施例，主要偵測器臂150的第一聚焦透鏡401的焦距不同於主要偵測器臂的第二聚焦透鏡402的焦距，且主要偵測器臂的第二聚焦透鏡的焦距與主要偵測器臂的第三聚焦透鏡403的焦距不同。
雖然圖4C～4D示出了具有兩個偵測器臂150、150'的測量系統101而兩個偵測器臂150、150'具有相同數量的聚焦透鏡，應當理解，在每個偵測器臂中可以使用任何奇數個透鏡。例如，主要偵測器臂150可以具有一個聚焦透鏡，而輔助偵測器臂150'可以具有三個聚焦透鏡，反之亦然。在其他示例中，主要偵測器臂150具有五個聚焦透鏡，並且輔助偵測器臂150'具有三個聚焦透鏡。
在所有以上和以下實施例中，Δ1 、Δ2 、Δ3 和Δ4 的範圍為約10μm至約1mm，並且Δθ1 、Δθ2 、Δθ3 和Δθ4 的範圍為約0.001°至約1°，例如約0.001°至約0.1°。
圖5是根據一個實施例的用於將光繞射的方法500操作的流程圖。儘管結合圖5描述了方法操作，本領域技術人員將理解，被配置為以任何順序執行方法操作的任何系統都落入本文所述實施例的範圍內。
方法500從操作540開始，在操作540，具有波長λ的光束以固定的光束角θ0 和最大定向角ϕmax 投射到第一基板103的第一區域107。方法500可以利用測量系統101的圖1A～C和4A～D中的任何配置100A、100B、100C以及任何偵測器臂150配置。白光源114沿著光路126A以固定的光束角θ0 將白光投射到參考區域107，其中參考區域107具有一個或多個光柵109，θ0 = arcsin（λlaser / 2Pgrating ），並且Pgrating 是光柵的設計的/平均的節距。
在操作550，獲得位移角Δθ。根據一些實施例，位移角Δθ等於第一角Δθ1 ，其中Δθ1 由Δ1 ＝ f1 *tan（Δθ1 ）給出，並且位移距離Δ1 如上文所述被測量。在一些實施例中，如上所述，位移角Δθ由Δθ＝Δθ2 -Δθ1 給出，其中第二角Δθ2 由Δ2 ＝ f1 * f3 *tan（Δθ2 ）/ f2 給出。
在操作560，使台架102旋轉，直到在固定的光束角θ0 處的初始強度最大值（初始Imax ）被測量以獲得最大定向角ϕmax 為止。最大定向角ϕmax 對應於參考區域107處的一個或多個光柵109的定向角ϕ。計算目標最大光束角θt -max ，其中θt -max =θ0 +Δθ。使用Δθ計算目標最大束角θt -max 考慮了諸如透過傾斜或翹曲之類的基板的整體變形。
在操作570，以最大定向角ϕmax 決定測試光柵節距Pt-grating 。決定初始節距包括以固定的光束角θ0 和最大定向角ϕmax 投射白光，並求解公式Pt-grating =Pgrating +ΔP=λlaser /（sinθt-max +sinθ0 ）。此外，測得的節距變化ΔP由下式給出：
ΔP= λ/(sinθt -max + sinθ0 ) - λ/2sinθ0 )。
所測量的間距ΔP的變化可以從約1pm到約5nm。
在一實施例中，重複操作540、550、560和570。在操作570，沿著掃描路徑110掃描台架102，並針對一個或多個光學元件105的一個或多個區域107的後續區域重複操作540、550和560，或者對於後續區域重複操作540、550和560。另外，在整個基板103繞z軸旋轉約180°之後，重複操作540、550、560和570，這允許晶圓楔的整體測量。
如上所述，包括被配置為測量光學元件的局部不均勻性的裝置和方法。反射的雷射由偵測器臂偵測。偵測器臂包括一個或多個聚焦透鏡，並且一個或多個聚焦透鏡將光被聚焦至偵測器上，例如照相機。與測試基板相比，反射光的位移用於計算存在的局部不均勻性。可以掃描基板，使可以測量基板的不同區域的不均勻性。
該測量系統和方法允許測量基板上的光學元件的不均勻特性，例如光柵節距和光柵取向。另外，測量系統和方法可以決定底層的基板中的局部翹曲或變形。而且，可以定位底層的支撐表面的缺陷，例如顆粒的缺陷，以決定基板和光學元件是否具有可接受的特性。可以在尺寸或形狀不同的基板或光學元件上執行測量。
儘管前述內容針對本公開的實施例，但是在不脫離本公開的基本範圍的情況下，可以設計本公開的其他和進一步的實施例，並且本公開的範圍由所附請求項決定。
101:測量系統 100A:第一配置 102:台架 104A:光學臂 150:偵測器臂 106:支撐表面 108:台架致動器 103:基板 110:掃描路徑 105:光學元件 109:光柵 107:區域 301:第一邊緣 111:第一區域 113:第二區域 ϕ:定向角 P:節距 P':局部節距 ϕ':局部定向角 126A:光束 450:初始R0光束 130:控制器 114A:白光源 116A:第一分束器 118A:第二分束器 120:雷射 122:偵測器 124:光譜儀 126A:光路 θ:光束角 122:偵測器 100B:第二配置 104B:光學臂 128:分束器 132:光束位置偵測器 126B:光路 156:偏振器 158:四分之一波片 100C:第三配置 104C:光學臂 134a、134b...134n:雷射 136a、136b...136n:分束器 126C:光路 156a、156b...156n:偏振器 112:臂致動器 201A:位置敏感偵測器 201B:象線感測器 201C:圖像感測器陣列 410:偵測器 152:偵測器臂致動器 401:第一聚焦透鏡 411t:第一R0光束 401c:光學中心 103t:傾斜的基板 Δθ1:第一角度 Δ1:第一增量距離 f1:焦距 402:第二聚焦透鏡 403:第三聚焦透鏡 412t:第二R0光束 413t:第三R0光束 Δ2:第二增量距離 150:主要偵測器臂 150':輔助偵測器臂 410':偵測器 152':偵測器致動器 450t':經反射的R1光束 401c':光學中心 Δ3:第三增量距離 411t':第一R1光束 Δθ2:第二角度 402':第二聚焦透鏡 403':第三聚焦透鏡 Δ4:第四增量距離 412t':第二R1光束 403c':光學中心 413t':第三R1光束 500:方法 540:操作 λ:波長 θ0:光束角 ϕmax:最大定向角 550:操作 Pgrating:平均的節距 Δθ:位移角 Δθ1:第一角 Δ1:位移距離 560:操作 Imax:初始強度最大值 ϕmax:最大定向角 θt -max:目標最大光束角 570:操作 Pt-grating:測試光柵節距 ΔP:節距變化
為了可以詳細地理解本公開的上述特徵的方式，可以透過參考實施例來對本公開進行更詳細的描述，上面對本發明進行了簡要概述，其中一些實施例在附圖中示出。然而，應注意，附圖僅示出示例性實施例，因此不應被認為是對其範圍的限制，並且可以允許其他等效實施例。
圖1A～1C示出了根據一些實施例的測量系統的配置的示意性視圖。
圖2A～2C示出了根據一些實施例的光束位置偵測器的示意性視圖。
圖3示出了根據一個實施例的第一區域的示意性截面視圖。
圖4A～4D示出了根據一些實施例的包括一個或多個偵測器臂的測量系統的示意性視圖。
圖5是根據一個實施例的用於將光繞射的方法操作的流程圖。
為了便於理解，在可能的地方使用了相同的元件符號來表示圖中共有的相同元件。可以預期的是，一個實施例的元件和特徵可以有益地併入其他實施例中，而無需進一步敘述。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
101:測量系統
100A:第一配置
102:台架
104A:光學臂
150:偵測器臂
106:支撐表面
108:台架致動器
103:基板
110:掃描路徑
105:光學元件
109:光柵
107:區域
111:第一區域
113:第二區域
Φ:定向角
126A:光束
450:初始R0光束
130:控制器
114A:白光源
116A:第一分束器
118A:第二分束器
120:雷射
122:偵測器
124:光譜儀
θ:光束角
107:區域

Claims (20)

  1. 一種測量系統，包括： 一台架，具有一基板支撐表面，該台架連接到一台架致動器，該台架致動器被配置為在一掃描路徑中移動該台架並使該台架繞一軸線旋轉； 一光學臂，其耦接到一臂致動器，該臂致動器被配置為掃描該光學臂並使該光學臂繞該軸線旋轉，該光學臂具有： 一雷射，該雷射與一分束器相鄰，該分束器位於在一光路中的與一光偵測器相鄰的位置，該雷射可操作以將若干光束投射到以一光束角θ偏轉的該分束器而沿該光路至該台架；和 一偵測器臂，包括： 一偵測器致動器，其配置為掃描該偵測器臂並使該偵測器臂繞該軸線旋轉； 一第一聚焦透鏡；和 一偵測器。
  2. 根據請求項1所述的測量系統，其中，該光學臂還包括： 一白光源，其可操作地將白光以該光束角θ投射而沿著該光路到該台架；和 一光譜儀，耦接到該光學偵測器，以決定偏轉到該光學偵測器的該光束的波長。
  3. 根據請求項1所述的測量系統，其中，該光學臂還包括： 一偏振器，位於該雷射和該分束器之間；和 一四分之一波片，該四分之一波片位在該光路上的與該分束器相鄰的位置。
  4. 根據請求項1所述的測量系統，其中，該光束被反射至一初始R0 光束，該初始R0 光束在一第一入射點處入射在該第一聚焦透鏡上，其中，該第一入射點與該第一聚焦透鏡的該光學中心分開距一第一增量距離Δ1 。
  5. 根據請求項4所述的測量系統，其中，該偵測器的分辨率小於約Δ1 。
  6. 根據請求項4所述的測量系統，還包括一第二聚焦透鏡和一第三聚焦透鏡。
  7. 根據請求項6所述的測量系統，其中，該初始R0 光束被該第一聚焦透鏡聚焦至一第一R0 光束，該第一R0 光束被該第二聚焦透鏡聚焦至一第二R0 光束，並且該第二R0 光束由該第三聚焦透鏡被聚焦至一第三R0 光束。
  8. 根據請求項7所述的測量系統，其中： 該第三R0 光束在一第三入射點入射到該第三聚焦透鏡上， 該第三入射點與該第三聚焦透鏡的該光學中心分開相距一第二增量距離Δ2 ，並且 該第二增量距離Δ2 大於該第一增量距離Δ1 。
  9. 一種測量系統，包括： 一台架，該台架具有一基板支撐表面，該台架連接到一台架致動器，該台架致動器被配置為在一掃描路徑中移動該台架並使該台架繞一軸線旋轉； 一光臂，該光臂耦接到一臂致動器，該臂致動器被配置為掃描該光臂並使該光臂繞該軸線旋轉，該光臂包括： 一雷射，該雷射位在與一分束器相鄰的位置，該分束器設置在與一光路中的與一光偵測器相鄰的位置，該雷射可操作以將若干光束投射到以一光束角θ偏轉的該分束器而沿該光路至該台架；和 一主要偵測器臂和一輔助偵測器臂，其中之每一者包括： 一偵測器致動器，該偵測器致動器被配置為掃描該主要偵測器臂或該輔助偵測器臂； 一第一聚焦透鏡；和 一偵測器。
  10. 根據請求項9所述的測量系統，其中，該輔助偵測器臂佈置在該光學臂的後面。
  11. 根據請求項10所述的測量系統，其中： 該光束被反射至一初始R0 光束，該初始R0 光束入射在該主要偵測器臂的該第一入射點處的該主要偵測器臂的該第一聚焦透鏡上， 該主要偵測器臂的該第一入射點與該主要偵測器臂的該第一聚焦透鏡的該光學中心分開相距一第一增量距離Δ1 ， 該光束從放置在該台架上的一工件反射至一經反射的R1 光束，該經反射的R1 光束入射到該輔助偵測器臂的一第一入射點處的該輔助偵測器臂的一第一聚焦透鏡，並且 該輔助偵測器臂的該第一入射點與該輔助偵測器臂的該第一聚焦透鏡的該光學中心分開相距一第三增量距離Δ3 。
  12. 根據請求項11所述的測量系統，其中，該第一增量距離Δ1 小於約1mm。
  13. 根據請求項12所述的測量系統，其中，該第一增量距離Δ1 小於約1mm。
  14. 根據請求項9所述的測量系統，其中，該主要偵測器臂的該第一聚焦透鏡的焦距不同於該輔助偵測器臂的該第一聚焦透鏡的焦距。
  15. 一種將光繞射的方法，包括以下步驟： 將波長為λlaser 的若干光束以一固定的光束角θ0 和一最大定向角ϕmax 投射到一第一基板的一第一區域； 獲得一位移角Δθ； 決定一目標最大光束角θt -max ，其中，θt -max =θ0 +Δθ；和 透過一經修改的光柵節距公式Pt-grating =λlaser /（sinθt-max +sinθ0 ）決定一測試光柵節距Pt-grating 。
  16. 根據請求項15所述的方法，其中，對於隨後的區域，重複以下步驟： 投射光束的步驟； 獲得一位移角Δθ； 決定一目標最大光束角θt -max 以及決定一測試光柵節距Pt-grating 。
  17. 根據請求項15所述的方法，其中，獲得一位移角Δθ之步驟包括以下步驟： 將離開該第一區域的若干光束反射至一初始R0 光束，以使該初始R0 光束在一第一入射點處入射到一聚焦透鏡上，該第一入射點與該聚焦透鏡的該光學中心間隔開一第一增量距離Δ1 ；和 從一第一增量距離Δ1 決定一第一角度Δθ1 。
  18. 根據請求項17所述的方法，其中，決定一第一角度Δθ1 之步驟包括以下步驟：使用該公式Δ1 ＝ f1 *tan（Δθ1 ），其中，f1 是該聚焦透鏡的焦距。
  19. 根據請求項18所述的方法，其中，獲得一位移角Δθ之步驟還包括以下步驟： 透過該聚焦透鏡將該入射的R0 光束聚焦至一第一R0 光束； 透過一第二聚焦透鏡將該第一R0 光束聚焦至一第二R0 光束； 透過一第三聚焦透鏡將該第二R0 光束聚焦至一第三R0 光束，使得該第三R0 光束在一第三入射點入射到該第三聚焦透鏡上，從而使該第三入射點與該第三聚焦透鏡的該光學中心分開距一第二增量距離Δ2 ；和 使用公式Δ2 = f1 *tan（Δθ1 ）* f3 / f2 從該第二增量距離Δ2 決定該第一角度Δθ1 ，其中f2 是該第二聚焦透鏡的焦距，f3 是該第三聚焦透鏡的焦距。
  20. 根據請求項15所述的方法，其中，該第一角度Δθ在約0.001°至約0.1°的範圍內。
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