TW202124907A - 測量系統及光柵圖案陣列 - Google Patents

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Abstract

本揭露書的實施例包括測量系統和光柵圖案陣列。測量系統包括多個子系統，用於產生繞射圖案或在基板上的光柵區域的放大現實圖像。測量系統配置為反射和透射光，且經反射和經透射的光束產生繞射圖案和放大的圖像。繞射圖案和圖像提供有關光柵區域的光柵間距和角度的資訊。設置在基板上的光柵圖案陣列包括主要區域和參考區域。參考區域用以定位對應的主要區域。測量系統不包括旋轉台，且因此不需要精確控制台的旋轉。

Description

測量系統及光柵圖案陣列
本揭露書的實施例關於一種設備，並且更具體地，關於一種測量系統和光柵圖案陣列。
虛擬實境（VR）通常被認為是電腦產生的模擬環境，其中使用者具有明顯的實體存在。可以3D形式產生VR體驗，並可使用頭戴式顯示器（HMD）（諸如眼鏡或具有近眼顯示面板作為鏡片的其他可穿戴式顯示裝置）進行觀看，以顯示替代實際環境的VR環境。
然而，擴增實境（AR）使得使用者仍然可透過眼鏡或其他HMD裝置的顯示鏡片看到以查看周圍環境，還可看到產生用於顯示並作為環境的一部分出現的虛擬物品的圖像的體驗。AR可包括任何類型的輸入，諸如音訊和觸覺輸入，及增強或擴增使用者體驗的環境的虛擬圖像、圖形和視訊。為了達成AR體驗，將虛擬圖像覆蓋在周圍環境中，並由光學裝置執行覆蓋。所製造的光學裝置傾向具有不均勻的性質，其必須被考慮以確保光學裝置的適當功能，從而需要精確測量光柵參數，諸如光柵角度和光柵間距。
本領域中的測量系統的一個缺點是需要對所測量的基板進行精確的角度控制。反射入射光離開表面的傳統光學測量系統需要旋轉台，以便測量光柵角度。此外，必須仔細控制多個光學和偵測器裝置的旋轉，以便準確地擷取來自光柵的反射光。
因此，本領域中所需要的是不需要精確旋轉控制台的測量系統。
於此的實施例包括測量系統和光柵圖案陣列。測量系統相對於基板表面以約90°產生入射光束，且因此不需要旋轉台。光柵圖案陣列允許更容易地定位具有不同光柵角度和間距的光柵的不同部分。
在一個實施例中，提供了一種測量系統，包括：光源，配置為產生入射光束；透鏡；及分束器。透鏡配置為准直R0 光束、R1 光束和R-1 光束。R0 光束、R1 光束和R-1 光束是由入射光束從基板到分束器中的反射產生的。
在另一個實施例中，提供了一種測量系統，包括：光源，配置為產生入射光束；透鏡；及分束器。透鏡配置為准直T0 光束、T1 光束和T-1 光束。T0 光束、T1 光束和T-1 光束是由入射光束通過基板到分束器中的透射產生的。
在又一個實施例中，提供了一種光柵圖案陣列。光柵圖案陣列設置在基板上。光柵圖案陣列包括一個或多個光柵區域。光柵區域的每一個包括：一個或多個主要區域，包括具有主要光柵角度和主要光柵間距的複數個主要光柵；及一個或多個參考區域，包括具有參考光柵角度和參考光柵間距的複數個參考光柵。
本揭露書的實施例包括測量系統和光柵圖案陣列。測量系統包括多個子系統，用於產生繞射圖案或在基板上的光柵區域的放大現實圖像。測量系統配置為反射和透射光，且經反射和經透射的光束產生繞射圖案和放大的圖像。繞射圖案和圖像提供有關光柵區域的光柵間距和角度的資訊。設置在基板上的光柵圖案陣列包括主要區域和參考區域。參考區域用以定位對應的主要區域。於此揭露的實施例可用於（但不限於）使用經反射和經透射的光來測量光柵的性質的測量系統。
如於此所用，術語「約」是指與標稱值相差+/-10％的變化。應該理解，這種變化可包括在於此提供的任何值中。
第1A圖顯示了根據一個實施例的測量系統100的示意性側視圖。如圖所示，測量系統100包括光源110、源分束器111、透鏡109、分束器115、繞射成像系統125、現實成像系統160和二次繞射成像系統150。測量系統100配置為產生入射在基板102上的入射光束105。基板102由台（未顯示）或由緊固件（未顯示）保持。當使用測量系統100來測量光柵區域185的性質時，台被連續地或不連續地移動。入射光束105由光源110產生，且入射光束被源分束器111反射。入射光束105接著從基板102的光柵區域185反射，且入射光束被反射為R0 光束106、R1 光束107和R-1 光束108。光源110可為本領域中使用的任何光源，並且相對於光柵區域185中的光柵的間距來選擇光的波長。光源可為具有窄帶寬（＜1pm）的單波長雷射。在一些示例中，雷射波長是約365nm、約488nm（藍光）、約532nm（綠光）、約589nm（橙光）及/或約633nm（紅光）。
基板102可為本領域中使用的任何基板，並且取決於基板的用途可為不透明的或透明的任一種。根據一些實施例，基板102的材料包括矽（Si）或玻璃。基板102可為任何尺寸或形狀，諸如（但不限於）直徑為150mm、200mm或300mm的晶圓。
第1B和1C圖顯示了根據一個實施例的在使用測量系統100期間的光柵區域185的放大部分。如圖所示，光柵區域185包括複數個光柵190。如圖所示，每個光柵190具有頂表面194、第一傾斜側表面192和第二傾斜側表面193。然而，應當理解，光柵190的橫截面可為任何形狀，諸如（但不限於）正方形、矩形或梯形。光柵190可為包括較小子結構的超構光柵（metagrating）。光柵190相對於方向y成光柵角度Φ，其中方向y平行於基板102的表面102S。光柵角度Φ可從約0°至約360°變化。光柵190被光柵間距191隔開，並且光柵間距可從約150nm至約10μm變化。
入射光束105相對於表面以約90°入射在基板的表面102S上。R0 光束106相對於入射光束105以約180°的角度從表面102S反射，R1 光束107以角度θ1 從表面反射，且R-1 光束108以角度θ-1 從表面反射。根據一些實施例，角度θ1 和θ-1 約相同。若入射光束不正交於光柵表面，則角度θ1 和角度θ-1 可為約相同的，或角度θ1 和角度θ-1 可為不同的。光柵區域185和基板102配置為用於光學裝置中，諸如（但不限於）虛擬實境（VR）或擴增實境（AR）顯示器。
回頭參照第1A圖，透鏡109配置為將R0 光束106、R1 光束107和R-1 光束108准直到分束器115上。在空氣中，透鏡109的數值孔徑可在約0.1到大約0.95的範圍內，且使用浸油的情況下最高可達1.5。透鏡109或於此揭露的任何其他透鏡可為顯微鏡物鏡。
根據一個實施例，測量系統100包括繞射成像系統125。如圖所示，繞射成像系統125包括繞射成像透鏡120和繞射成像感測器130。分束器115配置為將R0 光束106、R1 光束107和R-1 光束108反射到繞射成像透鏡120上。繞射成像透鏡120配置為將R0 光束106、R1 光束107和R-1 光束108聚焦到繞射成像感測器130上，使得光束在繞射成像感測器上形成繞射圖案135。繞射圖案135包括與R0 光束106相對應的第0階光斑136，及分別與R1 光束107和R-1 光束108相對應的兩個第1階光斑137、138。儘管這裡僅顯示了第0階光斑136和第1階光斑137、138，但是應當理解，繞射圖案135中也可包括任何階的光斑。特定光斑的不存在或模糊可指示光柵區域185中的不對稱或缺陷的存在。
第1D圖顯示了根據一個實施例的繞射圖案135。第1D圖所示的繞射圖案135也被稱為後焦平面圖像。相對於倒向平面（reciprocal plane）軸線kx 、ky 顯示了繞射圖案135，其中kx 和ky 相對於x和y軸線旋轉了90°。在第1階光斑152、153之間的距離d與tan（θ1 ）及/或tan（θ-1 ）成比例。繞射成像系統125配置為向使用者投射繞射圖案135，這能夠決定光柵角度Φ。可使用以下方程式決定光柵間距191
Figure 02_image001
其中m是整數，P是光柵間距，且λ是入射光的波長。另外，可藉由測量在kx 軸線與穿過第1階光斑152、153和第0階光斑151的線之間的角度來決定光柵角度Φ。
根據一個實施例，繞射成像感測器130包括電荷耦合裝置（CCD）或互補金屬氧化物半導體（CMOS）。第0階光斑136和第1階光斑138、137的分辨率為繞射成像感測器130的約1個像素至約20個像素，且光柵角度Φ誤差在從約0.1°至約1.0°的範圍內。分析繞射圖像以決定光柵角度Φ和光柵間距191。如第1C圖所示，繞射光斑位置R-1 、R0 、R1 （以像素為單位）由光柵角度Φ和光柵間距191決定。藉由適當的校準和圖像後分析，可相應地決定光柵間距191和光柵角度Φ。
根據一個實施例，測量系統100包括現實成像系統160。如圖所示，現實成像系統160包括現實成像透鏡161和現實成像感測器162。R0 光束106、R1 光束107和R-1 光束108的至少一部分穿過分束器115及二次分束器143（若存在的話）。現實成像透鏡161配置為將R0 光束106、R1 光束107和R-1 光束108聚焦成現實圖像163到現實成像感測器162上。根據一個實施例，現實成像感測器162包括CCD。現實圖像163包括光柵區域185的放大圖案，並且對現實圖像163進行分析以檢查光柵的缺陷，諸如刮痕和灰塵。現實成像系統160配置為將現實圖像163投影在現實成像感測器162上。
根據一個實施例，測量系統100包括二次繞射成像系統150。如圖所示，二次繞射成像系統150包括二次分束器143、二次現實成像透鏡141、二次現實成像感測器180、二次繞射成像透鏡142和二次繞射成像感測器145。二次分束器143配置為將R0 光束106、R1 光束107和R-1 光束108反射到二次現實成像透鏡141上。二次現實成像透鏡141配置為將R0 光束106、R1 光束107和將R-1 光束108聚焦成現實圖像181到二次現實成像感測器180上。分析繞射圖案155以決定光柵角度Φ和光柵間距191。
R0 光束106、R1 光束107和R-1 光束108的至少一部分穿過二次現實成像感測器180到達二次繞射成像透鏡142。二次繞射成像透鏡142是可調諧的，使得可改變繞射成像透鏡的焦距。二次繞射成像透鏡142配置為將R0 光束106、R1 光束107和R-1 光束108聚焦到二次繞射成像感測器145上，使得光束在繞射成像感測器上形成繞射圖案155。繞射圖案155包括與R0 光束106相對應的第0階光斑151，及分別與R1 光束107和R-1 光束108相對應的兩個第1階光斑152、153。在第1階光斑152、153之間的距離d與tan（θ1 ）及/或tan（θ-1 ）成比例。二次繞射成像系統150配置為藉由調諧二次繞射成像透鏡142的焦距來調諧偵測器上的繞射光斑之間的距離。因此，可以高分辨率測量更大範圍的光柵間距191。二次繞射成像系統150配置為向使用者投影繞射圖案155和現實圖像181兩者，這使得能夠決定光柵角度Φ。
根據一個實施例，二次繞射成像感測器145包括電荷耦合裝置（CCD）。第0階光斑151和第1階光斑152、153的分辨率為CCD的約1個像素至約20個像素，且光柵角度Φ誤差在從約0.1°至約1.0°的範圍內。
應當理解，測量系統100可包括繞射成像系統125、現實成像系統160和二次繞射成像系統150的任何組合。在測量系統100包括繞射成像系統125、現實成像系統160和二次繞射成像系統150的兩個或更多個的實施例中，繞射成像感測器130、現實成像感測器162和二次繞射成像感測器145的任一個都可具有與其他感測器的任一個相同或不同的分辨率。具有不同分辨率的繞射成像感測器130、現實成像感測器162和二次繞射成像感測器145對於含有帶有變化的光柵角度和間距的不同光柵區域的基板102是有用的。另外，具有不同分辨率的繞射成像感測器130、現實成像感測器162和二次繞射成像感測器145可用以比較光柵間距和角度的值，以驗證測量的準確性。
第2A圖顯示了根據一個實施例的測量系統200的示意性側視圖。如圖所示，測量系統200包括光源110、透鏡209、分束器215、繞射成像系統225和現實成像系統260。測量系統200配置為產生入射在基板102上的入射光束105。基板102由透明台（未顯示）或由緊固件（未顯示）保持。當使用測量系統200測量光柵區域185的性質時，台連續或不連續地移動。入射光束105通過基板102的光柵區域185重新透射，且入射光束透射成T0 光束206、T1 光束207和T-1 光束208。光源110可為本領域中使用的任何光源，並且相對於光柵區域185中的光柵的間距來選擇光的波長。波長可為上述的任何波長，
第2B和2C圖顯示了根據一個實施例的在使用測量系統200期間的光柵區域185的放大部分。如圖所示，光柵區域185包括複數個光柵190。入射光束105相對於表面以約90°入射在基板的表面102S上。T0 光束206相對於入射光束105以約0°透射穿過基板，T1 光束207以角度θ1 透射穿過基板，且T-1 光束208以角度θ-1 透射穿過基板。根據一些實施例，角度θ1 和θ-1 為約相同的。若光柵區域185的光柵角度Φ不對稱，則角度θ1 和角度θ-1 可為約相同的，或者角度θ1 和角度θ-1 可為不同的。光柵區域185和基板102配置為用於光學裝置中，諸如（但不限於）虛擬實境（VR）或擴增實境（AR）顯示器。
回頭參照第2A圖，透鏡209配置為將T0 光束206、T1 光束207和T-1 光束208准直到分束器215上。透鏡209（或於此揭露的任何其他透鏡）的焦距可在從約10mm至約1m的範圍內。
根據一個實施例，測量系統200包括繞射成像系統225。如圖所示，繞射成像系統225包括繞射成像透鏡220和繞射成像感測器230。分束器215配置為將T0 光束206、T1 光束207和T-1 光束208反射到繞射成像透鏡220上。繞射成像透鏡220配置為將T0 光束206、T1 光束207和T-1 光束208聚焦到繞射成像感測器230上，使得光束在繞射成像感測器上形成繞射圖案235。繞射圖案235包括對應於T0 光束206的第0階光斑236，以及分別對應於T1 光束207和T-1 光束208的兩個第1階光斑237、238。
第2D圖顯示了根據一個實施例的繞射圖案235。第2D圖所示的繞射圖案235也稱為後焦平面圖像。相對於倒向平面軸線kx 和ky 顯示了繞射圖案235，其中kx 和ky 相對於x和y軸旋轉了90°。在第1階光斑237、238之間的距離d與tan（θ1 ）及/或tan（θ-1 ）成比例。繞射成像系統225配置為將繞射圖案235投影到使用者，這使得能夠決定光柵角度Φ。光柵間距191可使用以下方程式決定：
Figure 02_image003
其中m是整數，P是光柵間距，且λ是入射光的波長。另外，可藉由測量在kx 軸線與穿過第1階光斑152、153和第0階光斑151的線之間的角度來決定光柵角度Φ。
根據一個實施例，繞射成像感測器230包括CCD或CMOS。第0階光斑236和第1階光斑238、237的分辨率是繞射成像感測器230的約1個像素至約20個像素，且光柵角度Φ誤差在從約0.1°至約1.0°的範圍內。
根據一個實施例，測量系統200包括現實成像系統260。如圖所示，現實成像系統260包括現實成像透鏡261和現實成像感測器262。T0 光束206、T1 光束207和T-1 光束208的至少一部分穿過分束器215。現實成像透鏡261配置為將T0 光束206、T1 光束207和T-1 光束208聚焦成現實圖像263到現實成像感測器262上。根據一個實施例，現實成像感測器262包括CCD。現實圖像263包括光柵區域185的放大圖案，並且分析現實圖像以決定光柵角度Φ和光柵間距191。現實成像系統260配置為將現實圖像263投影到現實成像感測器262上。
在一些實施例中，測量系統200進一步包括設置在光源和基板102之間的一個或多個透鏡（未顯示）。這些附加的透鏡可在入射光束入射在基板102上之前進一步將入射光束105聚焦成較小的寬度。在一些實施例中，透鏡位於基板102的共軛平面處，而另一透鏡位於透鏡209的後焦平面的共軛平面處。此外，入射光束105的寬度可由位於透鏡209的後焦平面的共軛平面處的孔徑光闌（aperture diaphragm）（未顯示）和位於基板102的共軛平面處的視場光闌（field diaphragm）（未顯示）控制。
應當理解，測量系統200可包括繞射成像系統225和現實成像系統260的任何組合。在測量系統100包括繞射成像系統225和現實成像系統260兩者的實施例中，繞射成像感測器230和現實成像感測器262可具有相同或不同的分辨率。具有不同分辨率的繞射成像感測器230和現實成像感測器262可用於含有帶有變化的光柵角度和間距的不同光柵區域的基板102。另外，具有不同分辨率的繞射成像感測器230和現實成像感測器262可用以比較光柵間距和角度的值，以驗證測量的準確性。
測量系統100、200不包括旋轉台，且因此不需要精確控制台的旋轉。另外，應當理解，測量系統100、200可被組合成單個測量系統，該單個測量系統配置用於測量同一光源110的反射和透射。組合的測量系統對於具有各種各樣的光柵區域的間距和角度的透明基板102是有價值的。對於非透明基板102而言，可使用測量系統100，因為測量系統100使用入射光束105的反射而不是入射光束的透射。測量系統100、200包含在單個臂中，且因此不需要仔細校準和控制多個旋轉臂。
第3A圖顯示了根據一個實施例的設置在基板102上的光柵圖案陣列302。如圖所示，光柵圖案陣列302包括一個或多個光柵區域301。光柵區域301可為如上所述的相同的光柵區域185。光柵圖案陣列302配置為用作光學裝置（如，VR或AR顯示器）的一部分。
第3B圖顯示了根據一個實施例的光柵區域301的放大部分。如圖所示，光柵區域301包括一個或多個主要區域310、320、330、340、350、360，每個主要區域具有帶有光柵角度Φ和光柵間距191的光柵；及一個或多個參考區域311、321、331、341、351、361，每個參考區域具有帶有光柵角度Φ和光柵間距191的光柵。根據一個實施例，主要區域310、320、330、340、350、360具有彼此不同的主要光柵角度Φ。根據一個實施例，主要區域310、320、330、340、350、360可為相同或不同的間距。根據一個實施例，主要區域310、320、330、340、350、360的形狀可相同或不同。光柵區域301配置為用作光學裝置（如，VR或AR顯示器）的一部分。
每個主要區域（如，310）具有對應的參考區域（如，311），且每個參考區域具有與對應的主要光柵區域相同的光柵取向。儘管第3B圖顯示了主要區域310、320、330、340、350、360與參考區域311、321、331、341、351、361具有一對一比例的系統，但是可預期可使用任何比例（如，每個主要區域有兩個參考區域），或者每個主要區域可具有任意數量的對應參考區域。根據一個實施例，參考區域311的間距Pref 是對應的主要區域310的間距Pmain 的約整數倍n，亦即，Pref ＝n*Pmain 。參考區域311和與對應的主要光柵310具有約相同的光柵角度Φ的組合允許使用者容易地定位用於測量的期望的主要光柵。
第4圖是根據一個實施例的用於比較具有不同的主要區域310、320的光柵角度ΦA 、ΦB 的方法400操作的流程圖。方法400的每個操作可由測量系統100、200的任何實施例，或在2019年8月13日提交的美國專利申請案第16/539,930號及/或2019年4月15日提交的美國臨時專利申請案的62/834,219（藉由引用將其全文併入）中描述的任何測量系統來執行。儘管結合第4圖描述了方法操作，熟悉本領域者將理解，配置為以任何順序執行方法400操作的任何系統都落入於此所述的實施例的範圍內。
方法400在操作410處開始，在操作410處，測量第一主要區域（如，310）的光柵角度ΦA 和對應的第一參考區域（如，311）的光柵角度ΦA1 的差，該差由ΦA -ΦA1 給出。可使用上述測量系統100、200的任一種來測量光柵角度的差，或者可使用附加附接的測量系統（諸如Littrow系統）來測量光柵角度的差。
在操作420處，測量第二主要區域（如，320）的光柵角度ΦB 和對應的第二參考區域（如，321）的光柵角度ΦB1 的差，該差由ΦB -ΦB1 給出。可使用上述測量系統100、200的任一種來測量光柵角度的差。
在操作430處，測量第一參考區域（如，311）的光柵角度ΦA1 和第二參考區域（如，321）的光柵角度ΦB1 的差，該差由ΦA1 -ΦB1 給出。可使用上述測量系統100、200的任一種來測量光柵角度的差。
在操作440處，決定第一主要區域（如，310）的光柵角度ΦA 和第二主要區域（如，320）的光柵角度ΦB 的差，該差由以下方程式決定的由ΦA -ΦB 給出
ΦA -ΦB =（ΦA -ΦA1 ）-（Φ-ΦB1 ）+（ΦA1 -ΦB1 ）。
比較參考區域311、321的光柵角度ΦA1 、ΦB1 允許間接測量在主要區域310、320之間的光柵角度ΦA 、ΦB 的差。另外，參考區域311、321具有比對應的主要區域310、320更大的間距，且因此，可使用比測量對應主要區域的光柵角度ΦA 、ΦB 所需的更長的光的波長來測量光柵角度ΦA1 、ΦB1 。例如，具有約400nm的光柵間距Pmain 的主要區域310將需要雷射源產生波長小於400nm的光，而測量具有光柵間距Pref ＝2Pmain ＝800nm的對應參考區域311可使用產生具有波長小於800nm的光的雷射源來測量，且通常可見光比紫外光更容易產生。
如上所述，測量系統包括多個子系統，用於產生繞射圖案或在基板上的光柵區域的放大現實圖像。測量系統配置為反射和透射光，且經反射和經透射的光束產生繞射圖案和放大的圖像。繞射圖案和圖像提供有關光柵區域的光柵間距和角度的資訊。設置在基板上的光柵圖案陣列包括主要區域和參考區域。參考區域用以定位對應的主要區域。
測量系統不包括旋轉台，且因此不需要精確控制台的旋轉。測量系統包含在單個臂中，且因此不需要仔細校準和控制多個旋轉臂。測量系統可為無畸變的，亦即，提供具有最小失真的圖像，及/或測量系統可為錐形的（conoscopic），亦即藉由通過透明基板進行測量來提供圖像。比較參考區域的光柵角度可間接測量在主要區域之間的光柵角度的差。
儘管前述內容涉及本揭露書的實施例，但是在不背離本揭露書的基本範圍的情況下，可設計本揭露書的其他和進一步的實施例，並且本揭露書的範圍由以下的申請專利範圍決定。
100:測量系統 102:基板 102S:表面 105:入射光束 106:R0 光束 107:R1 光束 108:R-1 光束 109:透鏡 110:光源 111:源分束器 115:分束器 120:繞射成像透鏡 125:繞射成像系統 130:繞射成像感測器 135:繞射圖案 136:第0階光斑 137:第1階光斑 138:第1階光斑 141:二次現實成像透鏡 142:二次繞射成像透鏡 143:二次分束器 145:二次繞射成像感測器 150:二次繞射成像系統 151:第0階光斑 152:第1階光斑 153:第1階光斑 155:繞射圖案 160:現實成像系統 161:現實成像透鏡 162:現實成像感測器 163:現實圖像 180:二次現實成像感測器 181:現實圖像 185:光柵區域 190:光柵 191:光柵間距 192:第一傾斜側表面 193:第二傾斜側表面 194:頂表面 200:測量系統 206:T0 光束 207:T1 光束 208:T-1 光束 209:透鏡 215:分束器 220:繞射成像透鏡 225:繞射成像系統 230:繞射成像感測器 235:繞射圖案 236:第0階光斑 237:第1階光斑 238:第1階光斑 260:現實成像系統 261:現實成像透鏡 262:現實成像感測器 263:現實圖像 301:光柵區域 302:光柵圖案陣列 310:主要區域/主要光柵 311:參考區域 320:主要區域 321:參考區域 330:主要區域 331:參考區域 340:主要區域 341:參考區域 350:主要區域 351:參考區域 360:主要區域 361:參考區域 400:方法 410:操作 420:操作 430:操作 440:操作
為了可詳細地理解本揭露書的上述特徵的方式，可藉由參考實施例來獲得上面簡要概述的本揭露書的更詳細的描述，其中一些實施例在附隨的圖式中顯示。然而，應注意，附隨的圖式僅顯示了示例性實施例，因此不應被認為是對其範圍的限制，並且可允許其他等效實施例。
第1A圖顯示了根據一個實施例的測量系統的示意性側視圖。
第1B和1C圖顯示了根據一個實施例的在使用測量系統期間的光柵區域的放大部分。
第1D圖顯示了根據一個實施例的繞射圖案。
第2A圖顯示了根據一個實施例的測量系統的示意性側視圖。
第2B和2C圖顯示了根據一個實施例的在使用測量系統期間的光柵區域的放大部分。
第2D圖顯示了根據一個實施例的繞射圖案。
第3A圖顯示了根據一個實施例的設置在基板上的光柵圖案陣列。
第3B圖顯示了根據一個實施例的光柵區域的放大部分。
第4圖是根據一個實施例的用於比較不同主要光柵的光柵角度的方法操作的流程圖。
為促進理解，在可能的地方使用了相同的元件符號來表示圖式中共有的相同元件。可預期的是，一個實施例的元件和特徵可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
301:光柵區域
310:主要區域/主要光柵
311:參考區域
320:主要區域
321:參考區域
330:主要區域
331:參考區域
340:主要區域
341:參考區域
350:主要區域
351:參考區域
360:主要區域
361:參考區域

Claims (20)

  1. 一種測量系統，包含： 一光源，配置為產生一入射光束； 一透鏡；及 一分束器，其中該透鏡配置為准直一R0 光束、一R1 光束和一R-1 光束，該R0 光束、該R1 光束和該R-1 光束是由該入射光束從一基板到該分束器中的一反射產生的。
  2. 如請求項1所述之測量系統，進一步包含一繞射成像系統，該繞射成像系統包含： 一繞射成像感測器；及 一繞射成像透鏡，配置為將該R0 光束、該R1 光束和該R-1 光束聚焦到該繞射成像感測器上，其中該分束器配置為將該R0 光束、該R1 光束和該R-1 光束反射到該繞射成像透鏡上。
  3. 如請求項2所述之測量系統，其中該繞射成像感測器包含一電荷耦合裝置（CCD）或互補金屬氧化物半導體（CMOS）。
  4. 如請求項1所述之測量系統，進一步包含一現實成像系統，包含： 一現實成像感測器；及 一現實成像透鏡，配置為將該R0 光束、該R1 光束和該R-1 光束聚焦到該現實成像感測器上，其中該分束器配置為將該R0 光束、該R1 光束和該R-1 光束反射到該現實成像透鏡上。
  5. 如請求項4所述之測量系統，其中該現實成像感測器包含一CCD或CMOS。
  6. 如請求項1所述之測量系統，進一步包含一二次成像系統，包含： 一二次分束器； 一二次現實成像感測器； 一二次現實成像透鏡，配置為將該R0 光束、該R1 光束和該R-1 光束聚焦到該二次現實成像感測器上； 一二次繞射成像感測器；及 一二次繞射成像透鏡，配置為將該R0 光束、該R1 光束和該R-1 光束聚焦到該二次繞射成像感測器上，其中該二次分束器配置為將該R0 光束、該R1 光束和該R-1 光束反射到該二次現實成像透鏡上。
  7. 如請求項6所述之測量系統，其中該二次繞射成像感測器包含一電荷耦合裝置（CCD）或互補金屬-氧化物-半導體（CMOS）。
  8. 一種光學裝置，包含： 一個或多個光柵區域，該等光柵區域的每一個包含： 一個或多個主要區域，包含複數個主要光柵，每個主要光柵具有一主要光柵角度和一主要光柵間距；及 一個或多個參考區域，包含複數個參考光柵，每個參考光柵具有一參考光柵角度和一參考光柵間距，其中每個參考光柵間距大於每個主要光柵間距。
  9. 如請求項8所述之光學裝置，其中該一個或多個主要區域的一第一主要光柵具有一第一主要光柵角度，且該一個或多個主要區域的一第二主要光柵具有一第二主要光柵角度，其中該第二主要光柵角度不同於該第一主要光柵角度。
  10. 如請求項8所述之光學裝置，其中該一個或多個主要區域的一第一主要區域具有與該一個或多個主要區域的一第二主要區域不同的形狀。
  11. 如請求項8所述之光學裝置，其中該一個或多個主要區域的一對應主要區域具有該一個或多個參考區域的一對應參考區域，且該對應主要區域包含一對應主要光柵角度，該對應主要光柵角度約等於該對應參考區域的一對應參考光柵角度。
  12. 如請求項11所述之光學裝置，其中該對應參考區域的一對應參考光柵間距為該對應主要區域的一對應主要光柵間距的約整數倍。
  13. 如請求項12所述之光學裝置，其中該整數是2。
  14. 如請求項8所述之光學裝置，其中該複數個主要光柵的至少一個具有選自由一正方形、一矩形或一梯形所組成的群組的一橫截面形狀。
  15. 如請求項8所述之光學裝置，其中每個參考光柵間距為約150nm至約10μm。
  16. 一種光學裝置，包含： 複數個主要光柵，每個主要光柵具有一主要光柵角度和一主要光柵間距；及 複數個參考光柵，每個參考光柵具有一參考光柵角度和一參考光柵間距，其中每個主要光柵間距等於第一波長，且該參考光柵間距小於或等於一可見光譜或一紅外光譜內的一第二波長，其中每個主要光柵間距小於每個參考光柵間距。
  17. 如請求項16所述之光學裝置，其中該複數個主要光柵中的一第一主要光柵對應於該複數個參考光柵中的一第一參考光柵和一第二參考光柵，其中該第一參考光柵和該第二參考光柵配置為提供與該第一主要光柵的一第一位置有關的資訊。
  18. 如請求項17所述之光學裝置，其中在該第一參考光柵的一第一參考角度（ΦA1 ）和該第二參考光柵的一第二參考角度（ΦB1 ）之間的一參考角度差對應於在該複數個主要光柵的該第一主要光柵和一第二主要光柵之間的一主要角度差。
  19. 如請求項18所述之光學裝置，其中在該第一主要光柵的一第一主要角度（ΦA ）和該第一參考角度（ΦA1 ）之間的一第一角度差對應於該主要角度差，而在該第二主要光柵的一第二主要角度（ΦB ）和該第二參考角度（ΦB1 ）對應於由以下方程式所界定的該主要角度差（ΦA –ΦB ）： （ΦA –ΦB ）=（ΦA –ΦA1 ）–（ΦB –ΦB1 ）+（ΦA1 –ΦB1 ）。
  20. 如請求項16所述之光學裝置，其中該複數個參考光柵配置為由包含小於800nm的一波長的一光源可讀取的。
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