TW202126993A - 光反射光譜法設備、光反射光譜法系統及光反射光譜法方法 - Google Patents

光反射光譜法設備、光反射光譜法系統及光反射光譜法方法 Download PDF

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Abstract

一種分開來累加反射離開樣本之「泵開」與「泵關」光束之光反射光譜法系統及方法。系統包含：(a)產生探針射束之探針源，探針射束用於量測樣本之光譜反射率，(b)產生泵射束之泵源，(c)至少一光譜儀，(d)第一調變裝置，允許泵射束交替調變樣本之光譜反射率，使得反射之光束交替為「泵開」與「泵關」光束，(e)在光束之路徑的第二調變裝置，交替將「泵開」及「泵關」光束引導至光譜儀，(f)電腦。光反射光譜法系統包含光譜儀。在單一光譜儀中，將「泵開」光束投影至CCD之至少一列且將「泵關」光束投影至CCD之另一列，以分開累加「泵開」與「泵關」訊號。

Description

光反射光譜法設備、光反射光譜法系統及光反射光譜法方法
本發明係關於半導體量測技術。更具體言之，本發明係關於用於藉由光學構件對裝置臨界尺寸進行量測之半導體計量技術。
半導體製造朝向較小裝置尺寸連續地演進，以致力於改良效能、功率效率及成本。就臨界尺寸及材料性質兩者而言，維持此趨勢需要更緊密且更高效之製程控制，及因此計量。
在此情境中，光學計量方法係針對其非破壞性、非接觸機制結合高輸貫量及小量測點來區分。具體言之，諸如光譜反射法(Spectral Reflectometry；SR)及光譜橢圓法(Spectral Ellipsometry；SE)之光學光譜方法通常用於尺寸計量(dimensional metrology；OCD)及製程控制。藉由檢驗自樣本反射之光，可推導出關於光學性質及薄膜之厚度的資訊，以及複雜圖案化之結構的尺寸參數。然而，此等方法對諸如電參數(例如，載子壽命、遷移率)及機械參數(例如，張力/應力)之固有材料性質常具有極低敏感性。用於量測此等性質之其他方法常罹患各種缺點，諸如，破壞性、需要與樣本接觸、具有非常長之量測時間或過大之量測點。
因此，本發明之一目標為提供一種用於量測一樣本之光學性質的光誘發改變之設備及方法。一種克服當今可用系統及方法之以上提到之缺點之系統及方法。
調變光譜法(Modulation Spectroscopy；MS)指以下一系列技術：其中樣本經按某一方式自其正常狀態擾動，且量測作為對彼擾動之一回應的光譜之改變(而非光譜自身)。此之實例為：熱反射，其中量測歸因於溫度改變的反射率之差異；電/磁反射，其中分別施加靜電/靜磁場；或光反射，其中使用光場。
因為材料之光譜反射率與諸如頻帶結構、能態密度、自由載子等之電子性質密切相關，所以調變光譜法(MS)對此等性質比任一其他光學光譜方法更有獨特敏感性。當半導體裝置之電測試需要在其製造製程之早期階段(其中習知電子測試係不可能的)進行時，此可具有高值。
本發明屬於一種用於寬頻光反射(Photoreflectance；PR)光譜法(亦即，用於量測一樣本之光學性質之光誘發改變)之設備及方法。根據本發明之一些實施例之PR設備使用兩個射束：用於量測樣本之光譜反射率之第一探針射束，及用於調變該反射率之第二泵射束。PR量測之值為
Figure 02_image001
，其中
Figure 02_image003
及
Figure 02_image005
分別為具有及無泵射束之光譜反射率。
在多數情況中，
Figure 02_image007
之量值非常小，大約
Figure 02_image009
。量測反射率之此小改變需要
Figure 02_image011
之信雜比(signal-to-noise ratio；SNR)，歸因於在標準光譜系統中存在之雜訊及寄生訊號，此係有挑戰性的。
以下描述本發明之PR設備及方法之最終效能及優勢。
根據本發明，PR量測結果中之主要雜訊因素如下： ● 散粒雜訊：
Figure 02_image013
個光子(或光電子)之偵測中的散粒雜訊為
Figure 02_image015
。在PR中，所關注之訊號
Figure 02_image017
為減去兩個更強得多之訊號
Figure 02_image019
及
Figure 02_image021
的結果。此等訊號中之每一者中之雜訊不相關，且因此不減去。因此，若在反射比
Figure 02_image019
下偵測到
Figure 02_image013
個光電子，則SNR變為
Figure 02_image023
。舉例而言，為了偵測PR訊號
Figure 02_image025
，其中
Figure 02_image027
，需要集合一共
Figure 02_image029
個光電子(每像素)，對於可見光，此總計達數
Figure 02_image031
。 ● 來自來源、偵測器及電子器件之「
Figure 02_image033
」。此類型之雜訊難以克服，此係由於如其名稱表明，其與頻率成反比或與獲取時間成線性比例，意謂，增加量測時間不會幫助使其達到平均(或換言之，其含有長期相關性)。 被叫作鎖定偵測(Lock-in Detection；LID)的對此之常見緩解措施為按一足夠高頻率(典型地，
Figure 02_image035
)調變泵射束且使探針偵測器訊號穿過鎖定至泵調變頻率之鎖定放大器(Lock-in Amplifier；LIA)，因此隔離靠近調變頻率之頻率且拒絕其餘者。 此執行得非常好，但複雜電子器件使其僅對於單一通道量測系統可行。以此方式獲取全光譜需要依序量測探針射束之每一光譜分量，通常藉由一掃描單色器。 與在標準光譜方法中使用之多通道方法相比，此程序嚴重地增加了量測時間，例如，藉由將集合之探針射束分散至CCD或其他多通道感測器上且並行地量測所有波長。 ● 量化及讀出雜訊為CCD之每次獲取產生之不相關雜訊源。若增大調變頻率以更好地處置1/f雜訊，則讀出之數目成比例地增加，最終使此等雜訊支配散粒雜訊。
如上解釋，為了克服
Figure 02_image037
雜訊，PR量測需要使用具有鎖定偵測之經調變泵。可以若干方式中之一者達成泵調變：將調變裝置(諸如，機械調製盤、光電或聲光調變器)置放於泵雷射束路徑中，或直接調變泵雷射功率。
若探針為單色(雷射PR)，則此相對直接了當地應對可用快速偵測器及LIA電子器件。然而，光反射(Photoreflectance；PR)光譜法為一不同事物，此處，探針源為寬頻，且需要在許多不同波長下對反射之光取樣以建立PR光譜。寬泛言之，存在進行此操作之兩個方法： - 使用如上所述之傳統鎖定偵測(LID)，必須使反射之探針射束穿過單色器，且依序量測每一波長。此意謂重複同一量測數百次，從而使輸貫量非常低且不太適合於工業應用。 - 使用光譜儀，其將探針射束分散至多通道偵測器(例如，CCD)且同時讀取所有波長，如在SE及SR中通常進行。然而，對於光反射(PR)光譜法，小訊號仍然需要某一形式之LID以克服雜訊，且此不易於基於逐個像素進行。其可進行之方式為藉由使用可以高訊框率(與泵調變同步化)及低雜訊讀取光譜之高端CCD及電子器件。接著在電腦上處理資料以在數學上達成與LIA相同之效應，從而基本上在大約泵調變頻率下強加窄帶通濾波器以便消除在所有其他頻率下之雜訊。若該等訊框完全與泵循環對準，則此基本上達成累加所有「泵關(pump off)」訊框且自累加之「泵開(pump on)」訊框減去結果以得到PR訊號
Figure 02_image039
。然而，此方法之問題在於，其需要精密且昂貴之感測器及電子器件，最有可能是訂製。因此，根據本發明之一些實施例，提供一種用於量測一樣本之光學性質之光誘發改變之經改良設備及方法。更具體言之，一種克服當今可用的設備及方法之上述限制之設備及方法。
因此，根據本發明之一些實施例，提供一種用於分開累加反射離開一樣本之一「泵開」光束及一「泵關」光束之光反射(PR)光譜法設備。前述光反射(PR)光譜法設備包含： - 探針源，其用於產生探針射束，前述探針射束用於量測樣本之光譜反射率； - 泵源，其用於產生泵射束； - 至少一個光譜儀； - 第一調變裝置，其允許前述泵射束交替地調變前述樣本之前述光譜反射率，使得自前述樣本反射之光束交替地為「泵開」光束及「泵關」光束；及 - 在反射離開前述樣本之前述光束之路徑中的第二調變裝置，其將前述「泵開」光束與前述「泵關」光束交替地引導至前述至少一個光譜儀； 其中在前述光反射(PR)光譜法設備包含單一光譜儀的情況中，前述單一光譜儀將前述「泵開」光束投影至CCD上之至少一列且將前述「泵關」光束投影至前述CCD上之另一(另外)列，使得分開來累加「泵開」訊號與「泵關」訊號，且 其中在前述光反射(PR)光譜法設備包含多個光譜儀的情況中，前述第二調變裝置將前述「泵開」光束引導至一個光譜儀且將前述「泵關」光束引導至另一光譜儀，使得分開來累加「泵開」訊號與「泵關」訊號。
此外，根據本發明之一些實施例，經由電子、光學或光電方式使前述泵射束衰減。
此外，根據本發明之一些實施例，前述第一調變裝置在前述泵射束之路徑中，或直接調變前述泵源功率。
此外，根據本發明之一些實施例，前述第一調變裝置及/或前述第二調變裝置係選自一機械調製盤、光電調變器或聲光調變器。
此外，根據本發明之一些實施例，前述第一調變裝置及前述第二調變裝置中之每一者為同步化之調製盤控制器或偏轉裝置。
此外，根據本發明之一些實施例，在前述第二調變裝置為同步化之調製盤控制器的情況中，前述光反射(PR)光譜法設備進一步包含分光鏡，用於將自前述樣本反射之前述光束分裂成「泵開」光束及「泵關」光束。
此外，根據本發明之一些實施例，光反射(PR)光譜法設備進一步包含用於將「泵開」光束引導至前述第二調變裝置之光學元件。
此外，根據本發明之一些實施例，前述單一光譜儀之前述CCD為多陣列感測器或多個單獨線性陣列感測器。
此外，根據本發明之一些實施例，前述多陣列感測器為2D陣列感測器。
此外，根據本發明之一些實施例，前述CCD之訊框率受前述多陣列感測器或前述多個單獨線性陣列感測器之全井容量(full-well capacity)約束。
此外，根據本發明之一些實施例，提供一種用於量測及計算一樣本之光學性質之光誘發改變的光反射(PR)光譜法系統。
前述光反射(PR)光譜法系統包含上述光反射(PR)光譜法設備及電腦，其中前述光反射(PR)光譜法設備將前述「泵開」光束及前述「泵關」光束轉換成「泵開」訊號及「泵關」訊號，且將前述「泵開」訊號及前述「泵關」訊號傳送至電腦，且前述電腦自對應於光譜(R + ΔR)之前述「泵關」訊號減去對應於光譜(R)之前述「泵開」訊號以得到PR訊號(ΔR)。
此外，根據本發明之一些實施例，提供一種用於量測及計算一樣本之光學性質之光誘發改變之光反射(PR)光譜法方法。前述方法包含： (a) 提供上述光反射(PR)光譜法系統； (b)                將探針射束及泵射束聚焦至樣本上之單一點上； (c) 使用第一調變裝置將前述泵射束交替地引導至前述樣本上之前述單一點； (d)                經由前述探針射束連續地撞擊前述單一點； (e) 藉由前述泵射束交替地撞擊前述單一點以交替地調變前述樣本上的前述單一點之反射率，使得反射離開前述樣本之光束由「泵開」光束及「泵關」光束組成； (f)  使用第二調變裝置將前述「泵開」光束及前述「泵關」光束引導至單一光譜儀或至多個光譜儀； (g) 將前述「泵開」光束及前述「泵關」光束轉換成「泵開」訊號及「泵關」訊號，且將前述「泵開」訊號及前述「泵關」訊號傳送至電腦；及 (h)                自對應於光譜(R + ΔR)之前述「泵關」訊號減去對應於光譜(R)之前述「泵開」訊號以得到PR訊號(ΔR)。
此外，根據本發明之一些實施例，前述方法進一步包含在單一光譜儀之情況中，將前述「泵開」光束投影至CCD上之至少一列，及將前述「泵關」光束投影至前述CCD上之另一(另外)列。
此外，根據本發明之一些實施例，前述方法進一步包含在多個光譜儀之情況中，將前述「泵開」光束投影至一個光譜儀，及將前述「泵關」光束投影至另一光譜儀。
本發明提供一種用於使用具有低頻偵測器讀數之高頻鎖定偵測的寬頻光譜光反射之新設備及方法。
不同於需要精密且昂貴感測器及電子器件(最有可能是定製)的以上描述之先前方法，本發明之設備及方法允許藉由普通現成硬體來進行PR量測。
圖1圖示根據本發明之一些實施例的用於量測一樣本之光學性質之光誘發改變之光反射(PR)光譜法設備100。
光反射(PR)光譜法設備100包含一探針源102及一泵源104，其分別用於產生一探針射束106及一泵射束108。探針射束106用以量測樣本110之光譜反射率，而泵射束108用以調變樣本110之反射率。泵射束108可以電子方式或經由適當衰減光學濾波器衰減，例如，可機械移位進/出泵射束之光學路徑及/或基於光電方式等。
光反射(PR)光譜法設備100進一步包含兩個調變裝置(在泵射束108之路徑中(或直接調變泵功率)的第一調變裝置及在自樣本110反射之光束107(探針射束)之路徑中的第二調變裝置)、一分光鏡112、用於將光束124引導至所要的位置之一光學元件(諸如，鏡114)及由可包括一2D光譜解析感測器陣列之一電荷耦合裝置(Charge Coupled Device；CCD) 126及一讀出電路組成的一光譜儀116。
根據本發明之一些實施例，當光進入光譜儀116時，其由光譜儀光學器件投影至光譜解析感測器陣列上，例如，至CCD 126上，CCD 126將傳入之光譜轉換成電子訊號。
根據本發明之一些實施例，CCD 126可為單一多維感測器陣列或多個一維感測器陣列。
根據本發明之一些實施例，第一及第二調變裝置可選自機械調製盤、光電調變器、聲光調變器及類似者。此處，如在圖中看出，第一及第二調變裝置為第一同步化之調製盤控制器118及第二同步化之調製盤控制器120。
第一同步化之調製盤控制器118交替地將泵射束108引導(傳送)至樣本110，例如，泵射束108經交替地透射穿過未受阻擋通道(諸如，通道122)，且因此，交替地到達樣本110。
因此，根據本發明之一些實施例，在量測中存在兩個模式，一個為當泵射束108到達樣本110時，且另一者為當泵射束108經擋住時。
當泵射束108到達樣本110時，反射離開樣本110之光束107為「泵開」射束，且當泵射束108經擋住時，反射離開樣本110之光束107為「泵關」射束。
歸因於「泵開」光束及「泵關」光束之使用，不需要使CCD讀出與泵同步化，且可在無任何讀出之情況下累加多個調變循環。
在集合通道中之第二同步化之調製盤控制器120切換元件用以將自樣本110集合之光束107 (例如，「泵開」光束及「泵關」光束)引導至光譜儀116。
根據本發明之一些實施例，在到達第二同步化之調製盤控制器120前，自樣本110集合之光束107經由分光鏡(諸如，50：50分光鏡112)分裂成「泵關」輸出射束124A及「泵開」輸出射束124B。
如在圖中看出，鏡114將「泵開」輸出射束124B改向至光譜儀116。
根據本發明之一些實施例，光譜儀116將「泵關」輸出射束124A及「泵開」輸出射束124B投影至CCD 126上之不同列，例如，列126A及列126B。
根據本發明之一些實施例，由於「泵關」輸出射束124A及「泵開」輸出射束124B由光譜儀光學器件投影至CCD 126上之不同列，因此訊框率不受到調變頻率(例如，「泵開」狀態改變至「泵關」狀態之頻率，及「泵關」狀態改變至「泵開」狀態之頻率)約束。取而代之，訊框率僅受到CCD 126之全井容量約束，且因此，可藉由普通現成硬體進行PR量測。
圖2圖示根據本發明之一些實施例的一CCD照明200之一實例。
如在圖中看出，在正常光譜測定法中，CCD線(線202)經垂直整合以產生透射至電腦之單一光譜204。
應注意，光譜儀獲取電子器件通常將CCD像素逐列整合成單一累加之光譜204，見圖2。然而，多區域模式為此等系統中之普通特徵，允許易於界定在其上執行此整合及讀數之多於一個區域。一旦進行此操作，則可易於將兩個光譜相減以產生PR訊號，例如，自經由第一經調變輸出射束124A產生之光譜(R + ΔR) 125A減去經由第二經調變輸出射束124B產生之光譜(R) 125B以產生ΔR。
應注意，雖然以低頻率進行自CCD 126之最終訊號讀出，但使量測不順之任何低頻率雜訊或漂移將藉由此方法移除。更具體言之，由於「泵開」與「泵關」訊號之切換以高頻率發生，因此此等慢變化將相同地影響兩個訊號且將在此等訊號之相減後移除。
應注意，此方法之缺點在於，在任何給定時間，光之50%在受阻擋通道(諸如，阻擋通道121)中丟失，而當使射束透射穿過未受阻擋通道(諸如，未受阻擋通道122)時，不發生損失。
為了克服此缺點，例如，為了避免光之50%的損失，以下描述一替代光反射(PR)光譜法設備300。
圖3圖示根據本發明之一些實施例的用於量測一樣本之光學性質之光誘發改變之一替代光反射(PR)光譜法設備300。
在該圖中看出，光反射(PR)光譜法設備300包含一探針源302及一泵源304，其分別用於產生一探針射束306及一泵射束308。泵射束308可以電子方式或經由適當衰減光學濾波器衰減，例如，可移位進/出泵射束之光學路徑及/或基於光電方式。
光反射(PR)光譜法設備300進一步包含：兩個調變裝置，在泵射束308之路徑中(或直接調變泵功率)的第一調變裝置，及在反射離開樣本310之光束307(探針射束)之路徑中的第二調變裝置；及一光譜儀316。
光譜儀316由可包括一2D光譜解析感測器陣列之一電荷耦合裝置(CCD) 326及一讀出電路組成。
此處，調變裝置可包含一同步化之調製盤控制器318及一偏轉裝置320。
偏轉裝置320替換圖1之光反射(PR)光譜法設備100之第二同步化之調製盤控制器120、分光鏡112及鏡114，以將自樣本310集合之光交替地引導至光譜儀316。
根據本發明之一些實施例，同步化之調製盤控制器318之作用與圖1之第一同步化之調製盤控制器118之作用相同，因為其交替地引導泵射束308至樣本310，例如，泵射束308經交替地透射穿過一未受阻擋通道(諸如，通道322)，且因此，交替地到達樣本310，且因此，當泵射束308到達樣本310時，反射離開樣本110之光束107為「泵開」射束，且當泵射束308經擋住時，反射離開樣本110之光束107為「泵關」射束。
歸因於「泵開」射束及「泵關」射束之使用，不需要使CCD讀數與泵源304同步化，且可在無任何讀出之情況下累加多個調變循環。
根據本發明之一些實施例，偏轉裝置320切換集合通道中之元素，交替地將「泵開」輸出射束324B及「泵關」輸出射束324A引導至光譜儀316。偏轉裝置320週期性地將射束偏轉至光譜儀入口狹縫上之所需位置，例如，經由聲光偏轉器(Acousto-Optic deflector；AOD)、MEMS鏡及類似者。
如在該圖中看出，偏轉裝置320將「泵關」輸出射束324A及「泵開」輸出射束324B引導至光譜儀入口狹縫上之所需位置，且光譜儀光學器件將「泵關」輸出射束324A及「泵開」輸出射束324B投影至CCD 326上之不同列，例如，列326A及列326B。
因此，正如在圖1之光反射(PR)光譜法設備100中，在替代性光反射(PR)光譜法設備300中，訊框率僅受到CCD之全井容量約束，且不受到調變頻率約束，從而允許藉由普通現成硬體進行PR量測。
根據本發明之一些實施例，可以若干方式實現光譜獲取，例如，如使用諸如2D感測器陣列之多陣列亦有使用兩個分開的線性感測器陣列所描述。與2D感測器陣列相比，就在線性感測器陣列中更易於達成之高全井容量及訊框率而言，此可為有利的。
2D感測器陣列及讀出電路(CCD326)可包含多個單陣列CCD或一個2D CCD。因此，偏轉裝置320交替地引導集合之光至多個CCD或至一個2D CCD之不同區域，使得分開來累加「泵開」與「泵關」訊號。以此方式，不需要使CCD讀出與泵同步化，且可在無任何讀出之情況下累加多個調變循環。
圖4為根據本發明之一些實施例的用於量測一樣本之光學性質之光誘發改變之雙光譜儀光反射(PR)光譜法設備400。
該光反射(PR)光譜法設備400基本上為圖3之光反射(PR)光譜法設備300，具有一額外光譜儀。
在該圖中看出，光反射(PR)光譜法設備400包含一探針源402及一泵源404，其分別用於產生一探針射束406及一泵射束408。泵射束408可以電子方式或經由適當衰減光學濾波器衰減，例如，可移位進/出泵射束之光學路徑及/或基於光電方式。
光反射(PR)光譜法設備400進一步包含：兩個調變裝置，在泵射束408之路徑中(或直接調變泵功率)的第一調變裝置，及在反射離開樣本410之光束407(探針射束)之路徑中的第二調變裝置；及2個光譜儀，光譜儀426A及光譜儀426B。
該等調變裝置可為一同步化之調製盤控制器418以調變泵射束408，及一偏轉裝置420以交替地分別引導自樣本410集合之光(例如，「泵關」輸出射束424A及「泵開」輸出射束424B)至光譜儀426A及光譜儀426B (或至單一2D CCD之不同區域)。
根據本發明之一些實施例，同步化之調製盤控制器418及偏轉裝置420中之每一者可具有多個「中間」(或「連續」透射改變)狀態/模式，例如，完全不透光、部分不透光/反射性及完全透光。在此情況中，除了「泵開」射束及「泵關」射束之外，可在同一量測階段內執行衰減之泵射束模式。
不同於包括一單一光譜儀的圖1及圖3之光反射(PR)光譜法設備，且因此，「泵開」及「泵關」射束經交替地引導至單一光譜儀上且經由光譜儀光學器件投影至一單一CCD之不同列上，此處，「泵關」輸出射束424A及「泵開」輸出射束424B經引導至兩個不同光譜儀(光譜儀426A及光譜儀426B)上。以此方式，該設備使用起來更簡單且更方便，因此不需要分開來自一單一CCD之不同列的「泵關」訊號與「泵開」訊號。
可自兩個CCD擷取光譜，例如，經由「泵關」輸出射束424A產生之光譜(R + ΔR) 430A可自CCD 428A擷取，且經由「泵開」輸出射束424B產生之光譜(R) 430B可自CCD 428B擷取。一旦進行了此操作，則可自光譜(R + ΔR) 430A減去光譜(R) 430B以產生PR訊號ΔR。
根據一些實施例，光反射(PR)光譜法系統可包含光反射(PR)光譜法設備100、光反射(PR)光譜法設備300或光反射(PR)光譜法設備400及一電腦。
該等光反射(PR)光譜法設備100、300、400將「泵開」光束及「泵關」光束轉換成「泵開」訊號及「泵關」訊號，且將「泵開」訊號及「泵關」訊號傳送至電腦，其中自對應於光譜(R + ΔR)之「泵關」訊號減去對應於光譜(R)之「泵開」訊號以得到PR訊號ΔR。
圖5圖示根據本發明之一些實施例的用於量測一樣本之光學性質之光誘發改變之方法500。
該方法500包含以下步驟： 步驟502：提供上述光反射(PR)光譜法系統，圖1、圖3或圖4之光反射(PR)光譜法系統； 步驟504：使探針射束106、306、406及泵射束108、308、408聚焦至樣本110、310、410上之單一點； 步驟506：使用第一調變裝置將泵射束108、308、408交替地引導至樣本110、310、410上之彼單一點； 步驟508：經由探針射束106、306、406連續地撞擊樣本110、310、410上之彼單一點； 步驟510：經由泵射束108、308、408交替地撞擊樣本110、310、410上之彼單一點以交替地調變樣本110、310、410上之彼單一點的反射率，使得當泵射束108、308、408到達樣本110、310、410時，反射離開樣本110、310、410之光束107、307、407為「泵開」射束，且當泵射束108、308、408經擋住時，反射離開樣本110、310、410之光束107、307、407為「泵關」射束。 步驟512：當使用圖1之系統或圖3之系統時，使用集合通道中之第二調變裝置將「泵開」光束及「泵關」光束引導至單一光譜儀116、316。在單一光譜儀中，將「泵開」光束投影至一CCD上之至少一個列，且將「泵關」光束投影至該CCD上之另一(另外)列。 替代地，當使用圖4之系統時，將「泵開」光束引導至一個光譜儀426B，且將「泵關」光束引導另一光譜儀426A。 步驟514：將「泵開」光束及「泵關」光束轉換成「泵開」訊號及「泵關」訊號，且將「泵開」訊號及「泵關」訊號傳送至電腦；及 步驟516：自經由「泵關」輸出射束產生之「泵關」訊號(例如，光譜(R + ΔR))減去經由「泵開」輸出射束產生之「泵開」訊號(例如，光譜(R))以得到PR訊號ΔR。
100,300,400:光反射(PR)光譜法設備 102,302,402:探針源 104,304,404:泵源 106,306,406:探針射束 107,307,407:光束 108,308,408:泵射束 110,310,410:樣本 112:分光鏡 114:鏡 116,316,426A,426B:光譜儀 118,120:調製盤控制器 121,122:通道 124:光束 124A,124B:輸出射束 125A,125B,204,430A,430B:光譜 126,326,428A,428B:電荷耦合裝置(CCD) 126A,126B,326A,326B:列 200:CCD照明 202:線 318,418:調製盤控制器 320,420:偏轉裝置 322:通道 324A,324B,424A,424B:輸出射束 500:方法 502~516:步驟
圖1圖示根據本發明之一些實施例的用於量測一樣本之光學性質之光誘發改變之光反射(PR)光譜法設備。
圖2圖示根據本發明之一些實施例的CCD照明之實例。
圖3圖示根據本發明之一些實施例的用於量測一樣本之光學性質之光誘發改變之一替代光反射(PR)光譜法設備。
圖4圖示根據本發明之一些實施例的用於量測一樣本之光學性質之光誘發改變之雙光譜儀光反射(PR)光譜法設備。
圖5圖示根據本發明之一些實施例的用於量測一樣本之光學性質之光誘發改變之方法。
500:方法
502~516:步驟

Claims (14)

  1. 一種用於分開來累加反射離開樣本之「泵開」光束與「泵關」光束之光反射光譜法設備，其包含： (a) 探針源，其用於產生探針射束，前述探針射束用於量測樣本之光譜反射率； (b) 泵源，其用於產生泵射束； (c) 至少一個光譜儀； (d) 第一調變裝置，其允許前述泵射束交替地調變前述樣本之前述光譜反射率，使得自前述樣本反射之光束交替地為「泵開」光束及「泵關」光束；及 (e) 在反射離開前述樣本之前述光束之路徑中的第二調變裝置，其將前述「泵開」光束與前述「泵關」光束交替地引導至前述至少一個光譜儀； 其中在前述光反射光譜法設備包含單一光譜儀的情況中，前述單一光譜儀將前述「泵開」光束投影至CCD上之至少一列且將前述「泵關」光束投影至前述CCD上之另外列，使得分開來累加「泵開」訊號與「泵關」訊號，且 其中在前述光反射光譜法設備包含多個光譜儀的情況中，前述第二調變裝置將前述「泵開」光束引導至一個光譜儀且將前述「泵關」光束引導至另一光譜儀，使得分開來累加「泵開」訊號與「泵關」訊號。
  2. 如請求項1所述之光反射光譜法設備，其中前述泵射束經由電子、光學或光電方式衰減。
  3. 如請求項1所述之光反射光譜法設備，其中前述第一調變裝置在前述泵射束之路徑中，或者前述第一調變裝置直接調變前述泵源的功率。
  4. 如請求項1所述之光反射光譜法設備，其中前述第一調變裝置及/或前述第二調變裝置係選自機械調製盤、光電調變器或聲光調變器。
  5. 如請求項4所述之光反射光譜法設備，其中前述第一調變裝置及前述第二調變裝置中之每一者為同步化之調製盤控制器或偏轉裝置。
  6. 如請求項5所述之光反射光譜法設備，其中在前述第二調變裝置為同步化之調製盤控制器的情況中，前述光反射光譜法設備進一步包含分光鏡，用於將自前述樣本反射之前述光束分裂成「泵開」光束及「泵關」光束。
  7. 如請求項6所述之光反射光譜法設備，其進一步包含光學元件，用於將前述「泵開」光束引導至前述第二調變裝置。
  8. 如請求項1所述之光反射光譜法設備，其中前述單一光譜儀之前述CCD為多陣列感測器或多個單獨線性陣列感測器。
  9. 如請求項8所述之光反射光譜法設備，其中前述多陣列感測器為2D感測器陣列。
  10. 如請求項8所述之光反射光譜法設備，其中前述CCD之訊框率受前述多陣列感測器或前述多個單獨線性陣列感測器之全井容量約束。
  11. 一種用於量測及計算樣本之光學性質之光誘發改變的光反射光譜法系統，其包含如請求項1至10中任一項所述之光反射光譜法設備；及電腦，其中前述光反射光譜法設備將前述「泵開」光束及前述「泵關」光束轉換成「泵開」訊號及「泵關」訊號，且將前述「泵開」訊號及前述「泵關」訊號傳送至前述電腦，且前述電腦自對應於光譜(R + ΔR)之前述「泵關」訊號減去對應於光譜(R)之前述「泵開」訊號以得到光反射(PR)訊號(ΔR)。
  12. 一種用於量測及計算樣本之光學性質之光誘發改變的光反射光譜法方法，其包含以下步驟： (a) 提供如請求項11所述之光反射光譜法系統； (b) 將探針射束及泵射束聚焦至樣本上之單一點上； (c) 使用第一調變裝置將前述泵射束交替地引導至前述樣本上之前述單一點； (d) 經由前述探針射束連續地撞擊前述單一點； (e) 藉由前述泵射束交替地撞擊前述單一點以交替地調變前述樣本上的前述單一點之反射率，使得反射離開前述樣本之光束由「泵開」光束及「泵關」光束組成； (f)  使用第二調變裝置將前述「泵開」光束及前述「泵關」光束引導至單一光譜儀或引導至多個光譜儀； (g) 將前述「泵開」光束及前述「泵關」光束轉換成「泵開」訊號及「泵關」訊號，且將前述「泵開」訊號及前述「泵關」訊號傳送至電腦；及 (h) 自對應於光譜(R + ΔR)之前述「泵關」訊號減去對應於光譜(R)之前述「泵開」訊號以得到光反射(PR)訊號(ΔR)。
  13. 如請求項12所述之光反射光譜法方法，其中在前述單一光譜儀之情況中，將前述「泵開」光束投影至CCD上之至少一個列，且將前述「泵關」光束投影至前述CCD上之另外列。
  14. 如請求項12所述之光反射光譜法方法，其中在前述多個光譜儀之情況中，將前述「泵開」光束投影至一個光譜儀，且將前述「泵關」光束投影至另一光譜儀。
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