TWI497120B - 用於快速改變焦距的偵測系統與方法 - Google Patents

用於快速改變焦距的偵測系統與方法 Download PDF

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TWI497120B
TWI497120B TW103123473A TW103123473A TWI497120B TW I497120 B TWI497120 B TW I497120B TW 103123473 A TW103123473 A TW 103123473A TW 103123473 A TW103123473 A TW 103123473A TW I497120 B TWI497120 B TW I497120B
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Boris Morgenstein
Adam Baer
Roman Naidis
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Applied Materials Israel Ltd
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Description

用於快速改變焦距的偵測系統與方法 【相關申請案】
此申請案主張於2010年10月10日申請之美國臨時申請案號61/391,692之優先權並將其全體皆引用作為本說明書的揭示內容參照併入。
本發明係關於用於快速改變焦距的檢測系統與方法。
現代生產製程有能力生產具有奈米級結構元件的物件，因此檢測物可能為半導體晶圓、光學儀器上的標線、太陽能板、與類似物，這些檢測物的檢測表面並不平坦，並可導致聚焦錯誤。
緩慢發展的聚焦錯誤可藉由機械式模組補償，該機械式模組可升高或降低檢測物。該補償相對比較慢且會因為機械式的條件而受限。
提供一種具有快速變更焦距能力的快速焦距錯誤校正的方法和檢測系統的需求逐漸成長。
可提供一檢測系統，並可包括：感測器；機械式模組，經排列成以低於第一速率的一速率，變更在檢測物和感測器之間的距離；第一聚焦單元，經排列成用以接收第一光束，並沿著第一方向應用第一聚焦功能以提供第二光束，其中該第一聚焦單元經排列成以超過第一速率的一速率，變更第一聚焦功能；一移動式透鏡微聲光裝置，經排列成回應射頻信號而產生多個移動式透鏡，其中各個移動式透鏡經排列成用以接收第二光束的至少一部分，且該等各個移動式透鏡經排列成沿著第二方向應用第二聚焦功能以產生多個聚焦點，且該移動式透鏡微聲光裝置經排列成以超過第一速率的一速率，變更第二聚焦功能；以及光學鏡經排列成用以將多個聚焦點導引至檢測物上，並將輻射線從檢測物導引至感測器。
可提供一聚焦單元，且聚焦單元可包括：一具有多面的核心，其中該核心之折射率對施加於該核心的電場有反應，且該核心由抗紫外線材料製成；第一組電極，耦接至該核心之第一面；第二組電極，耦接至該核心之第二面，其中當該等電極誘發具有一量級之電場，該電場沿著第一方向具有實質上拋物面形狀，該核心沿著第一方向應用第一聚焦功能在第一光束上，第一方向經定向成沿著該第一光束的傳播方向；其中第一光束通過該核心的輸入面進入該核心，其中該核心的輸入面不同於第一和第二面；以及其中該電場中的快速改變導致該第一聚焦功能中的快速改變。
可提供一種用以聚焦校正之方法。該方法可包括以下步驟：接收一期望焦距錯誤校正測量，以及，以超過一第一速率之速率且回應該期望焦距錯誤校正測量，變更第一聚焦功能與第二聚焦功能中的至少一個聚焦功能；其中該第一速率較由機械式模組所施加的距離變更的速率快，該機械式模組經排列成用以變更在檢測物和感測器之間的距離；其中藉由第一聚焦模組沿著第一方向應用第一聚焦功能；其中藉由一移動式透鏡微聲光裝置應用第二聚焦功能，該移動式透鏡微聲光裝置經排列成回應射頻信號以產生多個移動式透鏡；以及其中各個移動式透鏡經排列成用以接收第二光束的至少一部分，且該等各個移動式透鏡經排列成沿著第二方向應用第二聚焦功能以產生多個聚焦點。
可提供一種方法。該方法可包括以下步驟：藉由一機械式模組，以低於第一速率之速率，變更在檢測物和感測器之間之距離；藉由第一聚焦模組，接收第一光束並沿著第一方向應用第一聚焦功能以提供第二光束；藉由一移動式透鏡微聲光裝置回應射頻信號而產生多個移動式透鏡；藉由各個移動式透鏡，接收第二光束的至少一部分；藉由各個移動式透鏡，沿著第二方向應用第二聚焦功能以產生多個聚焦點；將多個聚焦點導引至檢測物上；將輻射線從檢測物導引至感測器；感測照射至感測器上的輻射線；以超過該第一速率之一速率，變更該第一聚焦功能；以及，以超過該第一速率之一速率，變更該第二聚焦功能。
可提供一種用以改變焦距的方法。該方法可包括以 下步驟：接收通過核心之輸入面之第一光束，該核心以抗紫外線材料製成，其中該核心之折射率對施加於該核心的電場有反應；藉由第一組電極，誘發具有一量級之電場，該電場沿著第一方向具有實質上拋物面形狀，該電極連接至不同於輸入面的該核心之第一面，藉此導致該核心沿著第一方向應用第一聚焦功能在第一光束上，其中第一方向經定向成沿著第一光束的傳播方向；以及藉由第一組電極，實施該電場中的快速改變藉此實施該第一聚焦功能中的快速改變。
10‧‧‧檢測系統
11‧‧‧檢測系統
12‧‧‧檢測系統
20‧‧‧雷射
29‧‧‧光束
30‧‧‧光束整形器
31‧‧‧聚焦透鏡
32‧‧‧準直透鏡
39‧‧‧光束
40‧‧‧第一聚焦單元
41‧‧‧第一組電極
42‧‧‧第二組電極
43‧‧‧核心
41’‧‧‧電極組
42’‧‧‧電極組
43’‧‧‧額外的核心
44‧‧‧電壓供應單元
45‧‧‧底部面
46‧‧‧頂部面
49‧‧‧光束
50‧‧‧移動式透鏡微聲光裝置
51‧‧‧射頻信號產生器
52‧‧‧RF輸入埠
53‧‧‧晶體
54‧‧‧透鏡
56‧‧‧展寬壓縮RF脈衝
58‧‧‧小光束
59‧‧‧浮動測點
60‧‧‧柱狀透鏡
62‧‧‧準直透鏡
64‧‧‧輸入面
65‧‧‧分光鏡
70‧‧‧感測器
80‧‧‧望遠鏡
90‧‧‧接物鏡
100‧‧‧機械式臺座
110‧‧‧處理器
120‧‧‧光學鏡
131‧‧‧平面A
132‧‧‧平面B
133‧‧‧平面C
141‧‧‧第二反射鏡
142‧‧‧第一反射鏡
143‧‧‧馬達
145‧‧‧分光鏡
149‧‧‧距離D
200‧‧‧檢測物
301‧‧‧曲線
302‧‧‧曲線
303‧‧‧曲線
304‧‧‧曲線
1501‧‧‧波陣面
1601‧‧‧橫剖面
1701‧‧‧旋轉光學鏡
1710‧‧‧橫剖面
1720‧‧‧橫剖面
1800‧‧‧方法
1810‧‧‧步驟
1820‧‧‧步驟
1900‧‧‧方法
1920‧‧‧步驟
1930‧‧‧步驟
1940‧‧‧步驟
1950‧‧‧步驟
1960‧‧‧步驟
1970‧‧‧步驟
1980‧‧‧步驟
1990‧‧‧步驟
1992‧‧‧步驟
1993‧‧‧步驟
1994‧‧‧步驟
2000‧‧‧方法
2010‧‧‧步驟
2020‧‧‧步驟
2030‧‧‧步驟
更多本發明之詳細內容、圖解、與實施例僅作為實例參照圖式描述。在圖式中，類似的參考號碼用以識別類似或功能上相似的元件。圖式中的元件主要以簡單清楚圖示，並未依照原尺寸描繪。
第1圖圖示根據本發明之一個實施例之檢測系統；第2圖圖示根據本發明之一個實施例之檢測系統；第3圖圖示根據本發明之一個實施例之檢測系統；第4圖圖示根據本發明之一個實施例之第一聚焦單元；第5圖圖示根據本發明之一個實施例，第一聚焦單元之核心橫剖面上發展的電場；第6圖圖示根據本發明之一個實施例，第一聚焦單元之核心橫剖面上發展的電場；第7圖圖示根據本發明之一個實施例，第一聚焦單元之核心上發展的阻滯； 第8圖圖示根據本發明之一個實施例，第一聚焦單元之核心橫剖面上發展的電場；第9圖圖示根據本發明之一個實施例，第一聚焦單元之核心橫剖面上發展的電場；第10圖圖示根據本發明之一個實施例，第一聚焦單元之核心橫剖面上發展的電場；第11圖圖示根據本發明之一個實施例，存在第一聚焦單元上第二光束的波陣面；第12圖圖示根據本發明之一個實施例，具有橢圓形橫剖面的第一光束與第一聚焦單元之核心橫剖面上發展的電場；第13圖圖示根據本發明之另一個實施例之第一聚焦單元；第14圖為流程圖，該流程圖圖示根據本發明之一個實施例之方法；第15圖為流程圖，該流程圖圖示根據本發明之一個實施例之方法；第16圖為流程圖，該流程圖圖示根據本發明之一個實施例之方法；以及第17圖圖示根據本發明之一個實施例之第一聚焦單元。
本案說明書最後的部份已明確指出並清楚主張申請人所欲請求之發明。然而，本發明中，藉著閱讀隨附圖式並 參照下列的細節敘述，可最佳地瞭解關於系統與操作方法之目的、特徵結構與優點。
應可理解為簡單和清楚地揭示圖示，圖式中的元件並未依照原尺寸描繪。例如，一些元件的尺寸為清楚起見，相對於其他元件可被放大。在適當的情況下，可在圖式中使用重複的元件符號以指示相對應或類似的元件。
在下列的細節描述中，提供了說明許多特有細節以能夠徹底地瞭解本發明。然而，熟習此項技藝者應瞭解，本發明不須這些特有細節即可據以實施。在其他情況下，本案中未描述之習知方法、製程、與部件亦不會使本發明難以理解。
由於可根據習知技藝增加修改或補充結構，下述的詳細說明為本發明一個示例性之實施例，但本發明並不限於此。特定言之，但並不限於此，雖然所揭示之一個示例性之實施例為：藉由利用光源和偵測單元偵測反射光來檢測一檢測物表面，而該光源和該偵測單元配置於檢測物之同一側(即「反射系統」)，熟習此項技技藝者即明瞭：本案之教示可同樣適用於藉由利用偵測單元偵測透射光來檢測一檢測物的偵測應用，該偵測單元位於檢測物的一側，該側在光源的相反側(即「透射系統」)。當該反射系統和該透射系統不同時，例如透射系統缺少分光器時，本發明之原理可應用在兩種類型的系統上。如同熟習此項技技藝者所瞭解者，可依照本發明分別或一起利用兩種類型的系統在檢測物之檢測上。
在下列的實例中，定義一組座標和方向。該等定義 僅為能達成簡單解釋之目的而提供。所述方向平行於X、Y和Z軸並彼此互相垂直。此舉並非必要。在第1-4圖之實例中，光沿著Z軸傳播，移動式透鏡沿著X軸移動，焦距錯誤校正用以升高或降低焦點平台，第一方向平行於Y軸，而第二與第三方向平行於X軸。
第1圖圖示根據本發明之一個實施例之檢測系統10與檢測物200。
不限於此且僅為例示，檢測物200可為在任何各不同相同生產階段的任何半導體產物(例如8吋或12吋晶圓或具有多個半導體裝置在其上之類似物)、或者是光罩、光學儀器上的標線或用於生產製程的類似物，其中可檢測檢測物的缺陷、異物或圖案正確度。期望能在上述系統中以高正確度與高可靠度識別尺寸、位置以及出現在檢測物表面上結構、缺陷或異物的類型。為了最小化生產製程中用於檢測及品質保證步驟的延遲，亦期望以高速進行上述識別。
系統10可依靠亮光源，例如產生初始光束29的連續(或脈衝)雷射20。初始光束29應用於具有習知設計的光束整形器30，該光束整形器30可延伸及準直光束29以一習知技藝中之方式來形成具有均勻強度光束外廓的第一光束39。晶圓檢測中，雷射較佳係在短波長下操作(例如248奈米或193奈米)，以穩定的輸出功率(或穩定的脈衝能量與脈衝率)、穩定的橫向模態和穩定的光束指向來產生高解析度。
根據本發明之一個實施例，光束整形器30可藉由聚焦、散焦、濾波或使用其他眾所皆知的技術來整形第一光束 39之橫剖面，以提供期望橫剖面。舉例而言，第一光束39可具有橢圓形(如第12圖圖示)，其中第一光束39的橫剖面1601具有窄橢圓形一即具有沿著第一軸的長軸與沿著第三軸的且遠比長軸短的短軸。
將第一光束39提供給第一聚焦單元40。第一聚焦單元40輸出第二光束49。
第二光束49投射到移動式透鏡微聲光裝置50上，可操作該移動式透鏡微聲光裝置以將第二光束49轉換成多道小光束58。僅管藉由例示，第1圖簡單地圖示三道小光束58，但小光束的數量可以更多，且在一個示例性的實施例中可同時有十或更多道的掃瞄小光束。
移動式透鏡微聲光裝置50包括射頻信號產生器51，射頻信號輸入52，以及晶體53。射頻信號(RF)產生器51產生展寬壓縮(chirped)RF脈衝56並將展寬壓縮RF脈衝發送至RF輸入52，其中單一RF脈衝導致單一透鏡54的產生，而一系列的脈衝導致移動式透鏡微聲光裝置50的晶體53中的多個串列透鏡的生成。
各個透鏡54將會在各個透鏡的輸出處接收與聚焦第二光束49或是第二光束的一部分，藉此形成期望數量的光束。當RF脈衝56轉移通過晶體53時，相關聯的透鏡將移動，導致各透鏡的每一道光束以掃瞄的方式移動。
由Gerald F.Marshall編輯的「Optical Scanning」一書(由Marcel Dekker,Inc,1991出版)之第十一章中提到微聲光單元的基本理論、結構與材料。如第675-677頁之解釋， 單一光束的頻率展寬壓縮掃瞄需要應用線性頻率掃瞄(即「展寬壓縮」)的微聲光布拉格單元。自單元光學口產生的頻率坡度作為柱狀透鏡，該柱狀透鏡具有基於展寬壓縮率的焦點距離。藉由線性掃瞄音頻而繞射的光可收斂或發散，且可藉由互補的光學透鏡補償。
晶體53可由相容於紫外(UV)光源的材料製成，雖然可使用其他具有UV光相容性的材料，但較佳者為，由熔融矽石、砷化鎵或二氧化碲玻璃製成的微聲光介質。晶體53在每一主要側具有抗反射表層，反射率較其他側低0.5%。該裝置將在長音頻模式下以130兆赫的頻寬操作266奈米的波長與200兆赫的中心頻率。RF功率可少於3.0瓦特。在一個實施例中，有效的裝置口可為「H」1.0毫米與「L」60毫米。
在一個實施例中，RF產生器51可提供至RF輸入埠52一系列寬度和振幅最佳化的相同「展寬壓縮」或脈衝RF波形56，但可能依照移動式透鏡的光學效應而不同。RF輸入埠52經橫向配置於光的路徑上，並使RF波形能夠在晶體53的邊緣插入及建立可以快速橫越晶體53長度的壓力波，在一個示例性實施例中，該速度為5.96毫米每微秒或大約聲音的速度。該壓力波傳播通過排列的晶體介質以提供一串列聚焦透鏡54讓第二光束穿進晶體53的上表面及從晶體53的下表面離開。
晶體53中多組串列透鏡54產生的效應(微聲光裝置50的有效區域)可導致小光束58的產生，並在移動式透鏡微聲光裝置的焦距平面上對各個產生的透鏡具有浮動測點 59。該浮動測點59可藉由光學鏡120映像至檢測物200，以在檢測物200的上表面形成多個光點。
導引從檢測物200反射的光再一次穿過至少一部分光學鏡120至感測器70。
感測器70產生偵測信號回應於照射至感測器70之光。該等偵測信號可藉由處理器110處理。
處理器110可計算或以另外的方式偵測第一聚焦單元40，移動式透鏡微聲光裝置50或兩者的焦距錯誤和控制聚焦特徵。因此，浮動測點的焦平面可在較高或較低點定義(如沿著朝檢測物200傳播之軸測量)，及第一聚焦單元40的焦平面亦可在較高或較低點定義。
本質上，如果藉由將光點的焦點依照升高J的距離可修正焦距錯誤，那麼，可命令各個第一聚焦單元40與移動式透鏡微聲光裝置50依照K改變各自的焦平面，其中K對J有反應，且由於轉換函數可藉由兩部件(40和50)將K的焦平面之改變「翻譯(translate)」為靠近檢測物200表面的J的焦平面之改變，K亦對光學鏡120的轉換函數有反應。
應注意，焦距校正可利用獨立的路徑、獨立的感測器與獨立的焦距錯誤計算器之任一個，但為簡單地圖示實例，未圖示該等獨立的部件。
第2圖圖示根據本發明之一個實施例之檢測系統11與檢測物200。
檢測系統11之準直透鏡62、柱狀透鏡60、分光鏡65、望遠鏡80與接物鏡90取代檢測系統10之光學鏡120。
柱狀透鏡60可沿著第一方向或沿著第二方向實施一恆定聚焦功能。
準直透鏡62接在柱狀透鏡60之後，並將小光束58準直以提供準直光束。準直光束(各個移動式透鏡一道)透射至分光鏡65，並穿過望遠鏡80與接物鏡90，以在檢測物200表面上形成一序列浮動測點。來自檢測物200的光線經導引通過接物鏡90與望遠鏡80，且照射在分光器65上，並經導引至感測器70。
第3圖示根據本發明之一個實施例之檢測系統12與檢測物200。
檢測系統12與檢測系統11的不同在於具有：(a)一聚焦透鏡31在第一聚焦單元40之前，將該聚焦透鏡31校準(aimed)用以聚焦輸入光束，以便第一聚焦單元40接收非準直光線，以及(b)一準直透鏡32，配置於第一聚焦單元40之後，並在第一光束到達移動式透鏡微聲光裝置50之前，將準直透鏡32校準以準直第一光束。
聚焦透鏡31可將第一光束39聚焦在第一聚焦單元之核心之輸入面64上，或將第一光束39聚焦在輸入面64座落的平面A 131前或後的任何其他平面上。
藉著聚焦第一光束39或以另外的方式沿著第三方向收窄第一光束的橫剖面之寬度，可減少被第一聚焦單元40(沿著第三方向)施加的多餘散焦。應注意，第一光束39的整形可由光束整形器30執行(至少一部分)。
第4圖圖示根據本發明之一個實施例之第一聚焦單 元40。該第一聚焦單元40包括連接至多個電極的核心43。該等電極可經排列成一或多組電極。
該核心43可由不具有對稱中心之晶體製成-該晶體的原子結構不具有對稱中心。該核心43的折射率對施加於該核心43的電場有反應。
該核心43應可由抗紫外線(特別是抗深紫外線(durable deep ultra violet,DUV))材料製成，並應具有良好的光學性質(允許大部分輻射線的透射)與大的光電系數。非限定實例包括磷酸二氘鉀(KD*P)、磷酸二氫鉀(KH2 PO4 )、磷酸二氫銨(ADP)和二氧化矽(SiO2)。
核心43由KD*P製成。既然KD*P為水溶性，電極應位於防水製程，因此不能利用化學製程。經氧化之金可由用於在核心43之頂部與底部面46與45形成均勻金層。接著， 聚焦的紅外線雷射束可在橫越核心43之表面的金層上劃出燃燒線。劃線過程中的廢棄物可藉由空氣壓力收集。
為了保護電極之介面與保護核心43免於空氣濕度的接觸，每一電極連接至焊接於接線之一金製尖端。該等接線連接至電壓供應單元44。應注意，可應用其他替代的解決方案。
第4圖圖示第一組電極41與第二組電極42。該二組電極從電壓供應單元44接收電壓。每一電極可接收不同的電壓等級，並可導致核心43應用一或多個聚焦功能。
第4圖圖示二組電極41與42，並連接至兩相反之面(標注於第5圖與第6圖的46與45)。應注意，該等電極可連接至核心之多於二個面，且核心43可用不同的方式整形。例如，核心43可根據等位線形狀整形。
第4圖圖示電極彼此互相平行，其中每一電極可沿著Z軸延伸。應注意，電極可用不同的方式及不同的形狀放置。例如，電極可形成如矩陣，或形成另外的方式以允許沿著Z軸提供不同電壓值。
更應注意，每組電極的數目可與9(如第5圖與第6圖圖示)或6(如第4圖圖示)不同。
核心43亦可沿著第三方向應用第三聚焦功能，第三方向與第一方向實質上垂直。當第一聚焦功能沿著第一方向聚焦第一光束時，第三聚焦功能沿著第三方向將第一光束散焦。
根據本發明之一個實施例，第二組電極42經排列成 用以誘發具有一量級之電場，該電場沿著第一方向隨著朝該核心之中心靠近而增加。第一組電極41經排列成用以誘發具有一量級之電場，該電場沿著第一方向隨著朝該核心之中心靠近而減少。
電極經排列成用以誘發電場，該電場導致該核心43沿著該第一方向時作為正透鏡，及沿著該第三方向時作為負透鏡。可提供不同的電壓給該等電極，並可導致該核心43沿著該第一方向時作為負透鏡，及沿著該第三方向時作為正透鏡。
第5圖圖示根據本發明之一個實施例，第一聚焦單元之核心橫剖面上發展的電場。該橫剖面沿著X-Y平面，並座落在平面A 131與B 132之間。
曲線302圖示藉由電極組42誘發具有一量級之電場，該電場沿著第一方向具有實質上反轉的拋物面形狀。
曲線301圖示藉由電極組41誘發具有一量級之電場，該電場沿著第一方向具有實質上拋物面形狀。
第6圖圖示根據本發明之一個實施例，第一聚焦單元之核心橫剖面上發展的電場。
拋物面形狀的電場可反覆藉由有限數目的不連續步驟粗估。該粗估可預期將由核心43之中心平滑化，以使得該電場將不具有任何不連續性，且如此一來，該電場將在中心的鄰近做逐步及平滑的改變。不連續性僅可能發生於無限電荷密度及模型中晶體內部沒有(宏觀)電荷的情況。換言之，在該量級的電場中，靠近電極時將會有突然「跳躍」的情況， 如模擬所見。
曲線304圖示藉由電極組42誘發具有一量級之電場，該電場沿著第一方向具有實質上反轉的拋物面形狀之粗估。
曲線303圖示藉由電極組41誘發具有一量級之電場，該電場沿著第一方向具有實質上拋物面形狀之粗估。
第7圖圖示從通過晶體(核心)之光通道導致的相位延遲(阻滯)與位置的函數關係，並藉由考慮晶體長度與晶體折射率從電場之理想Ey 分量計算該相位延遲。
第8圖圖示核心中沿著X-Y平面的等位線。
第9圖圖示電場的Ex 分量，而第10圖圖示電場的Ey 分量。
第11圖圖示根據本發明之一個實施例，存在第一聚焦單元40上第二光束49的波陣面。該波陣面1501沿著第一方向具有拋物面形狀與反轉的拋物面形狀(鞍狀)。
第13圖圖示根據本發明之另一個實施例之第一聚焦單元40。
第一聚焦單元40藉著改變傳播通過第一聚焦單元40的第一光束39之光徑長度改變焦平面。
第二反射鏡142為可沿著X軸移動(藉由馬達143)以便改變在分光鏡145與第二反射鏡142之間的距離D 149，從而改變光徑長度。第二反射鏡142為小而輕，並可相對快速地移動。
第一光束39平行於Z軸進入第一聚焦單元40。藉 由分光鏡145反射至第二反射鏡142。第二反射鏡142反射光線，並使光線穿過分光鏡145，直到照射至第一反射鏡141上為止。第一反射鏡141反射光束以提供垂直傳播的第二光束49。
第14圖圖示根據本發明之一個實施例之方法1800。
方法1800開始於步驟1810，該步驟1810為接收一期望焦距錯誤校正測量。該期望焦距錯誤校正測量可藉由任何習知手段演算(computed)。
步驟1810之後為步驟1820，該步驟1820為，變更第一聚焦功能與第二聚焦功能(以超過第一速率及回應焦距錯誤校正測量之速率)中的至少一個聚焦功能。
第一速率較距離變更之速率快，該距離變更係藉由機械式模組所施加，機械式模組經排列成用以變更在檢測物和感測器之間的距離。
藉由第一聚焦模組，沿著第一方向應用第一聚焦功能。藉由移動式透鏡微聲光裝置，應用第二聚焦功能，該移動式透鏡微聲光裝置經排列成回應射頻信號而產生多個移動式透鏡。
各個移動式透鏡經排列成用以接收第二光束的至少一部分，且各個移動式透鏡沿著第二方向應用第二聚焦功能以產生多個聚焦點。
第15圖圖示根據本發明之一個實施例之方法1900。
方法1900開始於步驟1920，該步驟1920為藉由第一聚焦模組接收第一光束與沿著第一方向應用第一聚焦功能 以提供第二光束。
步驟1920之後為步驟1930，該步驟1930為藉由移動式透鏡微聲光裝置回應射頻信號而產生多個移動式透鏡。
步驟1930之後為步驟1940，該步驟1940為藉由各個移動式透鏡接收第二光束的至少一部分。
步驟1940之後為步驟1950，該步驟1950為藉由各個移動式透鏡，沿著第二方向應用第二聚焦功能以產生多個聚焦點。
步驟1950之後為步驟1960，該步驟1960為導引多個聚焦點至檢測物上。
步驟1960之後為步驟1970，該步驟1970為導引輻射線從該檢測物至感測器。
步驟1970之後為步驟1980，該步驟1980為感測照射至感測器上的輻射線。
在步驟1920-1980的執行過程中，方法1900亦實施焦距錯誤校正，如圖示步驟1990實施焦距錯誤校正。
步驟1990可包括步驟1992、步驟1993與步驟1994任何一個。
步驟1992包括藉由機械式模組，以低於第一速率之速率，變更在檢測物和感測器之間之距離。
步驟1993包括以超過第一速率之速率，變更第一聚焦功能。
步驟1994包括以超過第一速率之速率，變更第二聚焦功能。
第16圖圖示根據本發明之一個實施例之方法2000。
方法2000開始於步驟2010與步驟2020。
步驟2010包括；接收通過核心之輸入面之第一光束，該核心以抗紫外線材料製成；其中該核心之折射率對施加於該核心的電場有反應。
步驟2020包括；藉由第一組電極，誘發具有一量級之電場，該電場沿著第一方向具有實質上拋物面形狀，該電極連接至不同於該輸入面的該核心之第一面，藉此導致該核心沿著第一方向應用第一聚焦功能在第一光束上；其中第一方向經定向成沿著第一光束的傳播方向。
步驟2010與步驟2020可重複多次。
平行於該等步驟之執行，方法2000亦可包括步驟：實施焦距錯誤校正處理，如圖示步驟2030，在藉由第一組電極誘發的電場中實施快速改變，藉此在第一聚焦功能中實施快速改變。由於該改變比(升高或降低)移動的檢測物、光學鏡和類似物所需的之焦距改變快(並且甚至還更快)，該改變要很快。
第17圖圖示根據本發明之一個實施例之第一聚焦單元。
第一聚焦單元包括核心43、旋轉光學鏡1701與額外的核心43’。核心43相對於核心43’旋轉(對Z軸)約90度。若如電極組41與42平行於第17圖該頁之水平面，額外的核心43’之電極組41’與42’正交於第17圖該頁之水平面。
當第一光束照射至核心43上時，該第一光束具有窄 橢圓形之剖面1710，該窄橢圓形具有平行於Y軸之長軸，從而沿著第三方向最小化多餘的聚焦或散焦效應。
從核心43輸出之光束藉由旋轉光學鏡1701(並可包括任何習知旋轉光學鏡，例如稜鏡組)旋轉90度，所以使得當光束照射至額外的核心43’時，該橫剖面1720具有窄橢圓形，該窄橢圓形具有平行於X軸的長軸。
該設置允許沿著第一與第一三向控制聚焦，並可附加或取代藉由移動式透鏡微聲光裝置50應用的聚焦功能之變更。
計算，理論
下列計算提供應用於如核心43之光電透鏡的電場之實例-透鏡之功率可藉由電位控制。感應透鏡為梯度索引類型。感應透鏡具有拋物面之折射率並可作為聚焦透鏡，所以藉由使用非零光電系數之材料並在該材料中誘發一電場，其振幅隨函式X2 變化，以形成一透鏡。可藉由利用光電(EO)張量計算新橢圓率與評估及最佳化透鏡效能。
電場計算
為了取得拋物面之折射率，電場應為公式E y α x 2
或更通用的公式：E y =α x 2 ．f (y )+g (y )
電場必須遵照麥斯威爾方程式：
二方程式使得：
方程式可合併以獲得：
既然Ey 應在x方向被平方，得出下列限制：f "(y )=0； f (y )=a 1 y +b 1
2α f (y )-g "(y )=0
c '(y )=0 c (y )=const =c
解出g(y)：
既然已獲得g與f，可計算電場：
從方程式，可計算向量：
並藉由直接合併：
從實際觀點，可期望有：(x ,y )=-(x ,-y )
此應允許利用對稱供應電壓。
該條件表示a1 =0。C與d1 將僅提供常數電場，所以最終結果為：
可以看見Ey 如所期望結果，但Ex 不同於此期望結果，所以當耦接至光電張量晶體時，應注意該場分量。
可以看見Ey 具有一鞍點形狀(反轉的拋物面形狀)，所以在一方向提供正透鏡，其直角方向提供負透鏡。
磷酸二氘鉀具有橢圓率方程式：
該座標系統為晶體系統。為了避免混亂，晶體座標系統將標示(x,y,z)(s,v,t)，而t為晶體之c方向(不同反射率之方向)。
為了取得光電透鏡，應用Ey 於t方向。橢圓率方程式將為：
藉由座標轉換，可偏斜方程式。
s =s cos45°-v sin 45°
v =s ' sin 45°+v ' cos45°
以及橢圓率方程式為：
電場效應改變折射率並在晶體方向的45度創造新光學方向。折射率的改變可計算為：
如果光在晶體的110方向傳播並在110方向上極化，折射率將為ns’ 。
既然電場方程式中，無法去除Ex ，應考量Ex 在折射率上之效應。Ex 之橢圓率為：
取一些代數之後：
為求出橢圓率之新方向，應求得特徵值與特徵向量之二維陣列：
該行列式為：
既然非常小，則可被當成根之干擾，利用牛頓一拉普森方法以求得根之修正，例如：
藉此，獲得根之修正：
可以看見對於之修正；與成比例，相較於r 63 E y 非常小，r 63 E y 為n0 之修正，所以Ex 不應干擾透鏡。
第9圖展示用於第12圖圖示用以10毫米長晶體之電位之相位阻滯。
當本發明之某些結構特徵在此圖示及描述，在一般習知技藝中將發生許多改良、代換、改變與等效處理。因此，為落實本發明之真正精神，需理解附加請求項意指適用所有該等改良與改變。
10‧‧‧檢測系統
20‧‧‧雷射
29‧‧‧光束
30‧‧‧光束整形器
39‧‧‧光束
40‧‧‧第一聚焦單元
49‧‧‧光束
50‧‧‧移動式透鏡微聲光裝置
51‧‧‧射頻信號產生器
52‧‧‧RF輸入埠
53‧‧‧晶體
54‧‧‧透鏡
56‧‧‧展寬壓縮RF脈衝
58‧‧‧小光束
59‧‧‧浮動測點
60‧‧‧柱狀透鏡
70‧‧‧感測器
100‧‧‧機械式臺座
110‧‧‧處理器
120‧‧‧光學鏡
131‧‧‧平面A
132‧‧‧平面B
133‧‧‧平面C
200‧‧‧檢測物

Claims (18)

  1. 一種檢測系統，包含：一感測器；一機械式模組，經排列成以低於一第一速率之速率，變更在一檢測物與該感測器間之一距離；一第一聚焦單元，經排列成用以接收一第一光束，並沿著一第一方向應用一第一聚焦功能以提供一第二光束，其中該第一聚焦單元經排列成以超過該第一速率之速率，變更該第一聚焦功能；以及一移動式透鏡微聲光裝置，經排列成回應射頻信號而產生複數個移動式透鏡，其中該等複數個移動式透鏡之每一移動式透鏡經排列成用以接收該第二光束的至少一部分，並沿著一第二方向應用一第二聚焦功能以產生複數個聚焦點，而該移動式透鏡微聲光裝置經排列成以超過該第一速率之速率，變更該第二聚焦功能；以及光學鏡，該等光學鏡經排列成用以將該等複數個聚焦點導引至該檢測物上，並將輻射線從該檢測物導引至該感測器。
  2. 如請求項1所述之系統，其中該第一聚焦單元經排列成以沿著一第三方向應用一第三聚焦功能，該第三方向實質地垂直於該第一方向，且其中當該第一聚焦功能沿著該第一方向聚焦該第一光束時，該第三聚焦功能沿著該第三方向將該第一光束散焦。
  3. 如請求項1所述之系統，其中該第一聚焦單元包含下列之 一：由一抗紫外線材料製成之一核心，或由以下材料所組成之表列所選擇之一材料所製成之一核心：磷酸二氘鉀、磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨和二氧化矽。
  4. 如請求項1所述之系統，其中該第一聚焦單元包含一核心，該核心由不具有對稱中心的一晶體製成。
  5. 如請求項1所述之系統，其中該第一聚焦單元包含一核心，該核心之折射率對施加於該核心的電場有反應。
  6. 如請求項5所述之系統，其中該第一聚焦單元進一步包含電極，其中該等電極經排列成用以誘發具有一量級之電場，該量級之電場沿著該第一方向具有一實質上拋物面形狀。
  7. 如請求項5所述之系統，其中該第一聚焦單元進一步包含多組電極，其中一組電極經排列成用以誘發具有一量級之第一電場，該量級之第一電場沿著該第一方向具有一拋物面形狀，且其中一第二組電極經排列成用以誘發具有一量級之第二電場，該量級之第二電場沿著該第一方向具有一反轉的拋物面形狀。
  8. 如請求項5所述之系統，其中該第一聚焦單元進一步包含多組電極，其中一組電極經排列成用以誘發具有一量級之第一電場，該量級之第一電場沿著一第一方向隨著朝該核心之中心靠近而增加，且其中一第二組電極經排列成用以誘發具有一量級之第二電場，該量級之第二電場沿著第一方向隨著朝該核心之中心靠近而減少。
  9. 如請求項5所述之系統，其中該第一聚焦單元進一步包含 電極，其中該等電極經排列成用以誘發一電場，該電場導致該核心沿著該第一方向時作為一正透鏡，及沿著一第三方向時作為一負透鏡。
  10. 如請求項5所述之系統，其中該第一聚焦單元進一步包含電極，其中該等電極經排列成用以誘發一電場，該電場導致該核心沿著該第一方向時作為一負透鏡，及沿著一第三方向時作為一正透鏡。
  11. 如請求項5所述之系統，其中該第一聚焦單元進一步包含二組電極，該二組電極經設置在該核心互相相反的二個面上。
  12. 如請求項1所述之系統，進一步包含一柱狀透鏡，該柱狀透鏡沿著一第三方向應用一恆定聚焦功能。
  13. 如請求項1所述之系統，進一步包含一光束整形器，用於整形該第一光束，以使得當該第一光束到達該第一聚焦單元時，該第一光束之一橫剖面沿著該第一方向的一寬度會窄於該第一光束之該橫剖面沿著一第三方向的一長度。
  14. 如請求項13所述之系統，其中該光束整形器經排列成用以整形該第一光束，以使得該第一光束之該橫剖面為一橢圓形。
  15. 如請求項13所述之系統，其中該光束整形器經排列成用以將該第一光束聚焦至該第一聚焦單元上；其中該系統進一步包含一準直透鏡，該準直透鏡經設置在該第一聚焦單元與該移動式透鏡微聲光裝置之間。
  16. 如請求項1所述之系統，其中該第一聚焦單元包含一反 射鏡，且該第一聚焦單元經排列成用以藉由移動該反射鏡來變更該第一聚焦功能。
  17. 一種用以聚焦校正之方法，該方法包含以下步驟：接收一期望焦距錯誤校正測量；以及以超過一第一速率之速率且回應該期望焦距錯誤校正測量，變更一第一聚焦功能與一第二聚焦功能中的至少一個聚焦功能；其中該第一速率較一距離變更之速率快，該距離變更係藉由一機械式模組所施加，該機械式模組經排列成用以變更在一檢測物和一感測器之間的距離，藉由一第一聚焦單元，接收一第一光束並沿著一第一方向應用該第一聚焦功能以提供第二光束，且藉由一移動式透鏡微聲光裝置應用該第二聚焦功能，該移動式透鏡微聲光裝置經排列成回應射頻信號而產生複數個移動式透鏡，該等各個移動式透鏡經排列成用以接收該第二光束的至少一部分，且該等移動式透鏡之每一者經排列成沿著一第二方向應用該第二聚焦功能以產生複數個聚焦點。
  18. 一種用於快速改變焦距的方法，包含以下步驟：藉由一機械式模組，以低於一第一速率之速率，變更在一檢測物和一感測器間之一距離；藉由一第一聚焦模組，接收一第一光束並沿著一第一方向應用一第一聚焦功能以提供一第二光束；藉由一移動式透鏡微聲光裝置，回應對射頻信號而產生複數個移動式透鏡； 藉由該等複數個移動式透鏡之每一移動式透鏡，接收該第二光束的至少一部分；藉由該等複數個移動式透鏡之每一移動式透鏡，沿著一第二方向應用一第二聚焦功能以產生複數個聚焦點；將該等複數個聚焦點導引至該檢測物上；將輻射線從該檢測物導引至該感測器；感測照射至該感測器上的輻射線；以超過該第一速率之速率，變更該第一聚焦功能；以及以超過該第一速率之速率，變更該第二聚焦功能。
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