TWI548869B - 用於最佳化光學感測器中之信號雜訊比之方法及裝置、以及感測器調整機構 - Google Patents
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Description
本發明之例示性實施例大體上係關於光學計量方法及裝置，且更特定言之，係關於表現樣本特性之光學技術之位置敏感偵測最佳化。
光學計量系統，例如光聲計量系統，可量測歸因於由在樣品內傳播之超音波引起之壓電式反射效應之樣品反射率改變。其亦可量測歸因於由超音波引起之變形之雷射光束偏轉。此類型的計量系統以及熟習此項技術者已知之其他類型的計量系統使用利用位置敏感偵測之感測器。此等感測器偵測感測器表面上一維或二維光點之位置及/或強度。稱為「PSD」感測器之該等感測器可係等向性感測器或離散感測器。此外，PSD感測器可具有一或多個敏感區或單元。
在一些不透明膜計量實施例中，多個PSD感測器被用於量測膜厚度。一此計量系統係光聲系統，其基本功能描述於美國專利第5748318號中，該案之標的以引用的方式全部併入本文。
一般而言，光聲系統量測由壓電式反射效應引起之一樣品之反射率改變(△R)。壓電式反射效應係藉由偵測於樣品內行進之超音波而修改。參見圖1。
如示，一泵浦光束10引導於樣本14之表面16處。泵
浦光束10引起如由泵浦15所示的表面16迅速膨脹。該迅速膨脹產生分散至樣本14中之衝擊波或應力波。初始應力波以及返回至樣本14之表面16之應力波分量引起樣本14之表面16之反射率改變。探測光束12引導至樣本14上，並且從樣本14反射。反射之探測光束入射於諸如PSD感測器之感測器20上，該感測器基於反射之探測光束改變來偵測該表面之反射率改變。
此外，圖1所示之系統亦可量測由相同應力波引起之探測光束12之偏轉。如從泵浦15之性質可以明白，當於樣本16內傳播之應力波與表面16相交時，其可引起表面16變形。一分離單元偵測器20可用於藉由量測偵測器的兩個單元之間的入射探測功率不平衡度來量測由表面16變形引起之探測光束12之偏轉。參見圖2。
典型PSD式感測器輸出兩種類型的資訊。第一類型係位置敏感資訊，其與入射光點(例如，探測光束雷射)之位置有關。由於樣本表面擾動可偏轉入射於感測器之表面上之探測光束，所以該探測光束之偏轉可提供關於該樣本的某些特性之資訊。第二類型的資訊係與入射於該感測器上之總輻射功率或通量有關。入射於感測器之主動表面上之功率量可提供關於該樣本的某些特性之資訊。因此，單獨或一起獲得及/或作為諸如時間之一些其他變數之函數之由PSD式感測器提供之該等類型的資訊可用於判定被測樣本之特性。
PSD式感測器以及使用其之計量系統必須係手動對準
及維護。因此，修改計量工具之操作以監視新產品或特徵可能相當費時。在需要手動修改感測器設定的情況下，通常係此等設定未修改之情況，藉此防止人們發現計量工具之新應用，或難以真實指示計量工具之敏感度來獲得最佳結果。
因此，需要一種用於光聲計量或其他類型的計量操作中之自動可調整感測器機構。
在半導體製造過程中，當務之急係確保用於監視過程之計量工具可處理通過製造線之各式各樣類型的器件。此外，重要的是確保此等計量工具足夠靈活以擷取與現在及未來兩者所關注之特徵或特性相關聯之資料。本發明藉由提供一種修改使用PSD式感測器配置之計量系統之操作之自動化方法來滿足此等需要。自動化系統可用於快速調整計量系統之操作，以確保自其獲得之資料具有所要品質。此外，諸如下文中所述之自動化系統在搜尋及最佳化係現在及未來兩者所關注的基質或樣本特徵或特性或可能與其相關聯之資料中係有用的。
最佳化計量系統包括：適當對準及調整擷取資料之感測器，該資料包括關於計量系統中被測基質或樣本之資訊。本發明可提出之一種類型的計量系統係由新澤西，佛蘭德斯Rudolph Technologies,Inc.銷售之商標為
METAPULSE®之光聲計量系統。其他類型的計量系統及實驗室設備亦可受益於本發明之應用。
在一非常基本的形式中，本發明係於可調整波前分離器或分割器中體現，該波前分離器或分割器可改變入射於感測器之複數個敏感單元中之一者上之輻射功率量。在一實施例中，波前分離器分配並調整於雙單元PSD之各自單元上以及跨該雙單元PSD之各自單元之入射輻射功率。亦可使用提供類似輸出至PSD之其他類型的感測器。
可移動波前分離器可用於調整入射於分離單元偵測器之獨立元件上之探測光束量。根據本發明之各種例示性實施例包括波前分離器，該波前分離器經調適以選擇性平衡入射於兩個或兩個以上感測器元件上之光功率。該光聲系統亦可經組態以使用具有波前分離器之分離單元偵測器來識別、隔離或放大從樣品返回之探測光束信號內之信號分量。
圖3示意性圖解說明本發明之一實施例。如示，光束29入射於樣本上。該光束29與該樣本互相作用，以在引導至分離單元偵測器32之至少一第一單元34及一第二單元36上之反射光束30中編碼該樣本之至少一些特性。應指出，本發明原理亦可適用於具有三個或三個以上單元之偵測器。反射光束30可均勻分佈於兩個單元34、36之間，以產生跨該兩個單元之大約相同分佈或輻射功率。或者，光束30可以不同比例(包括一個單元上
全有，並且另一個單元上全無)平衡在單元34、36之間。
從偵測器32所得之信號攜帶與直接關注之影響因數有關之資訊，並且亦可包括與尚未識別之特徵或特性相關聯之資訊。對來自感測器32之信號之一些影響包括：表面變形(例如，由樣本中產生之應變引起之表面變形)、由應力引起之介電性質漸變、溫度及/或電子激發、差分發射率及熱背景。自各自單元34及36之各者導出之信號分量的組合取決於整個系統所提出之應用。
自動化感測器平衡系統使改變兩個單元32、34之間之輻射通量或功率分離比率成為可能。例如，波分離器50(圖4)可移動(例如，利用如由箭頭54所示之電動化台)以改變發送至第一單元32之功率(P1)與發送至第二單元34之功率(P2)之比率。此一波前分離器可係具合適特性之可移動鏡子，該鏡子放置於從樣品表面返回之探測光束30之光學路徑中。在一些實施例中，該波前分離器可垂直移動，使得分離單元偵測器之各自元件取決於波前分離器之位置而遭受不同入射功率。在所有情況下，分離器相對於光束30移動，以將光束30光學分離或分割為至少兩個部分。
自動可調整波前分離器可用於快速改變感測器之單元上之輻射功率分配，以實現對特定類型的被測樣品或樣本執行計量有用之系統之使用者已知之複數個靜態設定中之一者。或者，波前分離器之位置，以及因此跨感測器之單元之輻射功率分配可在一或多個量測操作期間動
態修改，波前分離器之位置以及記錄為各量測之所得分配比率得以擷取。從諸如所述動態修改之動態修改獲得之資料可用於判定由該計量系統輸出之資料與被測樣本之特徵或特性之間之新相關聯性。動態修改亦可用於定期自動校準常式或用於使用常見回歸或其他資料分析技術來最佳化計量感測器之輸出。
圖4a示意性圖解說明適用於實行本發明原理之器件50之一實施例。如示，光束30進入波分離器50，並且被分離為兩個光束。一個光束(P1)被引導於分離單元偵測器之第一單元34處，以及另一光束(P2)被引導於該分離單元偵測器32之第二單元36處。光束30係藉由定位於光束30之光學路徑中之鏡子52而分離為光束P1及P2。入射於鏡子52上之光束30之該部分將從光束30的路徑反射出，並且反射至光束P1的路徑上。藉由相對於光束30橫向移動波分離器50，鏡子52之不同區域被定址至光束30，藉此改變發送至一單元之輻射功率相對於發送至另一單元之輻射功率之比率。
圖4b係波分離器50之示意圖，該圖展示鏡子52將光束30之大約50%偏轉至光束P1之路徑上。光束P1從鏡子53反射，並且然後入射於感測器之主動單元34上，在此情況下係PSD感測器。最初未入射於鏡子52上之光束30之平衡如光束P2般繼續沿著其光學路徑，並且入射於感測器之主動單元36上，在此情況下係與單元34相同之PSD感測器。
在所示實施例中，鏡子52相對於光束30之光學路徑之位置將光束30分割為分別具有輻射功率P1及P2之兩個光束。波分離器50之鏡子52以及鏡子53可藉由致動器(由箭頭54表示)在至少兩個位置之間移動。波分離器50之第一位置導致光束30之輻射功率基本上全部沿由輻射功率P1指示之光束的光學路徑引導分配。波分離器50之第二位置導致光束30之輻射功率基本上全部沿由輻射功率P2指示之光束的光學路徑引導分配。致動器54亦可將波分離器50定位於其第一位置與第二位置之間，使得分配於各自光學路徑之間之輻射功率比率由(P1-P2)/(P1+P2)<1及/或(P2-P1)/(P1+P2)<1給定。應指出，舉例而言，額外光學元件(諸如光纖)之使用，可導致可沿多個光學路徑分配光束30之輻射功率之光學配置，該等光學路徑之各者與感測器之一或多個光敏感單元相交。
在一些情況下，可能期望進一步分割光束P1及P2，以獲得感測器之單元之輻射功率分配之額外控制。此分割亦可提供判定光束30之偏轉之額外好處。在一此實施例中，光束P1未直接入射於感測器之主動單元上。而是，額外波前分離器(未展示)可替代圖4a及圖4b所示之單元34而配置，以如上所述進一步分離光束P1。對於光束P2，可實行相同配置。在針對光束P1及P2完成此配置的情況下，光束30然後將導致四個光束，該等光束被定址至一或多個感測器PSD、CCD等之各自主動單元。應
指出，在使用多個波前分離器50的情況下，該等波前分離器及/或結合該等波前分離器工作之感測器可相對於光束30之光軸旋轉，以使各自感測器/單元之輸出差別化。
圖4a及圖4b所示之實施例利用鏡子52來基於鏡子52相對於光束30之位置將光束30分離為兩個構成光束P1及P2，各光束具有所要輻射功率。在圖4c之實施例中，利用薄膜分束器153來替代鏡子52。在本實施例中，光束P2在光束30之光學路徑上繼續前進至感測器35。為了將光束30的輻射功率分配在感測器35與37之間，停止件39可定位於光束P1及P2之路徑中。應指出，停止件39係示意性展示於圖4c中，並且可經定位，以在感測器35、37相對於波前分離器50移動時阻擋光束P1或P2之一部分分別入射於感測器37及35上。箭頭51表示在感測器35與37之間分配輻射功率而該等感測器或波前分離器50無需運動之相對運動。
在一些實施例中，波前分離器及光束30可相對於靜止感測器35、37移動。在其他實施例中，僅停止件37將移動，而波前分離器50及感測器35、37保持靜止。在其他實施例中，感測器35、37可移動。在另一實施例中，停止件可係可調整光圈，該等光圈縮小各自光束P1、P2之輻射功率。在其他實施例中，停止件39可係諸如LCD器件之光束調節器件，該等器件可放置於光束路徑中以在空間上過濾光束。
亦應指出，若感測器35及37係諸如PSD之較大感測器之主動單元，則圖4a/4b中之實施例之功能以及圖4c所示實施例之功能應係基本上相同。然而，若感測器35及37自身係多單元感測器(例如，如圖所示之雙單元)，則此等多單元版本的感測器35、37可分別相對於光束P2及P1之光軸定向於不同角度位置中。以此方式，使用者可有效將輻射功率分配在四個主動單元而不是兩個主動單元之間之四單元感測器配置得以實現。
圖4d係另一波分離器250之示意圖。如示，該波分離器250包括複數個光纖元件210、220及230。光纖元件可係個別光纖電纜或光纖電纜之組合。光纖元件210、220及230放置於光束30之路徑中。入射於給定光纖元件上之光的部分然後藉由電纜引導至感測器。例如，光纖元件210可將光引導至感測器243，光纖元件220可將光引導至感測器246，以及光纖元件230可將光引導至感測器249。波分離器250亦可包括致動器254，該致動器可用於移動波分離器250，例如，以改變光束30之路徑中之光纖元件。
在一些實施例中，光纖元件210、220及230可各自將光引導至不同感測器。在另一實施例中，各種光纖元件可將光引導至同一感測器。在一些實施例中，波前分離器250及光束30可相對於靜止感測器243、246及249移動。在其他實施例中，感測器243、246及249可移動。感測器243、246及249可係諸如PSD之較大感測器之主
動單元，或自身可係多單元感測器。
圖5展示適用於實行本發明之各種例示性實施例之例示性計量系統600之簡化方塊圖。如上所示，其他計量及實驗室設備或系統可受益於本發明之應用。該光學計量系統包括光聲系統620。該光聲系統620包括各種子系統，諸如波前分離器(WS)625及分離單元偵測器(SCD)627。電腦系統610連接至該光聲系統620。
電腦系統610包括：控制器，諸如電腦或資料處理器(DP)614；以記憶體(MEM)616體現之電腦可讀取記憶體媒體，其儲存電腦指令程式(PROG)618。DP 614經組態以與WS 625及SCD 627通信。例如，DP 614可經組態以發送指令至WS 625，以調整由WS 625分離之功率比率。
光聲系統620亦可包括介於WS 625與SCD 627之間之光束修改元件。例如，偏振濾光器(未展示)可用於修改引導於SCD 627之第一單元處之偏轉光束之部分。可根據需要使用透鏡、濾光器、停止件及/或其他光束修改元件。
圖6a係圖解說明一種用於最佳化根據本發明之例示性實施例之計量系統之方法之圖表。根據此等例示性實施例，一種方法執行以下步驟：在方塊710，執行施加第一光脈衝至該樣本之表面以於該樣本中產生傳播應變脈衝之步驟。在方塊720，施加第二光脈衝至該表面，使得該第二光脈衝在該光脈衝中編碼關於該傳播應變脈衝與該
樣本互相作用之資訊。在方塊730，執行利用預定比率將來自該樣本之第二脈衝反射分離為至少兩個不同反射光束之步驟。在方塊740，執行針對該至少兩個不同反射光束之各者，感測該樣本對該傳播應變脈衝之光學回應改變之步驟。在方塊750，執行至少部分基於該至少兩個不同反射光束之各者中光學回應改變之比較來判定該樣本之至少一特性之步驟。
圖6b係圖解說明根據本發明之例示性實施例用於表現樣本特性之光學技術之位置敏感偵測之最佳化方法之操作之邏輯流程圖。根據此等例示性實施例，一種方法執行以下步驟：在方塊712，該系統之使用者識別待判定之樣本之特性。在方塊714，執行施加第一光脈衝至該樣本之表面以於該樣本中產生傳播應脈衝之步驟。施加第二光脈衝至該表面以編碼與在方塊712所識別的特性相關聯之資訊。在本實施例中，由於應變脈衝在樣本中傳播而編碼資訊；然而，方塊714及722可合併為一單個步驟，其中僅需單個光束獲得編碼資訊。在任一情況下，如在方塊722，本發明將使光束與樣本自身結構及/或由傳播應變脈衝引起之結構改變或樣本改變互相作用。在方塊732，執行利用預定比率將來自該樣本之第二脈衝反射分離為至少兩個不同反射光束之步驟。在方塊742，執行針對該至少兩個不同反射光束之各者，感測該樣本對該傳播應變脈衝之光學回應改變或歸因於樣本結構之改變之步驟。在方塊752，執行至少部分基於該至少兩個不
同反射光束之各者中光學回應改變之比較來判定該樣本之至少一特性之步驟。
圖6a及圖6b所示之各種方塊可視為方法步驟及/或因電腦程式碼之操作而產生之操作及/或經構造以執行相關功能之複數個耦合邏輯電路元件。
在另一實施例中，反射光束之分離比率或分配可相對於歸因於反射光束與樣本或基質互相作用而在反射光束中編碼之多個特性之任意者而改變。感測資料與分離比率之間之相關聯關係可識別為樣本之所關注之可能特性。從參考樣本獲得之信號可根據頂部單元與底部單元(P1/P2)之間的功率分配標繪，整個光束從頂部單元(P1)開始並且移動波前分離器直到整個光束在底部單元(P2)上。
根據本發明之一例示性實施例係一種用於表現樣本特性之方法。該方法包括：施加第一光脈衝至該樣本之表面，以於該樣本中產生傳播應變脈衝。施加第二光脈衝至該表面，使得該第二光脈衝與該樣本中之傳播應變脈衝互相作用。利用預定比率將來自該樣本之第二脈衝反射分離為至少兩個不同反射光束。該方法亦包括：針對該至少兩個不同反射光束之各者，感測該樣本對該傳播應變脈衝之光學回應改變。至少部分基於該至少兩個不同反射光束之各者中光學回應改變之比較來判定該樣本之至少一特性。
圖7圖解說明從參考樣本獲得之資料之一實例，該資
料根據雙單元PSD感測器之個別單元之間之功率分配標繪。最上面的曲線表示雙單元PSD感測器之一個單元(P1)上基本上100%功率之功率分配。最下面的曲線表示雙單元PSD感測器之剩餘單元(P2)上基本上100%功率之功率分配，落在最上面與最下面曲線之間之曲線表示落在上述邊界之間之各種分離比率。如上建議，此等曲線之標稱功率分配比率之特性為(P1-P2)/(P1+P2)<1。在無校準情況下，跨感測器之單元偏置或不均勻分配探測光束將可引起多單元感測器之輸出偏差，其中輸出信號取決於各自單元之輸出之間之差。校準呈偏置配置之感測器提供正確位置資訊，同時提供相對於所選定信號特性最佳化信號雜訊比之好處。
如示，功率分配影響信號圖中之各種特徵量值及形式兩者。在一實施例中，與樣本之特性相關聯之資訊係藉由分析所獲得之資訊的變動而獲得。例如，來自如圖7所示在位置敏感模式中操作之PSD式感測器之輸出形成隨著時間大體上規則之曲線。在至少一實施例中，此總曲率之擾動指示從樣本反射之探測光束之偏轉。此等擾動之寬度、高度及形狀在一些實施例中可直接提供關於樣本之資訊，或可用於計算關於該樣本之資訊、使該資訊相關聯或以其他方式間接判定該資訊。由於圖7所示之回應曲線亦清晰展示至少部分歸因於反射光束在感測器之單元上之輻射功率分配之差異，所以人們可明白，人們可如何以若干不同分配或分離比率擷取資訊，以直
接判定或計算給定應用之最佳化分離比率。
圖8圖解說明從相同類型之雙單元感測器獲得之反射率信號，圖7所示之資訊係從該雙單元感測器獲得。最上面的曲線表示雙單元PSD感測器之一個單元(P1)上基本上100%功率之功率分配。最下面的曲線表示雙單元PSD感測器之剩餘單元(P2)上基本上100%功率之功率分配。落在最上面與最下面曲線之間之曲線表示落在上述邊界之間之各種分離比例。由中間曲線表示之標稱功率分配之特性為如下：(P1-P2)/(P1+P2)<1。
除了單獨使用位置/偏轉資料或反射率資料來量化所要特性，有可能一起使用此等類型的資訊以更精確及重複量化所要結果。在此背景下，各類型的資訊可係以相同或不同輻射功率分配而獲得。在一些實施例中，該方法可協助區別樣本之結構特徵，諸如某些應用之膜堆疊中之層，單獨利用一種類型的資料不可能完成該區別。
可對從體現本發明原理之計量系統之多單元感測器獲得之信號執行許多不同類型的資料分析。在一實施例(光聲)中，可執行減去背景信號，以根據兩個單元之間之功率分配突出PSD信號之信號分佈改變。位置信號與同一樣本上之反射率信號之比較展示某些分離單元組態之位置信號中之額外特徵。在其他實施例中，來自參考樣本之背景信號之斜率改變(例如，歸因於熱組件)可根據分離單元之間之功率比率判定。在其他實施例中，來自薄銅晶種障壁(CSB)晶圓之信號分佈可取決於分離功
率比率而改變。此可用於使薄多層模型化。類似行為在各種其他晶圓上係顯而易見。
根據本發明之一例示性實施例係一種用於最佳化光學感測器中信號雜訊比之方法。該方法包括：將光束引導至樣本表面上，使得當該光束與該樣本表面互相作用時，該樣本之至少一特性係於該光束中編碼。該光束係至少部分從該樣本表面反射。該方法亦包括：將該反射光束引導至具有至少兩個離散光敏感表面之光學感測器上。該方法包括：修改該反射光束在該至少兩個離散光敏感表面之間之輻射功率分配。該方法亦包括獲得來自該光學感測器之資訊，該資訊係至少部分基於該至少兩個離散光敏感表面之間之輻射功率分配以及於該反射光束中編碼之該等樣本特性中之至少一者。該方法包括至少部分基於該資訊來判定該樣本之至少一特性。
在以上方法之又一例示性實施例中，該方法亦包括：反覆調整該至少兩個離散光敏感表面之間之輻射功率分配，並且針對各調整，至少部分基於該資訊來判定該樣本之至少一特性。該方法包括針對該樣本之至少一特性判定該至少兩個離散光敏感表面之間之最佳輻射功率分配。
在以上方法中任一者之又一例示性實施例中，該方法亦包括：先驗識別待判定之該樣本之至少一特性；及隨後針對該樣本之至少一特性識別該至少兩個離散光敏感表面之間之最佳輻射功率分配。
在以上方法中任一者之又一例示性實施例中，該方法亦包括調整分束器相對於從樣本返回之反射光束之光學路徑之位置，以將反射光束分配於該光學感測器之該至少兩個離散光敏感表面上。該方法亦可包括基於該樣本之一種類型自動調整該分束器之位置。
在以上方法中任一者之又一例示性實施例中，該方法係藉由一處理器而執行，該處理器執行明確編碼在電腦可讀取媒體上之電腦程式。
根據本發明之另一例示性實施例係一種用於最佳化光學感測器中之信號雜訊比之感測器調整機構。該機構包括：分束器，其耦合至致動器，該致動器經組態以相對於光束移動該分束器。該分束器之表面經組態以使入射於該表面上之光束之第一部分沿第一光學路徑通過，並且使入射於該表面上之光束之第二部分沿第二光學路徑反射。該機構亦包括具有複數個光敏感單元之光學感測器。該等光敏感單元中之至少一者經組態以沿該第一光學路徑定位，並且經組態以對入射於該單元上之光束之第一部分作出回應。至少另一光敏感單元經組態以沿該第二光學路徑定位，並且經組態以對入射於該單元上之光束之第二部分作出回應。相對於該光束之光學路徑致動該分束器導致其中可在至少第一與第二光敏感單元之間作出所選定輻射功率分配之光學配置。
在以上感測器調整機構之又一例示性實施例中，該分束器經組態以藉由該致動器而在至少第一位置與第二位
置之間移動，在第一位置中，引導至該光學感測器上之輻射功率基本上全部分配至沿該第一光學路徑定位之至少一光敏感單元上，在第二位置中，引導至該光學感測器上之輻射功率基本上全部分配至沿該第二光學路徑定位之至少另一光敏感單元上。該分束器亦可經組態以藉由該致動器可移動至至少一位置，在該位置中，入射於定位在該第一光學路徑上之至少一光敏感單元上之輻射功率(P1)與入射於定位在該第二光學路徑上之至少另一光敏感單元上之輻射功率(P2)係藉由方程式(P1-P2)/(P1+P2)<1而相關。
在以上感測器調整機構之任一者之另一例示性實施例中，該機構亦包括光學元件，該光學元件定位於該第二光學路徑上以將從分束器反射之光引導至定位於該第二光學路徑上之至少另一光敏感單元。
根據本發明之又一例示性實施例係一種用於最佳化光學感測器中之信號雜訊比之裝置。該裝置包括用於將光束引導至樣本表面上之構件，使得當該光束與該樣本表面互相作用時，該樣本之至少一特性係於該光束中編碼，該光束係至少部分從該樣本之表面反射。該裝置亦包括用於將該反射光束引導至具有至少兩個離散光敏感表面之光學感測器上之構件。該裝置包括用於修改該反射光束在該至少兩個離散光敏感表面之間之輻射功率分配之構件。該裝置亦包括：用於獲得來自該光學感測器之資訊之構件，該資訊係至少部分基於該至少兩個離散
光敏感表面之間之輻射功率分配及該反射光束中編碼之該樣本之該等特性中之至少一者。該裝置包括用於至少部分基於該資訊來判定該樣本之至少一特性之構件。
在以上裝置之另一例示性實施例中，該修改構件包括：用於反覆調整該至少兩個離散光敏感表面之間之輻射功率分配之構件。該判定構件包括：用於針對各調整，至少部分基於該資訊來判定該樣本之至少一特性之構件；及用於針對該樣本之至少一特性判定該至少兩個離散光敏感表面之間之最佳輻射功率分配之構件。
基於前述，應明白本發明之例示性實施例提供用於表現樣本特性之光學技術之位置敏感偵測最佳化之方法、裝置及電腦程式。一般而言，本發明之各種例示性實施例可以不同媒體實施，諸如軟體、硬體、邏輯、特殊用途電路或其任何組合。作為一非限制性實例，一些態樣可以可運行於計算器件上之軟體實施，而其他態樣可以硬體實施。
術語「連接」、「耦合」或其變體之任何使用應解釋為指示所識別元件之間直接或間接之任何此連接或耦合。作為一非限制性實例，「耦合」元件之間可存在一或多個中間元件。作為非限制性實例，根據所述例示性實施例，所識別元件之間之連接或耦合可係實體、電氣、磁性、邏輯或其任何合適組合。作為非限制性實例，連接或耦合可包括一或多個印刷電氣連接、導線、電纜、媒體或其任何合適組合。
鑒於先前描述，當結合附圖閱讀時，對本發明之前述例示性實施例之各種修改及調適可能為熟悉相關技術者所顯而易見。然而，任何修改及全部修改仍應落在本發明之非限制性及例示性實施例之範疇內。
此外，本發明之各種非限制性及例示性實施例之特徵中的一些特徵可在無其他特徵之對應使用情況下用於益處。如此一來，先前描述應視為僅僅說明本發明之原理、教示及例示性實施例，且並不對本發明加以限制。
10‧‧‧泵浦光束
12‧‧‧探測光束
14‧‧‧樣本
15‧‧‧泵浦
16‧‧‧表面
20‧‧‧感測器
29‧‧‧光束
30‧‧‧反射光束
32‧‧‧分離單元偵測器
34‧‧‧第一單元
35‧‧‧感測器
36‧‧‧第二單元
37‧‧‧感測器
39‧‧‧停止件
50‧‧‧波前分離器
52‧‧‧鏡子
53‧‧‧鏡子
54‧‧‧致動器
153‧‧‧薄膜分束器
210‧‧‧光纖元件
220‧‧‧光纖元件
230‧‧‧光纖元件
243‧‧‧感測器
246‧‧‧感測器
249‧‧‧感測器
250‧‧‧波分離器
254‧‧‧致動器
600‧‧‧計量系統
610‧‧‧電腦系統
614‧‧‧資料處理器
616‧‧‧記憶體
618‧‧‧電腦指令程式
620‧‧‧光聲系統
625‧‧‧波前分束器
627‧‧‧分離單元偵測器
P1‧‧‧光束
P2‧‧‧光束
當結合附圖閱讀時，本發明之實施例之上述態樣及其他態樣在以下詳細描述中更加明顯。
圖1圖解說明泵浦脈衝系統之簡化圖，該泵浦脈衝系統經組態以量測樣本之反射率改變；圖2圖解說明泵浦脈衝系統之簡化圖，該泵浦脈衝系統經組態以量測入射探測光束功率之不平衡度；圖3圖解說明適用於實行本發明之例示性實施例之器件之簡化圖；圖4a圖解說明適用於實行本發明之例示性實施例之該器件之簡化圖；圖4b圖解說明圖4a中所示實施例之簡化圖；圖4c圖解說明適用於實行本發明之例示性實施例之該器件之簡化圖；圖4d圖解說明適用於實行本發明之例示性實施例之該
器件之簡化圖；圖5展示適用於實行本發明之各種例示性實施例之例示性電子器件之簡化方塊圖；圖6a及圖6b係圖解說明例示性方法之操作之邏輯流程圖；圖7圖解說明根據功率分配標繪之參考樣本上之PSD信號；及圖8圖解說明根據功率分配標繪之圖8之參考樣本上之反射率信號。
30‧‧‧反射光束
34‧‧‧第一單元
36‧‧‧第二單元
50‧‧‧波前分離器
52‧‧‧鏡子
53‧‧‧鏡子
54‧‧‧致動器
P1‧‧‧光束
P2‧‧‧光束
Claims (11)
- 一種用於最佳化一光學感測器中之信號雜訊比之方法，該方法包括：a.將一光束引導至一樣本之一表面上，使得當該光束與該樣本表面互相作用時，該樣本之至少一特性係於該光束中編碼，該光束係至少部分從該樣本表面反射；b.將該反射光束引導至具有至少兩個離散光敏感表面之一光學感測器上；c.修改該反射光束在該至少兩個離散光敏感表面之間之一輻射功率分配；d.獲得來自該光學感測器之資訊，該資訊係至少部分基於該至少兩個離散光敏感表面之間之該輻射功率分配並且至少部分基於於該反射光束中編碼之該樣本之該等特性中之至少一者；及e.至少部分基於該資訊來判定該樣本之該至少一特性。
- 如請求項1之方法，其進一步包括：a.反覆調整該至少兩個離散光敏感表面之間之該輻射功率分配，並且針對各調整，至少部分基於該資訊來判定該樣本之該至少一特性；及b.針對該樣本之該至少一特性判定該至少兩個離散光敏感表面之間之一最佳輻射功率分配。
- 如請求項1之方法，其進一步包括： a.先驗識別待判定之該樣本之該至少一特性；及b.隨後針對該樣本之該至少一特性識別該至少兩個離散光敏感表面之間之一最佳輻射功率分配。
- 如請求項1之方法，其進一步包括：a.調整一分束器相對於從一樣本返回之一反射光束之一光學路徑之位置，以將該反射光束分配於該光學感測器之該至少兩個離散光敏感表面上。
- 如請求項4之方法，其進一步包括：a.基於該樣本之一類型自動調整該分束器之該位置。
- 一種感測器調整機構，其包括：a.一分束器，其耦合至一致動器，該致動器經組態以相對於一光束移動該分束器，其中該分束器之一表面經組態以使入射於該表面上之該光束之一第一部分沿一第一光學路徑通過，並且使入射於該表面上之該光束之一第二部分沿一第二光學路徑反射；及b.具有複數個光敏感單元之一光學感測器，該等光敏感單元中之至少一者經組態以沿該第一光學路徑定位並且經組態以對入射於該單元上之該光束之該第一部分作出回應，以及至少另一光敏感單元經組態以沿該第二光學路徑定位並且經組態以對入射於該單元上之該光束之該第二部分作出回應；c.其中相對於該光束之該光學路徑致動該分束器導致其中可在至少第一與第二光敏感單元之間作出一所選定輻射功率分配之一光學配置。
- 如請求項6之感測器調整機構，其中該分束器經組態以藉由該致動器而在至少一第一位置與一第二位置之間移動，在該第一位置中，引導至該光學感測器上之輻射功率基本上全部分配至沿該第一光學路徑定位之該至少一光敏感單元上，在該第二位置中，引導至該光學感測器上之輻射功率基本上全部分配至沿該第二光學路徑定位之該至少另一光敏感單元上。
- 如請求項7之感測器調整機構，其中該分束器經組態以藉由該致動器可移動至至少一位置，在該位置中，入射於定位在該第一光學路徑上之該至少一光敏感單元上之一輻射功率(P1)與入射於定位在該第二光學路徑上之該至少另一光敏感單元上之一輻射功率(P2)係藉由方程式(P1-P2)/(P1+P2)<1而相關。
- 如請求項6之感測器調整機構，其進一步包括：a.一光學元件，其定位於該第二光學路徑上以將從該分束器反射之光引導至定位於該第二光學路徑上之該至少另一光敏感單元。
- 一種用於最佳化一光學感測器中之信號雜訊比之裝置，該裝置包括：a.用於將一光束引導至一樣本之一表面上之構件，使得當該光束與該樣本表面互相作用時，該樣本之至少一特性係於該光束中編碼，該光束係至少部分從該樣本表面反射；b.用於將該反射光束引導至具有至少兩個離散光敏 感表面之一光學感測器上之構件；c.用於修改該反射光束在該至少兩個離散光敏感表面之間之一輻射功率分配之構件；d.用於獲得來自該光學感測器之資訊之構件，該資訊係至少部分基於該至少兩個離散光敏感表面之間之該輻射功率分配並且至少部分基於於該反射光束中編碼之該樣本之該等特性中之至少一者；及e.用於至少部分基於該資訊來判定該樣本之該至少一特性之構件。
- 如請求項10之裝置，a.其中上述用於修改該反射光束在該至少兩個離散光敏感表面之間之一輻射功率分配之構件包括用於反覆調整該至少兩個離散光敏感表面之間之該輻射功率分配之構件，b.其中上述用於至少部分基於該資訊來判定該樣本之該至少一特性之構件包括：用於針對各調整，至少部分基於該資訊來判定該樣本之該至少一特性之構件；及用於針對該樣本之該至少一特性判定該至少兩個離散光敏感表面之間之一最佳輻射功率分配之構件。
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