TWI583916B - 雷射共焦量測方法及應用此方法之雷射共焦量測裝置 - Google Patents

Description

雷射共焦量測方法及應用此方法之雷射共焦量測裝置

本揭露係關於一種雷射共焦量測方法及應用此方法之雷射共焦量測裝置。

雷射共焦量測裝置一般用來量測待測物的表層形貌，具有精確度高。雷射共焦係以其對焦平面的位置來計算待測物表層的高度。現今的待測物往往具有各種用途、效果的表層鍍膜。而多層鍍膜必須盡量避免脫層現象的發生、並希望能檢測出脫層的位置與對應的膜層。然而多層鍍膜的多個介面會對雷射共焦量測造成干擾，如何避免這樣的干擾以實現多層膜的形貌量測，係一個有待克服的議題。

本揭露係提供一種以調變、解調來實現的，具有多層膜形貌量測能力的雷射共焦裝置及對應的方法。

依據本揭露的雷射共焦量測裝置具有物鏡、雷射光源、第一分光鏡、第二分光鏡、第一針孔、第二針孔、第一光電二極體、第二光電二極體、信號處理器與調變電路。其中，物鏡、第一分光鏡與第二分光鏡均位於第一光徑。第一分光鏡、第一針孔、第一光電二極體均位於第二光徑。第二分光鏡、第二針孔、第二光電二極體均位於第三光徑。信號處理器電性連接至物鏡、第一光電二極體、第二光電二極體與調變電路。第一光電二極體與第二光電二極體串連，並且其連接點電性連接於信號處理器。調變電路電性連接至第二針孔。

依據本揭露的雷射共焦量測方法，適於量測一待測物的多個膜層的形貌，所述方法包含下列步驟：調整物鏡的位置，以改變雷射光束聚焦於待測物的焦平面。以物鏡與第二聚焦鏡將來自待測物的反射光聚焦於第一平面。控制第二針孔沿第一平面的法線方向以振動頻率往復運動，以讓至少部分來自第二聚焦鏡的反射光通過第二針孔。以第二光電二極體接收通過第二針孔的反射光，以產生第二信號。以振動頻率解調第二信號的交流成分，以產生輸出信號，輸出信號係用以判斷該焦平面是否對應於該待測物的該個膜層的其中一介面。

綜上所述，本揭露藉由調變針孔以調變所通過的反射光強度，並將反射光對應的信號解調濾波，用以判斷待測物的各膜層介面的位置。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本揭露之精神與原理，並且提供本揭露之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本揭露之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本揭露之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本揭露相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本揭露之觀點，但非以任何觀點限制本揭露之範疇。

請參照圖1，其係依據本揭露一實施例中的雷射共焦量測裝置架構示意圖。如圖1所示，雷射共焦量測裝置1000具有物鏡1100、雷射光源1200、第一分光鏡1310、第二分光鏡1320、第一針孔1410、第二針孔1420、第一光電二極體1510、第一聚焦鏡1520、第二光電二極體1530、第二聚焦鏡1540、信號處理器1600與調變電路1700。其中，物鏡1100、第一分光鏡1310與第二分光鏡1320均位於第一光徑L1。第一分光鏡1310、第一針孔1410、第一光電二極體1510、第一聚焦鏡1520均位於第二光徑L2。第二分光鏡1320、第二針孔1420、第二光電二極體1530與第二聚焦鏡1540均位於第三光徑L3。信號處理器1600電性連接至物鏡1100、第一光電二極體1510、第二光電二極體1530與調變電路1700。第一光電二極體1510與第二光電二極體1530串連，並且其連接點電性連接於信號處理器1600。調變電路1700電性連接至第二針孔1420之位置控制器。

物鏡1100受控於信號處理器1600而沿著第一光徑L1(平行於圖1中Z軸)移動。具體而言，請參照圖2，其係依據本揭露一實施例的物鏡構造示意圖。如圖2所示，物鏡1100具有透鏡組1110與定位驅動電路1120。並且透鏡組1110連接於定位驅動電路1120，而定位驅動電路1120電性連接於信號處理器1600。於一實施例中，定位驅動電路1120具有一個步進馬達來控制透鏡組1110在Z軸上的位置。於另一實施例中，定位驅動電路1120具有一個壓電元件。此壓電元件受到信號處理器1600所施加的電信號而產生形變，進而改變與之相連的透鏡組1110在Z軸上的位置。

雷射光源1200用來產生雷射光束。請參照圖1與圖3，其中圖3為依據本揭露另一實施例的雷射共焦量測裝置架構示意圖。圖3與圖1的差異在於圖1的雷射光源1200並非位於第一光徑L1，而是藉由反射鏡1250將雷射光束導引至第一光徑L1。相較之下，圖3的雷射光源3200係位於第一光徑L1，雷射光源3200直接發射沿著第一光徑L1前進的雷射光束。而無論圖1或圖3的實施例，雷射光束被物鏡1100聚焦於位於待測物2000的焦平面2100。其中焦平面可以為待測物2000的各膜層或其介面。

因為待測物2000被雷射光束照射，而從待測物2000反射的反射光，經由第一光徑L1至第一分光鏡1310處，而有部分被第一分光鏡1310反射到第二光徑L2，隨後被第一聚焦鏡1520聚焦至成相平面Q，而第一針孔1410設置於成相平面Q。所以，此部份的反射光穿過第一針孔1410而被第一光電二極體1510偵測，對應地產生第一信號S1。另一部分反射光穿過第一分光鏡1310而沿著第一光徑L1來到第二分光鏡1320處。此部份的反射光有至少部分被第二分光鏡1320反射到第三光徑L3，隨後被第二聚焦鏡1540聚焦至成相平面Q，而第二針孔1420大致位於成相平面Q。所以此部份的反射光穿過第二針孔1420而被第二光電二極體1530偵測，對應地產生第二信號S2。

具體而言，第二針孔1420之位置控制器受控於調變電路1700而以成相平面Q為中心，沿著第三光徑L3(如圖1的X軸)進行往復運動(例如簡諧運動)。因此，經過適當的設計，例如第一分光鏡1310與第二分光鏡1320的反射率/折射率經過適當的選擇，或第一光電二極體1510與第二光電二極體1530的光電轉換率經過適當的選擇，則於一個實施例中，第一信號S1的值與第二信號S2的電流值(或平均值)會一致。從而將第二信號S2減去第一信號S1會得到差異信號△S，且差異信號△S直接對應於第二針孔1420進型往復運動的位移值。

請一併參照圖1與圖4，其係依據本揭露一實施例中第二針孔作用說明示意圖。如圖4所示，其中橫軸係物鏡1100的Z軸座標值，而縱軸係第一光電二極體1510所感應到的反射光的強度。當第二針孔1420沿著第三光徑L3而在成相平面Q附近於第一位置X1與第二位置X2之間往復運動時，如果物鏡1100位於深度Z1，物鏡1100對應的焦平面在待測物2000的表面之上，則第二光電二極體1530透過第二針孔1420所接收到的反射光的強度會介於第一強度I1與第二強度I2之間。其中如圖所示，第一強度I1與第二強度I2的差值直接與深度Z1、第一位置X1與第二位置X2的差值相關。

也就是說，如圖示，當物鏡1100位於深度Z2，如果物鏡1100對應的焦平面恰等於待測物2000的表面，則不論第二針孔1420在第一位置X1與第二位置X2之間的哪個位置，只要第一位置X1與第二位置X2的變異量足夠小，則第二光電二極體1530透過第二針孔1420所接收到的反射光的強度會大致等於第三強度I3。如果物鏡1100位於深度Z3，物鏡1100對應的焦平面在待測物2000的表面下方一些，則第二光電二極體1530透過第二針孔1420所接收到的反射光的強度會介於第四強度I4與第五強度I5之間。其中如圖所示，第四強度I4與第五強度I5的差值直接與深度Z3、第一位置X1與第二位置X2的差值相關。

前述圖示中，當物鏡1100位於深度Z2時，第一信號S1的電流，也就是說第二信號S2的電流的平均值，會達到峰值。實際上，就是物鏡1100對應的焦平面剛好位於待測物2000的膜層的其中一個介面(於此 是最上層膜層的表面)。並且不論物鏡1100對應的焦平面是否有對應到待測物2000的膜層的介面，差異信號△S的振幅會與所接收反射光的強度差值(例如前述第一強度I1與第二強度I2的差值)正相關，也就會與反射光強度曲線的斜率正相關。也就是說，如果信號處理器1600能擷取到差異信號△S的振幅，就可以判斷當前反射光強度曲線的斜率是否為零。而如果反射光強度曲線的斜率有局部震盪，則其斜率為零處，即為反射光強度具有峰值處，也就是物鏡1100的焦平面有對到待測物2000的各膜層的其中一個介面。此外，差異信號△S的頻率即為第二針孔1420進行往復運動(震盪)的頻率。

而信號處理器1600用來依據調變電路1700控制第二針孔1420震盪的頻率、以及差異信號△S，決定物鏡1100的焦平面是否有對應到待測物2000的各膜層的其中一個介面。具體來說，請回到圖1，信號處理器1600中具有放大器1610、解調器1620與低通濾波器1630。其中放大器1610與第一光電二極體1510以及第二光電二極體1530電性連接，以將差異信號△S放大為待處理信號Vx。而解調器1620依據調變電路1700控制第二針孔1420震盪的頻率，將待處理信號Vx解調為解調信號Vdem。於一實施例中，解調器1620是一個混波器(mixer)，將具有調變電路1600所提供的震盪頻率的信號與待處理信號Vx相乘，則所得到的解調信號Vdem即可視為具有兩個頻率成分的信號。更具體來說，由於調變電路1700所提供的頻率與待處理信號Vx的頻率相同，因此只要解調器1620所使用的兩個信號其相位經過適當調整，則解調信號Vdem會是具有一個直流偏壓(頻率為0)與一個高頻震盪信號(頻率為第二針孔1420震盪頻率的兩倍)。其中直流偏壓的值與差異信號△S的振幅正相關。而解調信號Vdem通過低通濾波器1630後得到的輸出信號Vo，僅保留其直流偏壓。也就是說，從輸出信號Vo的值，即可推估差異信號△S的振幅，從而依據前述方式判斷物鏡1100的焦平面是否有對到待測物2000的各膜層的其中一個介面。此外，低通濾波器1630的有效頻寬(bandwidth, BDW)越小，或者其截止頻率(cut-off frequency, f _3dB)越低，則越能有效的濾除各光電二極體與信號處理器1600中的各種雜訊。其在量測多層膜待測物的具體效益就是能量測更多(更深)的膜層介面。於一實施例中，前述的放大器1610可以是一個類比數位轉換器(analog-to-digital converter, 縮寫為ADC或A/D)。則解調器1620與低通濾波器1630可以數位電路實現。

於再一實施例中，請參照圖5，其係依據本揭露再一實施例中的雷射共焦量測裝置架構示意圖。如圖5所示，本實施例中少了圖1中的第一分光鏡1310、第一針孔1410、第一光電二極體1510與第一聚焦鏡1520。而此實施例中的放大器1610的輸入端具有一個高通濾波電路或一個交流耦合電路/電容耦合電路(AC-coupling/Capacitive coupling)。也就是說雖然輸入給放大器1610的第二信號S2有直流偏壓，且此直流偏壓的電壓值正比於通過第二針孔1420的反射光的強度平均值。然而經由放大器1610的交流偶合電路，放大器1610僅對第二信號S2的交流成分進行放大。也就是說，本實施例係以另一種電路實現圖1中第一光電二極體1510於本揭露所達成的功能。

此外，如圖1，信號處理電路1600可以更具有一個中央處理器1640與一個記憶體1650。記憶體1650用來紀錄待測物2000的膜層資訊，例如各介面的深度或者各膜層的厚度(可用各膜層厚度來推算各介面深度)。中央處理器1640電性連接於濾波器1630與記憶體1650，中央處理器1640依據輸出信號Vo與物鏡1100的Z軸位置(深度)，來判斷待測物2000的各膜層介面的深度。並且，如果當記憶體1650中記錄於待測物表面起算，深度Zx處應該有兩個相鄰膜層的介面，而中央處理器1640判斷於深度Zx處(及其相近的深度)並未有介面，則中央處理器1640判斷待測物2000於其表面起算，深度Zx處有脫層的異常狀況發生。其中，記憶體1650可以是揮發性記憶體或非揮發性記憶體，本揭露不加以限制。

也就是說，請參照圖6，其係依據本揭露一實施例的反射光強度與焦平面深度關係圖。其中橫軸係物鏡的焦平面所對應的深度，而縱軸圖1中第一光電二極體所接收的反射光的強度。當對焦平面位於第一深度Z01、第二深度Z02、第三深度Z03與第四深度Z04處，信號處理器1600分別偵測到差異信號ΔS的振幅為零，因此判斷再這四個深度處，待測物2000分別有膜層的介面。如果記憶體中的膜層資料指出第三深度Z03處應有膜層的介面，而信號處理器1600並未偵測到相應的差異信號ΔS的振幅為零的結果，則信號處理器1600判斷在第三深度處有脫層發生。 表一 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0008"><TBODY><tr><td> 材質 </td><td> 折射率 </td><td> 厚度(奈米) </td></tr><tr><td> 聚醯亞胺(PI) </td><td> 1.61 </td><td> 12000 </td></tr><tr><td> 膠材(GB) </td><td> 1.5 </td><td> 500 </td></tr><tr><td> 膠 </td><td> 1.6 </td><td> 10000 </td></tr><tr><td> 氮化矽(SiNx) </td><td> 1.91 </td><td> 250 </td></tr><tr><td> 聚醯亞胺 </td><td> 1.61 </td><td> 16000 </td></tr></TBODY></TABLE>

具體來說，請參照圖7A至圖7E，其中圖7A係以本揭露一實施例的雷射共焦量測裝置偵測如表一的多層膜結構的正常結果，圖7B至圖7D為圖7A中對應深度四微米的信號局部放大圖，而圖7E係以本揭露一實施例的雷射共焦量測裝置偵測如表一的多層膜結構的脫層結果。如上表一所示，從表面開始的各層依序為聚醯亞胺、GB(例如膠材，但不限於此)、膠、氮化矽與聚醯亞胺。第一個介面也就是空氣與PI層的介面，其對應的深度為零，因此如圖7A所示，在深度大約為零處，輸出信號Vo所對應的差分值有震盪，也就是指示有介面存在。接著，在深度為四微米處，輸出信號Vo所對應的差分值也有震盪，指示此深度至少對應有另一個介面存在。此介面的深度之所以為四微米而非聚醯亞胺層的厚度十二微米，是因為PI層本身的折射率所導致。實際上，請參照圖8A與圖8B，以第二層(GB)與第三層(膠)為例，膠層與的厚度可以用下列方程式計算： 也就是說，得到每個介面的深度後，中央處理器1640可由每層的折射率去反推每層的厚度，並加以檢驗是否有不正常的介面形貌(如脫層或厚度變異)。

單獨從圖7A可以判斷再深度為零、深度為4微米與深度為7.6微米處分別有介面。其中在深度為4微米處，請參照圖7B至圖7D，其中信號圖7B為對應於PI層與GB層之間的介面的差分信號，而信號圖7C為對應於GB層與膠層之間的介面的差分信號，由於GB層的厚度很薄，所以兩個信號會疊加為信號圖7D，也就是說中央處理器1640可以依據輸出信號Vo隨著深度的變化波形，判斷出在深度八微米處有兩個介面。同樣的道理可以應用在深度為十五微米處。

而如果在膠層與氮化矽層的介面處有脫層，則其結果會如圖7E所示，由於脫層的話表示原有的介質(氮化矽)不見了，而由空氣取代，因此其介面兩側的折射率變化很大，會有很明顯的反射信號。因此，當出現如圖7E，在深度為7.6微米有很大的差分值震盪，則表示在對應的位置有脫層(也就是大約在氮化矽層)。進一步的，藉由其差分值為零的點所對應的深度，中央處理器1640得以判斷究竟是氮化矽脫層還是PI層脫層。

綜上所述，本揭露藉由調變針孔以調變反射光強度，並將反射光強度解調濾波，以判斷待測物的各膜層介面的位置。並且於一實施例中，利用模層介面位置來輔助判斷待測物是否有脫層的異常狀況發生。

雖然本揭露以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。在不脫離本揭露之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本揭露之專利保護範圍。關於本揭露所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1000                                         雷射共焦量測裝置 1100                                         物鏡 1110                                         透鏡組 1120                                         定位驅動電路 1200、3200                               雷射光源 1250                                         反射鏡 1310、1320                               分光鏡 1410、1420                               針孔 1510、1530                               光電二極體 1520、1540                               聚焦鏡 1600                                         信號處理器 1610                                         放大器 1620                                         解調器 1630                                         濾波器 1640                                         中央處理器 1650                                         記憶體 1700                                         調變電路 2000                                         待測物 I1~I5                                         強度 L1~L3                                       光徑 P、Q                                        平面 X1、X2                                     位置 S1、S2、ΔS、Vx、Vdem、Vo  信號 Z1~Z3、Z01~Z04                       深度

圖1係依據本揭露一實施例中的雷射共焦量測裝置架構示意圖。 圖2係依據本揭露一實施例的物鏡構造示意圖。 圖3為依據本揭露另一實施例的雷射共焦量測裝置架構示意圖。 圖4係依據本揭露一實施例中第二針孔作用說明示意圖。 圖5係依據本揭露再一實施例中的雷射共焦量測裝置架構示意圖。 圖6係依據本揭露一實施例的反射光強度與焦平面深度關係圖。 圖7A係以本揭露一實施例的雷射共焦量測裝置偵測如表一的多層膜結構的正常結果。 圖7B至圖7D為圖7A中對應深度8微米的信號局部放大圖。

圖7E係以本揭露一實施例的雷射共焦量測裝置偵測如表一的多層膜結構的脫層結果。

圖8A與圖8B係用以說明本揭露中各層厚度量測之實施例。

1000                                         雷射共焦量測裝置 1100                                         物鏡 1200                                         雷射光源 1250                                         反射鏡 1310、1320                               分光鏡 1410、1420                               針孔 1510、1530                               光電二極體 1520、1540                               聚焦鏡 1600                                         信號處理器 1610                                         放大器 1620                                         解調器 1630                                         濾波器 1640                                         中央處理器 1650                                         記憶體 1700                                         調變電路 2000                                         待測物 L1~L3                                       光徑 P、Q                                        平面 X1、X2                                     位置 S1、S2、ΔS、Vx、Vdem、Vo  信號

Claims (14)

1. 一種雷射共焦量測裝置，包含：一雷射光源，發射一雷射光束至一第一光徑；一物鏡，位於該第一光徑，將該雷射光束聚焦至位於一待測物的一焦平面；一第一分光鏡，位於該第一光徑與一第二光徑的交會點，將來自該待測物的一反射光的部份反射為至該第二光徑；一第二分光鏡，位於該第一光徑與一第三光徑的交會點，將來自該待測物的該反射光的部份反射為至該第三光徑；一第一針孔，位於該第二光徑並位於一第一平面，讓軸上少部分來自該第一分光鏡的該反射光通過；一第二針孔，位於該第三光徑並位於該第一平面，將位於該第二光徑，讓軸上少部分來自該第二分光鏡的該反射光通過；一第一光電二極體，位於該第二光徑，接收通過該第一針孔的該反射光以產生一第一信號；一第二光電二極體，位於該第三光徑並與該第一光電二極體串聯，接收通過該第二針孔的該反射光以產生一第二信號；一調變電路，電性連接該第二針孔，以控制該第二針孔沿該第三光徑以一振動頻率進行往復運動；以及一信號處理器，電性連接於該第一光電二極體與該第二光電二極體的一連接點，並電性連接該調變電路，依據該振動頻率解調關聯於該第一信號與該第二信號的一差異信號，以得到一輸出信號，該輸出信號係用以判斷該焦平面是否對應於該待測物的多個膜層的其中一介面。
2. 如第1項所述的雷射共焦量測裝置，其中該信號處理器包含：一放大器，電性連接該第一光電二極體與該第二光電二極體，用以放大該差異信號為一待處理信號；一解調器，電性連接該調變電路與該放大器，用以依據該振動頻率解調該待處理信號為一解調信號；以及一濾波器，電性連接該解調器，以將該解調信號的高頻成分濾除而產生該輸出信號。
3. 如第1項所述的雷射共焦量測裝置，其中該信號處理器包含：一記憶體，用以儲存關於該待測物的一膜層資訊；以及一中央處理器，電性連接於該記憶體，用以依據該輸出信號、該膜層資訊與該物鏡的一位置資訊，判斷該待測物是否發生脫層。
4. 如第1項所述的雷射共焦量測裝置，其中該物鏡包含：一透鏡組；以及一步進馬達，連接於該透鏡組，並電性連接於該信號處理器，以受控於該信號處理器調整該透鏡組的位置。
5. 如第1項所述的雷射共焦量測裝置，其中該物鏡包含：一透鏡組；以及一壓電元件，連接於該透鏡組，並電性連接於該信號處理器，受控於該信號處理器而產生形變，以調整該透鏡組的位置。
6. 一種雷射共焦量測裝置，包含：一雷射光源，發射一雷射光束至一第一光徑；一物鏡，位於該第一光徑，將該雷射光束聚焦至位於一待測物的一焦平面；一第二分光鏡，位於該第一光徑與一第三光徑的交會點，將來自該待測物的一反射光的部份反射為至該第三光徑；一第二針孔，位於一第二光徑並位於一第一平面，讓至少部分來自該第一分光鏡的該反射光通過；一第二光電二極體，位於該第二光徑，接收通過該第二針孔的該反射光以產生一第二信號；一調變電路，電性連接該第二針孔，以控制該第二針孔沿該第三光徑以一振動頻率進行往復運動；以及一信號處理器，電性連接於該第二光電二極體，並電性連接該調變電路，並依據該振動頻率解調該第二信號，以得到一輸出信號，該輸出信號係用以判斷該焦平面是否對應於該待測物的多個膜層的其中一介面。
7. 如第6項所述的雷射共焦量測裝置，其中該信號處理器包含：一放大器，電性連接該第二光電二極體，用以放大該第二信號的交流成分為一待處理信號；一解調器，電性連接該調變電路與該放大器，用以依據該振動頻率解調該待處理信號為一解調信號；以及一濾波器，電性連接該解調器，以將該解調信號的高頻成分濾除而產生該輸出信號。
8. 如第6項所述的雷射共焦量測裝置，其中該信號處理器包含：一記憶體，用以儲存關於該待測物的一膜層資訊；以及一中央處理器，電性連接於該記憶體，用以依據該輸出信號、該膜層資訊與該物鏡的一位置資訊，判斷該待測物是否發生脫層。
9. 如第6項所述的雷射共焦量測裝置，其中該物鏡包含：一透鏡組；以及一步進馬達，連接於該透鏡組，並電性連接於該信號處理器，以受控於該信號處理器調整該透鏡組的位置。
10. 如第6項所述的雷射共焦量測裝置，其中該物鏡包含：一透鏡組；以及一壓電元件，連接於該透鏡組，並電性連接於該信號處理器，受控於該信號處理器而產生形變，以調整該透鏡組的位置。
11. 一種雷射共焦量測方法，適於量測一待測物的多個膜層的形貌，所述方法包含：調整一物鏡的位置，以改變一雷射光束聚焦於該待測物的一焦平面；以該物鏡與一第二聚焦鏡將來自該待測物的一反射光聚焦於一第一平面；控制一第二針孔沿該第一平面的一法線方向以一振動頻率往復運動，以讓至少部分來自該第二聚焦鏡的該反射光通過該第二針孔；以一第二光電二極體接收通過該第二針孔的該反射光，以產生一第二信號；以及以該振動頻率解調該第二信號的一交流成分，以產生一輸出信號，該輸出信號係用以判斷該焦平面是否對應於該待測物的該個膜層的其中一介面。
12. 如第11項所述的方法，其中於解調該第二信號的該交流成分的步驟中，包含：以一高通濾波器濾除該第二信號的直流成分，以保留該交流成分；放大該交流成分為一待處理信號；以一解調器將具有該振動頻率的信號與該待處理信號相乘以得到一解調信號；以及以一低通濾波器保留該解調信號的直流成分為該輸出信號。
13. 如第11項所述的方法，其中於解調該第二信號的該交流成分的步驟中，包含：以該物鏡與一第一聚焦鏡將來自該待測物的該反射光聚焦於該第一平面；配置一第一針孔於該第一平面，以讓至少部分來自該第一聚焦鏡的該反射光通過該第一針孔；以一第一光電二極體接收通過該第一針孔的該反射光，以產生一第一信號；將該第二信號減去該第一信號以得到該交流成分；放大該交流成分為一待處理信號；以一解調器將具有該振動頻率的信號與該待處理信號相乘以得到一解調信號；以及以一低通濾波器保留該解調信號的直流成分為該輸出信號。
14. 如第11項所述的方法，更包含依據該輸出信號、關於該待測物的一膜層資訊與該物鏡的一位置資訊，判斷該待測物是否發生脫層。