專利名稱：干涉相位差顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種顯微鏡，且特別是有關(guān)于一種干涉相位差顯微鏡 (Differential Interference Contrast Microscope, DIC Microscope)。
背景技術(shù)：
目前薄膜晶體管顯示器的工藝之一是將薄膜晶體管形成于透明玻璃基板上，而以 干涉相位差的方式進行檢測。 圖1A為現(xiàn)有的一種干涉相位差顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，而揭露于美國第6， 034， 814 號專利。請參考圖IA，現(xiàn)有的干涉相位差顯微鏡100是用于檢測待測物50是否有制作上的 缺陷，而干涉相位差顯微鏡100包括光源110、第一偏極片120、分光鏡130、干涉相位差棱鏡 140、第二偏極片150以及影像傳感器160，其中分光鏡130會將光源110所產(chǎn)生的光束112 反射至待測物50上，而被待測物50反射的光束112會在穿過分光鏡130后入射影像傳感 器160，且第一偏極片120、干涉相位差棱鏡140與第二偏極片150均位于光束112的光路 上。 現(xiàn)有技術(shù)可對光束112定義出基準軸(未繪示)，而光束112的基準軸是與第一 干涉相位差棱鏡140的主軸夾0度角，亦即光束112的基準軸便等同對齊于干涉相位差棱 鏡140的主軸。如此一來，便可從光束112的基準軸來相對配置第一偏極片120與第二偏 極片150。值得注意的是，光束112均是垂直入射第一偏極片120、干涉相位差棱鏡140與 第二偏極片150，因此前述的基準軸或是主軸均是位于垂直光束112的平面上，熟悉此項技 術(shù)的人當可輕易理解基準軸或主軸的意義而不至混淆。此外，為提升成像質(zhì)量，現(xiàn)有技術(shù)另 會于光束112的光路上配置多個透鏡170。 請再參考圖1A，干涉相位差棱鏡140 —般是由兩個不同材質(zhì)的雙軸(biaxial)折 射晶體所組成，而其中一個雙軸折射晶體的任一光軸會對齊另外一個雙軸折射晶體的任一 光軸。因此光束112在通過干涉相位差棱鏡140后會分為兩道不同光程差的光束112a、112b 而入射待測物50，接著，光束112a、112b在被待測物50反射后會通過干涉相位差棱鏡140 而合為光束112c，其中光束112c帶有光束112a、112b干涉的信息而入射影像傳感器160進 行解析。 圖1A為強調(diào)而特別區(qū)分光束112a、 112b，然而在實際上，光束112a、 112b是幾乎疊 合在一起而入射至待測物50相同的位置。 圖1B為待測物的示意圖，而圖1C為利用圖1A的干涉相位差顯微鏡對圖1B的待測 物進行量測的示意圖，其中待測物50表面具有長方形方塊的結(jié)構(gòu)，而清楚顯示在圖1B中。 在圖1C的示意圖中，垂直解析軸x的影像均非常清楚而呈現(xiàn)出較亮區(qū)域的對比，因此可以 清楚看出長方形方塊左右兩側(cè)的輪廓線條。不過平行解析軸x的影像均無法解析而呈現(xiàn)暗 狀態(tài)，因此較難看出長方形方塊上下兩側(cè)的輪廓線條，而解析軸x即為干涉相位差棱鏡140 的主軸。換句話說，干涉相位差棱鏡140單次僅能對特定垂直解析軸的軸向進行解析，而對 平行解析軸的軸向便無法進行解析。
圖2為現(xiàn)有的另一種干涉相位差顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，而揭露于美國第 6， 433， 876號專利。請參考圖2，現(xiàn)有的干涉相位差顯微鏡200亦是用于檢測待測物50是 否有制作上的缺陷，而干涉相位差顯微鏡200主要是內(nèi)建兩套干涉系統(tǒng)以分別取得兩個獨 立解析軸的信息。詳細而言，干涉相位差顯微鏡200包括第一光源210、第一干涉相位差棱 鏡220、第一影像傳感器230、第二光源240、第二干涉相位差棱鏡250、第二影像傳感器260、 多個分光鏡270以及控制單元280，其中第一光源210、第一干涉相位差棱鏡220與第一影 像傳感器230可視為第一套干涉系統(tǒng)，而第二光源240、第二干涉相位差棱鏡250與第二影 像傳感器260可視為第二套干涉系統(tǒng)。 第一干涉相位差棱鏡220的解析軸與第二干涉相位差棱鏡250的解析軸是相互垂 直，而第一影像傳感器230與第二影像傳感器260的影像均有無法解析的部分。透過控制 單元280連接第一影像傳感器230與第二影像傳感器260，便可將影像疊合而補足無法解析 的部分，藉以達成檢測待測物50的缺陷。 圖3為現(xiàn)有的又一種干涉相位差顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，而揭露于ThinSolid Film 期刊462-463(2004)257-262頁。請參考圖3，現(xiàn)有的干涉相位差顯微鏡300與圖1A的干涉 相位差顯微鏡100類似，其差別在于干涉相位差顯微鏡300更包括第一 1/4波板380與第 二 1/4波板390，且可旋轉(zhuǎn)干涉相位差棱鏡140以調(diào)整干涉相位差棱鏡140主軸的方向。詳 細而言，第一 1/4波板380與第二 1/4波板390亦是配置在光束112的光路上，而第一 1/4 波板380是配置在第一偏極片120與分光鏡130之間，且第二 1/4波板390是配置在分光 鏡130與第二偏極片150之間。 第一 1/4波板380的主軸與第一偏極片120夾45度角，以將光束112的偏振狀態(tài) 轉(zhuǎn)為圓偏振以入射干涉相位差棱鏡140。如此一來，旋轉(zhuǎn)干涉相位差棱鏡140便可以調(diào)整解 析軸的方向以獲取檢測信息，而當獲取兩個相互垂直解析軸的影像后，便可將此兩個影像 疊合補足各自無法解析的部分，以達成檢測待測物50的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)揭露一實施示例干涉相位差顯微鏡，可擷取同時具有 兩個垂直解析軸信息的影像，以達成自動化快速檢測的效果。 此外，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)揭露另一實施示例干涉相位差顯微鏡，其結(jié)構(gòu)相對簡單， 組裝容易且建置成本便宜。 依據(jù)本發(fā)明技術(shù)揭露的干涉相位差顯微鏡一實施示例，包括光源、分光鏡、影像 傳感器、第一偏極片、第二偏極片、第一干涉相位差棱鏡(DIC prism)、波板以及第二干涉 相位差棱鏡，其中分光鏡是將光源所產(chǎn)生的光束反射至量測區(qū)，而光束從量測區(qū)被反射后 會穿過分光鏡而入射影像傳感器，且第一偏極片、第二偏極片、第一干涉相位差棱鏡(DIC prism)、波板以及第二干涉相位差棱鏡均配置于光束的光路上。詳細而言，第一偏極片是位 于光源與分光鏡之間，且第二偏極片是位于分光鏡與影像傳感器之間。第一干涉相位差棱 鏡是位于分光鏡與待測物之間，而波板是位于第一干涉相位差棱鏡與量測區(qū)之間，且第二 干涉相位差棱鏡是位于波板與量測區(qū)之間。此外，第一干涉相位差棱鏡的主軸與第二干涉 相位差棱鏡的主軸夾90度角。依據(jù)本發(fā)明技術(shù)揭露的干涉相位差顯微鏡另一實施示例，適 于檢測待測物，此干涉相位差顯微鏡包括光源、影像傳感器、第一偏極片、第一干涉相位差棱鏡、第一波板、第二干涉相位差棱鏡、第三干涉相位差棱鏡、第二波板、四干涉相位差棱鏡 以及第二偏極片，其中光源所產(chǎn)生的光束會穿過量測區(qū)而入射影像傳感器，且第一偏極片、 第一干涉相位差棱鏡、第一波板、第二干涉相位差棱鏡、第三干涉相位差棱鏡、第二波板、四 干涉相位差棱鏡以及第二偏極片均配置于光束的光路上。詳細而言，第一偏極片是位于光 源與量測區(qū)之間，而第一干涉相位差棱鏡是位于第一偏極片與量測區(qū)之間，且第一波板是 位于第一干涉相位差棱鏡與量測區(qū)之間，又第二干涉相位差棱鏡是位于第一波板與量測區(qū) 之間。第三干涉相位差棱鏡是位于量測區(qū)與影像傳感器之間，而第二波板是位于第三干涉 相位差棱鏡與影像傳感器之間，且第四干涉相位差棱鏡是位于第二波板與影像傳感器之 間，又第二偏極片是位于第四干涉相位差棱鏡與影像傳感器之間。此外，第一干涉相位差棱 鏡的主軸方向與第四干涉相位差棱鏡的主軸方向相同，而第一干涉相位差棱鏡的主軸與第 二干涉相位差棱鏡的主軸夾90度角，且第三干涉相位差棱鏡的主軸方向與第二干涉相位 差棱鏡的主軸方向相同。 綜上所述，本發(fā)明揭露的干涉相位差顯微鏡中實施范例，其一可為反射式系統(tǒng)，或 是可為穿透式系統(tǒng)。以反射式系統(tǒng)而言，本發(fā)明一范例配置主軸(解析軸)相互垂直的第 一干涉相位差棱鏡與二干涉相位差棱鏡，并搭配適當?shù)牟ò?，便可在擷取單張影像中同時 取得兩個垂直解析軸的信息以檢測位于量測區(qū)中的待測物，藉此進行快速的自動化掃描而 得以大幅提升檢測速率。以穿透式系統(tǒng)而言，其為反射式系統(tǒng)的對稱延伸，以主軸相互垂直 的第一干涉相位差棱鏡(第四干涉相位差棱鏡)與二干涉相位差棱鏡(第三干涉相位差棱 鏡)，搭配適當?shù)牟ò?，便可在擷取單張影像中同時取得兩個垂直解析軸的信息以檢測待測 物。此外，本發(fā)明僅需額外配置干涉相位差棱鏡或是波板便可達到同時解析雙軸的效果，因 此干涉相位差顯微鏡的結(jié)構(gòu)簡單，組裝容易而使得制作成本相對便宜。 為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉多個實施示 例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。


圖1A為現(xiàn)有的一種干涉相位差顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖1B為待測物的示意圖； 圖1C為利用圖1A的干涉相位差顯微鏡對圖1B的待測物進行量測的示意圖； 圖2為現(xiàn)有的另一種干涉相位差顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為現(xiàn)有的又一種干涉相位差顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4A為依據(jù)本發(fā)明技術(shù)的干涉相位差顯微鏡一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4B為利用本發(fā)明范例的干涉相位差顯微鏡對圖1B的待測物進行量測的示意
圖； 圖4C 4E分別為現(xiàn)有以及本發(fā)明范例的干涉相位差顯微鏡實際檢測擷取的影像 圖； 圖5A為依據(jù)本發(fā)明技術(shù)的干涉相位差顯微鏡另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5B與圖5C分別為圖5A的光束通過各構(gòu)件的偏振狀態(tài)的示意圖。
主要組件符號說明
50 、60 :待測物
512ba、
100、200、300 :干涉相位差顯微鏡
110 :光源
112、112a、112b、112c :光束 120 :第一偏極片
130 :分光鏡
140 :干涉相位差棱鏡
150 :第二偏極片
160 :影像傳感器
210 :第一光源
212 :第一光束
220 :第一干涉相位差棱鏡
230 :第一影像傳感器
240 :第二光源
242 :第二光束
250 :第二干涉相位差棱鏡 260 :第二影像傳感器 270 :分光鏡 280 :控制單元
380 :第一 1/4波板
390 :第二 1/4波板
400 、500 :干涉相位差顯微鏡
410、510 :光源
412、412a、412b、412aa、412ab、412ba、412bb、412c、512、512a、512b、512aa、512ab、 512bb、512c、512d、512e :光束 420 :分光鏡 430 、520 :影像傳感器 440、530 :第一偏極片 450、540 :第二偏極片 460、550a :第一干涉相位差棱鏡 470 :波板
480、570a :第二干涉相位差棱鏡 490a、580a 490b、580b 490c、580c
第二透鏡 第三透鏡
550b :第四干涉相位差棱鏡
560a :第一波板 560b :第二波板 570b :第三干涉相位差棱鏡
580d:第四透鏡
S :量測區(qū)
具體實施例方式
圖4A為依據(jù)本發(fā)明技術(shù)的干涉相位差顯微鏡范例的結(jié)構(gòu)示意圖，且此干涉相位 差顯微鏡為反射式系統(tǒng)。請參考圖4A，本范例的干涉相位差顯微鏡400是用于檢測待測物 50是否具有制作上的缺陷瑕庇，而待測物50可為半導(dǎo)體工藝的硅基板或是玻璃基板等等， 不過本發(fā)明并不限制待測物50的種類。 在本實施例中，干涉相位差顯微鏡400具有量測區(qū)S以置放待測物50。在之后的 敘述中，為求方便理解而以敘述待測物50為主，但是熟悉此項技術(shù)的人員當可輕易理解量 測區(qū)S的意義而等價于待測物50。 承接上述，干涉相位差顯微鏡400包括光源410、分光鏡420、影像傳感器430、第一 偏極片440、第二偏極片450、第一干涉相位差棱鏡460、波板470以及第二干涉相位差棱鏡 480，其中分光鏡420是將光源410所產(chǎn)生的光束412反射至待測物50，而光束412被待測 物50反射后會穿過分光鏡420而入射影像傳感器430成像，且第一偏極片440、第二偏極片 450、第一干涉相位差棱鏡460、波板470以及第二干涉相位差棱鏡480均配置于光束412的 光路上。 詳細而言，第一偏極片440是位于光源410與分光鏡420之間，且第二偏極片450 是位于分光鏡420與影像傳感器430之間，其中第一偏極片440的主軸與第二偏極片450 的主軸例如是相互垂直，以分別作為起偏與檢偏的用。此外，本發(fā)明的特點之一便是在分光 鏡420與待測物50之間依序配置第一干涉相位差棱鏡460、波板470以及第二干涉相位差 棱鏡480，其中第一干涉相位差棱鏡460鄰近分光鏡420，且第一干涉相位差棱鏡460的主 軸與第二干涉相位差棱鏡480的主軸夾90度角。 藉由主軸相互垂直的第一干涉相位差棱鏡460與第二干涉相位差棱鏡480，并搭 配波板470調(diào)整光束412的偏振狀態(tài)，使得光束412在經(jīng)過第一干涉相位差棱鏡460與第 二干涉相位差棱鏡480后同時具有兩個垂直解析軸信息，藉此入射影像傳感器430成像而 檢測待測物50。 具體而言，光束412在被分光鏡420反射而穿過第一干涉相位差棱鏡460后會分 為兩道不同光程差的光束412a、412b。接著，光束412a、412b在穿過第二干涉相位差棱鏡 480后又會各自分為兩道不同光程差的光束412aa、412ab與光束412ba、412bb以入射待測 物50。稍先敘明的是，由于第一干涉相位差棱鏡460的主軸與第二干涉相位差棱鏡480的 主軸是相互垂直，因此光束412aa、412ab應(yīng)為疊合垂直紙面的方向，且光束412ba、412bb亦 為疊合垂直紙面的方向。不過為求說明清楚，圖示仍以四道光束強調(diào)分光的效應(yīng)。此外在實 際上，光束412aa、412ab、412ba、412bb是幾乎疊合在一起而入射至待測物50相同的位置， 而在圖標中是強調(diào)干涉現(xiàn)象而特意區(qū)分光束412aa、412ab、412ba、412bb。
承接上述，光束412aa、412ab、412ba、412bb在被待測物50反射后會穿過第二干 涉相位差棱鏡480，以使光束412aa、412ab合為光束412a，并使光束412ba、412bb合為光 束412b，其中光束412a帶有光束412aa、412ab干涉的信息，而光束412b帶有光束412ba、 412bb干涉的信息。亦即光束412a與光束412b分別具有第二干涉相位差棱鏡480的解析 軸信息。
接著，光束412a與光束412b會穿過第二干涉相位差棱鏡480以合為光束412c，而 光束412c帶有光束412a、412b干涉的信息。亦即光束412c具有第一干涉相位差棱鏡460 的解析軸信息。換句話說，光束412c除了具有第一干涉相位差棱鏡460的解析軸信息，亦 具有第二干涉相位差棱鏡480的解析軸信息，因此光束412c入射影像傳感器430的影像便 會同時顯示兩個垂直解析軸的全部信息，藉此以迅速檢測待測物50。 干涉相位差顯微鏡400無需進行任何數(shù)值計算便可直接得到完整信息的影像，進 而可大幅提升擷取完整影像的速率，并增加檢測待測物50的整體效率，以利自動化掃描的 進行。 此外，干涉相位差顯微鏡400僅增設(shè)波板470以及第二干涉相位差棱鏡480而已 (請比較圖1A的原型的干涉相位差顯微鏡100)，并無復(fù)雜的光路設(shè)計，亦無需額外配置精 密的轉(zhuǎn)動裝置。因此干涉相位差顯微鏡400的結(jié)構(gòu)相對簡單，組裝容易且建置成本亦相對 便宜。 值得注意的是，前述所稱構(gòu)件的主軸均是相對于光束412而言，并非相對于絕對 坐標系，熟悉此項技術(shù)的人當可輕易理解。因此本實施例可先對光束412定義出基準軸，再 以此基準軸去調(diào)校所有構(gòu)件的主軸方向。為方便起見，本實施例乃是將光束412的基準軸 與第一干涉相位差棱鏡460的主軸對齊，亦即光束412的基準軸與第一干涉相位差棱鏡460 的主軸夾0度角。如此一來，調(diào)校其它構(gòu)件主軸相對光束412基準軸的夾角，便等同于調(diào)校 其它構(gòu)件主軸相對第一干涉相位差棱鏡460主軸的夾角。 根據(jù)前述，由于第一干涉相位差棱鏡460的主軸與二干涉相位差棱鏡480的主軸 夾90度角，因此第二干涉相位差棱鏡的主軸便會與基準軸夾90度角。此外，在本實施例 中，第一偏極片440的主軸與基準軸夾45度角，而第二偏極片450的主軸與基準軸夾135 度角，以分別作為起偏與檢偏之用。 另外，波板470的作用在于調(diào)整光束412的偏振狀態(tài)，以本實施例而言，波板470 例如為1/4波板，且l/4波板的主軸與基準軸是夾45度角。不過，在其它的實施例中，波板 470亦可為1/2波板，且1/2波板的主軸與基準軸是夾22. 5度角。 圖4B為利用本范例的干涉相位差顯微鏡對圖1B的待測物進行量測的示意圖。請 同時參考圖1B、1C、4B，相較于圖1C的示意圖而言，由于圖4B能同時顯示兩個解析軸向(x 解析軸與y解析軸)的信息，因此能清楚顯示長方形方塊完整的輪廓線條。
此外，圖4C 4E分別為現(xiàn)有以及本范例的干涉相位差顯微鏡實際檢測擷取的影 像圖，其中圖4C為現(xiàn)有的干涉相位差顯微鏡100所擷取的影像圖，而圖4D與圖4E為干涉 相位差顯微鏡400分別配置1/4波板與1/2波板而擷取的影像圖。請同時參考圖4C 4E， 圖4C僅能顯示單一解析軸向的信息(圖標中為垂直方向)，因此無法完整表示多個長條狀 方塊的輪廓，而僅能看出長條狀方塊左右兩側(cè)的邊界。相反地，圖4D與圖4E均能同時顯示 兩個解析軸向的信息，因此能清楚表示出這些長條狀方塊的輪廓，以檢測待測物50是否具 有制作上的缺陷或瑕疵。 值得注意的是，上述如1/4波板或1/2波板的實施例僅是舉例說明而已，且1/4波 板或l/2波板乃是常用的波板，故以此進行說明，不過本發(fā)明并不限制波板470的種類與相 位延遲量。熟悉此項技術(shù)的人當可依據(jù)前述而調(diào)整波板的種類與主軸夾角，但其仍屬本發(fā) 明的范疇內(nèi)。
請再參考圖4A，為提升光束的準直對焦精確度，在本實施例中，干涉相位差顯微鏡 400更可于光束412的光路上再配置第一透鏡490a、第二透鏡490b以及第三透鏡490c，其 中第一透鏡490a是位于光源410與第一偏極片440之間，而第二透鏡490b是位于待測物 50與第二干涉相位差棱鏡480之間，且第三透鏡490c是位于第二偏極片450與影像傳感 器430之間。附帶一提的是，上述透鏡的配置方式僅為舉例，而本發(fā)明并不限制這些透鏡的 數(shù)量以及配設(shè)位置。另外，影像傳感器430可為電荷耦合組件(Charged Coupled Device, CCD)或是互補金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS)，不 過本發(fā)明亦不限制影像傳感器430的種類。 在某些特定的情況下，需要檢測的并不是待測物表面的結(jié)構(gòu)，而是待測物內(nèi)部的 結(jié)構(gòu)，因此便需要穿透式架構(gòu)的干涉相位差顯微鏡，其中穿透式干涉相位差顯微鏡一般是 設(shè)計成反射式干涉相位差顯微鏡的對稱延伸。以下將再另舉實施例說明本發(fā)明的穿透式干 涉相位差顯微鏡，而為避免混淆，將重新再定義標號系統(tǒng)，不過相同名稱的構(gòu)件仍具有類似 的功能。 圖5A為依據(jù)本發(fā)明技術(shù)的另一實施范例的干涉相位差顯微鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，且 此干涉相位差顯微鏡為穿透式系統(tǒng)。請參考圖5A，本實施例的干涉相位差顯微鏡500是用 于檢測待測物60內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否具有制作上的缺陷瑕庇，且待測物60適于讓光束通過。
在本實施例中，干涉相位差顯微鏡500具有量測區(qū)S以置放待測物60。在之后的 敘述中，為求方便理解而以敘述待測物60為主，但是熟悉此項技術(shù)的人當可輕易理解量測 區(qū)S的意義而等價于待測物60。 承接上述，干涉相位差顯微鏡500包括光源510、影像傳感器520、第一偏極片530、 第二偏極片540、第一干涉相位差棱鏡550a、第一波板560a、第二干涉相位差棱鏡570a、第 三干涉相位差棱鏡570b、第二波板560b以及第四干涉相位差棱鏡550b，其中光源510所產(chǎn) 生的光束512會穿過待測物60而入射影像傳感器520，且第一偏極片530、第二偏極片540、 第一干涉相位差棱鏡550a、第一波板560a、第二干涉相位差棱鏡570a、第三干涉相位差棱 鏡570b、第二波板560b以及四干涉相位差棱鏡550b均配置于光束的光路上。
第一干涉相位差棱鏡550a、第一波板560a、第二干涉相位差棱鏡570a可視為是第 一鏡片組(lens set)，并與第一偏極片530依序排列于光源510與待測物60之間，其中第 一偏極片530是鄰近光源510，且第一干涉相位差棱鏡550a是鄰近第一偏極片530。類似 地，第三干涉相位差棱鏡570b、第二波板560b以及第四干涉相位差棱鏡550b可視為是第二 鏡片組，且為第一鏡片組的對稱延伸，因此第二鏡片組乃與第二偏極片540乃依序排列于 待測物60與影像傳感器520之間，其中第二偏極片540是鄰近影像傳感器520，且第四干涉 相位差棱鏡550b是鄰近第二偏極片540。 類似前述，本范例主要是利用主軸相互垂直的干涉相位差棱鏡搭配波板調(diào)整光束 的偏振狀態(tài)，使得光束可同時具有兩個垂直解析軸信息。因此，對稱的第一干涉相位差棱鏡 550a及第四干涉相位差棱鏡550b的主軸會與對稱的第二干涉相位差棱鏡570a及第三干涉 相位差棱鏡570b的主軸垂直。換句話說，若以第一干涉相位差棱鏡550a的主軸為基準，則 第四干涉相位差棱鏡550b的主軸會與第一干涉相位差棱鏡550a的主軸夾0度角，且第二 干涉相位差棱鏡570a與第三干涉相位差棱鏡570b的主軸會與第一干涉相位差棱鏡550a 的主軸夾90度角。
承接上述，光束512在穿過第一干涉相位差棱鏡550a后會分為兩道不同光程差 的光束512a、512b。接著，光束512a、512b在穿過第二干涉相位差棱鏡570a后又會各自分 為兩道不同光程差的光束512aa、512ab與光束512ba、512bb以入射待測物50。之后，光束 512aa、512ab在穿過第三干涉相位差棱鏡570b后將聚合為光束512c，且光束512ba、512bb 在穿過第三干涉相位差棱鏡570b后將聚合為光束512d，其中光束512c帶有光束512aa、 512ab干涉的信息，而光束512d帶有光束512ba、512bb干涉的信息。亦即光束512c與光束 512d分別具有第二干涉相位差棱鏡570a與第三干涉相位差棱鏡570b的解析軸信息。
最后，光束512c與光束512d會穿過第四干涉相位差棱鏡550b以合為光束512e， 而光束512e帶有光束512c、512d干涉的信息。亦即光束512e具有第一干涉相位差棱鏡 550a與第四干涉相位差棱鏡550b的解析軸信息。換句話說，光束512e入射影像傳感器430 的影像便會同時顯示兩個垂直解析軸的全部信息，藉此以迅速檢測待測物60。
類似前述，本實施例可先對光束512定義出基準軸，而為求方便，本實施例乃是將 光束512的基準軸與第一干涉相位差棱鏡550a的主軸對齊，亦即光束512的基準軸與第一 干涉相位差棱鏡550a的主軸夾0度角。如此一來，調(diào)校其它構(gòu)件主軸相對光束512基準軸 的夾角，便等同于調(diào)校其它構(gòu)件主軸相對第一干涉相位差棱鏡550a主軸的夾角。
根據(jù)前述，則第二干涉相位差棱鏡570a與第三干涉相位差棱鏡570b的主軸均會 與基準軸夾90度角，且第四干涉相位差棱鏡550b的主軸會與基準軸夾0度角。此外，在本 實施例中，第一偏極片530的主軸與基準軸夾45度角，而第二偏極片540的主軸與基準軸 夾135度角，以分別作為起偏與檢偏之用。 另外，第一波板560a與第二波板560b的作用在于調(diào)整光束512的偏振狀態(tài)，以本 實施例而言，第一波板560a與第二波板560b可同時為1/4波板，且1/4波板的主軸均與基 準軸夾45度角。不過，在其它的實施例中，第一波板560a與第二波板560b亦可為1/2波 板，且1/2波板的主軸均與基準軸夾22. 5度角。 圖5B與圖5C分別為圖5A的光束通過各構(gòu)件的偏振狀態(tài)的示意圖，其中圖5B的 第一波板與第二波板均為1/2波板，而圖5C的第一波板與第二波板均為1/4波板。請同時 參考圖5A 5C，便可理解光束512的偏振狀態(tài)的改變，而更加清楚波板的作用，其中1/2波 板(第一波板)是將光束512a、512b的偏振方向轉(zhuǎn)為45度角與135度角以入射二干涉相 位差棱鏡570a，而1/4波板(第一波板)是將光束512a、512b的偏振方向轉(zhuǎn)為圓偏振以入 射二干涉相位差棱鏡570a(其效果類似圖3的1/4波板)。此外，熟悉此項技術(shù)的人當可比 照類推圖4A的反射式系統(tǒng)的詳細情形，于此便不再贅述。 請再參考圖5A，為提升光束的準直對焦精確度，在本實施例中，干涉相位差顯微鏡 500更可在光束512的光路上再配置第一透鏡580a、第二透鏡580b、第三透鏡580c以及第 四透鏡580d，其中第一透鏡580a是位于光源510與第一偏極片530之間，而第二透鏡580b 是位于第二干涉相位差棱鏡570a與待測物60之間，且第三透鏡580c是位于待測物60與 第三干涉相位差棱鏡570b之間，又第四透鏡580d是位于第二偏極片540與影像傳感器520 之間。附帶一提的是，上述透鏡的配置方式僅為舉例，而本發(fā)明并不限制這些透鏡的數(shù)量以 及配設(shè)位置。 綜上所述，本發(fā)明的干涉相位差顯微鏡至少具有下列特點 —、利用兩個主軸(解析軸)相互垂直的干涉相位差棱鏡，并搭配適當?shù)牟ò澹憧稍跀X取單張影像中同時取得兩個垂直解析軸的信息以檢測待測物，藉此進行快速的自動 化掃描而得以大幅提升檢測速率。 二、干涉相位差顯微鏡的結(jié)構(gòu)簡單，組裝容易而使得制作成本相對便宜。 雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，在不背離本發(fā)
明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和
變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
一種干涉相位差顯微鏡，其特征在于，包括一光源，適于產(chǎn)生一光束；一分光鏡，反射該光束至一量測區(qū)；一影像傳感器，該光束從該量測區(qū)被反射后會穿過該分光鏡而入射該影像傳感器；一第一偏極片，配置于該光束的光路上，并位于該光源與該分光鏡之間；一第二偏極片，配置于該光束的光路上，并位于該分光鏡與該影像傳感器之間；一第一干涉相位差棱鏡，配置于該光束的光路上，并位于該分光鏡與該量測區(qū)之間；一波板，配置于該光束的光路上，并位于該第一干涉相位差棱鏡與該量測區(qū)之間；以及一第二干涉相位差棱鏡，配置于該光束的光路上，并位于該波板與該量測區(qū)之間，且該第一干涉相位差棱鏡的主軸與該第二干涉相位差棱鏡的主軸夾90度角。
2. 如權(quán)利要求1所述的干涉相位差顯微鏡，其特征在于，該波板為一 1/4波板。
3. 如權(quán)利要求2所述的干涉相位差顯微鏡，其特征在于，該光束具有一基準軸，該第一 偏極片的主軸與該基準軸夾45度角，該第二偏極片的主軸與該基準軸夾135度角，該第一 干涉相位差棱鏡的主軸與該基準軸夾0度角，該第二干涉相位差棱鏡的主軸與該基準軸夾 90度角，該1/4波板的主軸與該基準軸夾45度角。
4. 如權(quán)利要求1所述的干涉相位差顯微鏡，其特征在于，該波板為一 1/2波板。
5. 如權(quán)利要求4所述的干涉相位差顯微鏡，其特征在于，該光束具有一基準軸，該第一 偏極片的主軸與該基準軸夾45度角，該第二偏極片的主軸與該基準軸夾135度角，該第一 干涉相位差棱鏡的主軸與該基準軸夾0度角，該第二干涉相位差棱鏡的主軸與該基準軸夾 90度角，該1/4波板的主軸與該基準軸夾22. 5度角。
6. —種干涉相位差顯微鏡，其特征在于，包括 一光源，適于產(chǎn)生一光束；一影像傳感器，該光束穿過一量測區(qū)而入射該影像傳感器； 一第一偏極片，配置于該光束的光路上，并位于該光源與該量測區(qū)之間； 一第一干涉相位差棱鏡，配置于該光束的光路上，并位于該第一偏極片與該量測區(qū)之間；一第一波板，配置于該光束的光路上，并位于該第一干涉相位差棱鏡與該量測區(qū)之間；一第二干涉相位差棱鏡，配置于該光束的光路上，并位于該第一波板與該量測區(qū)之間， 且該第一干涉相位差棱鏡的主軸與該第二干涉相位差棱鏡的主軸夾90度角；一第三干涉相位差棱鏡，配置于該光束的光路上，并位于該量測區(qū)與該影像傳感器之 間，且該第二干涉相位差棱鏡的主軸與該第三干涉相位差棱鏡的主軸夾0度角；一第二波板，配置于該光束的光路上，并位于該第三干涉相位差棱鏡與該影像傳感器 之間；一第四干涉相位差棱鏡，配置于該光束的光路上，并位于該第二波板與該影像傳感器 之間，且該第一干涉相位差棱鏡的主軸與該第四干涉相位差棱鏡的主軸夾0度角；以及一第二偏極片，配置于該光束的光路上，并位于該第四干涉相位差棱鏡與該影像傳感 器之間。
7. 如權(quán)利要求6所述的干涉相位差顯微鏡，其特征在于，該第一波板為一第一 1/4波板，且該第二波板為一第二 1/4波板。
8. 如權(quán)利要求7所述的干涉相位差顯微鏡，其特征在于，該光束具有一基準軸，該第一 偏極片的主軸與該基準軸夾45度角，該第二偏極片的主軸與該基準軸夾135度角，該第一 干涉相位差棱鏡的主軸與該基準軸夾0度角，該第二干涉相位差棱鏡的主軸與該基準軸夾 90度角，該第三干涉相位差棱鏡的主軸與該基準軸夾90度角，該第四干涉相位差棱鏡的主 軸與該基準軸夾0度角，該第一 1/4波板的主軸與該基準軸夾45度角，該第二 1/4波板的 主軸與該基準軸夾45度角。
9. 如權(quán)利要求6所述的干涉相位差顯微鏡，其特征在于，該第一波板為一第一 1/2波 板，且該第二波板為一第二 1/2波板。
10. 如權(quán)利要求9所述的干涉相位差顯微鏡，其特征在于，該光束具有一基準軸，該第 一偏極片的主軸與該基準軸夾45度角，該第二偏極片的主軸與該基準軸夾135度角，該第 一干涉相位差棱鏡的主軸與該基準軸夾0度角，該第二干涉相位差棱鏡的主軸與該基準軸 夾90度角，該第三干涉相位差棱鏡的主軸與該基準軸夾90度角，該第四干涉相位差棱鏡的 主軸與該基準軸夾0度角，該第一 1/2波板的主軸與該基準軸夾22. 5度角，該第二 1/2波 板的主軸與該基準軸夾22. 5度角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種干涉相位差顯微鏡，適于檢測于量測區(qū)內(nèi)的待測物。干涉相位差顯微鏡包括光源、分光鏡與影像傳感器，其中分光鏡是將光源所產(chǎn)生的光束反射至量測區(qū)，而光束從量測區(qū)被反射后會穿過分光鏡而入射影像傳感器。干涉相位差顯微鏡更于光束的光路上配置第一偏極片、第二偏極片、第一干涉相位差棱鏡、波板以及第二干涉相位差棱鏡，其中第一偏極片是位于光源與分光鏡之間，而第二偏極片是位于分光鏡與影像傳感器之間，且第一干涉相位差棱鏡、波板以及第二干涉相位差棱鏡是依序位于分光鏡與量測區(qū)之間。第一干涉相位差棱鏡的主軸與第二干涉相位差棱鏡的主軸夾90度角。
文檔編號G01B9/02GK101726844SQ20081017160
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月21日
發(fā)明者劉定坤, 楊富翔, 王俊杰 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院