專利名稱：線型多波長共焦顯微鏡模塊以及其共焦顯微方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種光學三維形貌量測技術(shù)，尤其是指一種結(jié)合線型共焦原理及寬頻 光源色散技術(shù)，發(fā)展長景深高解析的色散物鏡模塊以及多波長共焦顯微方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在精密的微結(jié)構(gòu)制程領(lǐng)域，如IC產(chǎn)業(yè)、半導體產(chǎn)業(yè)、IXD產(chǎn)業(yè)、機電自動化產(chǎn) 業(yè)、光電量測產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域中，三維形貌量測的程序是確保制程品質(zhì)均一的重要程序。在 檢測的技術(shù)中，由于光學或光電結(jié)合的方法具有高準確度與非接觸等特點，目前常用光 學方法檢測物體微小的輪廓、厚度或尺寸。目前已有許多光學非接觸量測技術(shù)已廣泛 的被運用，包括共焦量測技術(shù)(confocal microscopy)、相位移干涉量測技術(shù)(phase shifting interferometry)、白光干涉垂直掃描技術(shù)(white-lightvertical scanning interferometry)等，不同的量測技術(shù)適用于不同的量測條件和不同領(lǐng)域上。傳統(tǒng)的共焦量測技術(shù)其原理是以光學式垂直掃描的量測方式，來獲得不同深度的 光學切片影像，由針孔(pinhole)進行失焦信號的過濾，將聚焦區(qū)外的反射光與散射光濾 除，保留聚焦面資訊，并由電腦將不同深度所得的光學切片影像重建起來，即可求得待測物 三度空間影像資訊。例如圖1所示的美國專利US. Pat. No. 6，934，019所揭露的一種共焦晶圓檢測系 統(tǒng)，光源11投射的光場經(jīng)過透鏡12而聚焦在不同聚焦位置13a、13b以及13c。由于為點光 場之故，因此透過由待測晶圓上的反射的光場只有一種顏色的光場可以經(jīng)由分光鏡14的 反射而通過濾波元件15。透過移動待測物或者是移動光學結(jié)構(gòu)，以量測待測晶圓上不同位 置的表面高度。前述的常用技術(shù)雖然可以量測待測物的表面高度，但是因為聚焦的位置為 點光場，因此每一次檢測的位置僅為單點，因此要能夠量測到整個待測物的表面形貌不但 耗時而且降低制程的生產(chǎn)效率。此外，由于反射的光場為單一色光，因此直接由光譜儀感測 即可分析。另外，又如美國專利US. Pat. No. 5，785，651所揭露的一種共焦顯微裝置。在該技 術(shù)中，該共焦顯微裝置利用一光源所產(chǎn)生的多色光場(polychromatic light)經(jīng)過無色差 準直透鏡(achromatic collimator lens)，然后形成無色差的準直光場而投射至菲涅耳 (Fresnel)光學元件上。經(jīng)過Fresnel光學元件后形成隨著波長不同而有不同聚焦點的分 散光場，以檢測待測物的表面形貌。在該技術(shù)中，同樣地，也是將光場調(diào)制成隨著不同波長 而聚焦于不同位置的點，由于每一次檢測的位置僅為單點，因此要能夠量測到整個待測物 的表面形貌不但耗時而且降低制程的生產(chǎn)效率。此外，由于反射的光場為單一色光，因此直 接由感測元件感測即可分析。此外，又如美國公開申請案第US. Pub. No. 2004/0109170所揭露的共焦檢測感測 器，其也是將光場分成不同波長而分別聚焦于不同的聚焦位置上。該系統(tǒng)雖可以檢測物表 形貌，但同樣也是單點檢測的技術(shù)。另外，如圖IB所示，該圖為常用的利用繞射光學元件產(chǎn)生線色散光場示意圖。該裝置16主要是利用寬頻光源160產(chǎn)生寬頻光場，先經(jīng)過柱型透鏡161后，經(jīng)過狹縫162、準 直透鏡163之后，再經(jīng)由分光元件164將光導引至繞射光學元件165 (diffractive optical element, DOE)產(chǎn)生線色散光場。不過利用DOE所產(chǎn)生的色散光場的數(shù)值孔徑值(numerical aperture,ΝΑ)較低，因此需要再由準直透鏡組166將線光場準直后，再導入一般物鏡167而 投射至待測物1000上。由待測物1000反射的光場經(jīng)過物鏡167之后，會經(jīng)由分光元件164 而導引至共軛透鏡168而至狹縫169。最后的光場經(jīng)過透鏡170與光柵171的調(diào)制而由影 像感測器172所接收而產(chǎn)生影像，進行光譜偵測。前述利用DOE的方式雖可以產(chǎn)生色散線 光場，但是所需的元件相當多，因此無形的中增加系統(tǒng)的成本、系統(tǒng)體積與系統(tǒng)設計的復雜 度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種線型多波長共焦顯微鏡模塊，其利用兩個以上的色差透鏡，使一 線入射光場產(chǎn)生色散而使不同波長聚焦于不同的位置，而投射至一待測物上，所設計色散 物鏡的數(shù)值孔徑值(NA)可與一般物鏡相當，可有效改善繞射元件的NA值過低而無法直接 使用于物鏡的缺點，并于設計色散物鏡時校正場曲像差，使本系統(tǒng)達到最佳化及小型化。本發(fā)明提供一種線型多波長共焦顯微鏡模塊，其由多個色差透鏡的組合一方面可 以將線光場色散，另一方面又可以使得反射回來的線光場聚焦在同一平面上以解決場曲像 差的問題，以簡化常用線色散系統(tǒng)復雜度的問題。本發(fā)明提供一種線型多波長共焦顯微方法與系統(tǒng)，其由特殊設計的色散物鏡，使 寬頻光源產(chǎn)生軸向色散并聚焦在不同深度，同時獲得聚焦表面反射光譜，經(jīng)由狹縫進行空 間濾波由線光譜儀精確偵測出光譜聚焦反應曲線的峰值位置，可精確且快速地完成剖面輪 廓量測，使量測速率大幅增加，更符合線上量測的需求。本發(fā)明提供一種線型多波長共焦顯微方法與系統(tǒng)，由色散檢測光源所測得的剖面 輪廓資訊再配合一線性位移運動可以得到關(guān)于待測物的一全域性(full-field)表面輪廓 資訊，改善傳統(tǒng)共焦系統(tǒng)僅聚焦于一深度檢測的缺點。在一實施例中，本發(fā)明提供一種線型多波長共焦顯微鏡模塊，其包括有一線光源 模塊，其提供一線入射光場；一空間濾波元件；以及一色散物鏡，其設置于該線光源模塊的 一側(cè)，該色散物鏡具有兩個以上的色差透鏡，該色散物鏡使該線入射光場產(chǎn)生一連續(xù)光譜 的軸向色散，使得該線入射光場聚焦形成多個具有不同深度的子線光場，每一個子線光場 具有不同波長，該多個子線光場經(jīng)由一物體反射而聚焦通過該空間濾波元件。在另一實施例中，本發(fā)明提供一種線型多波長共焦顯微系統(tǒng)，包括一光源模塊， 其產(chǎn)生一線入射光場；一空間濾波元件；一色散物鏡，其設置于該線光源模塊的一側(cè)，該色 散物鏡具有兩個以上的色差透鏡，該色散物鏡使該線入射光場產(chǎn)生軸向色散，使得該線入 射光場聚焦形成多個具有不同深度的子線光場，每一個子線光場具有不同波長，該多個子 線光場經(jīng)由一物體反射而聚焦通過該空間濾波元件；一光譜影像感測單元，其對通過該空 間濾波元件的子線光場分光并感測以形成一光譜影像；以及一運算處理單元，其與該光譜 影像感測單元以及該光源模塊電訊連接，以接收該光譜影像并經(jīng)由運算產(chǎn)生一剖面輪廓形 貌資訊。在另一實施例中，本發(fā)明提供一種線型多波長共焦顯微方法，其包括有下列步驟提供一線入射光場；使該線入射光場經(jīng)由一色散物鏡產(chǎn)生色散，使得該線入射光場聚焦形 成多個具有不同深度的子線光場，每一個子線光場具有不同波長；使該多個子線光場經(jīng)由 一物體反射而聚焦通過一空間濾波元件；對通過該空間濾波元件的光場進行分光而由一影 像感測元件感測到一光譜影像；以及分析該光譜影像以還原該物體的一剖面輪廓。本發(fā)明的線型多波長共焦顯微鏡模塊以及線型多波長共焦顯微方法與系統(tǒng)，可有 效改善繞射元件的NA值過低而無法直接使用于物鏡的缺點，并于設計色散物鏡時校正場 曲像差，使本系統(tǒng)達到最佳化及小型化，并可精確且快速地完成剖面輪廓量測，使量測速率 大幅增加。


圖IA為美國專利US. Pat. No. 6，934，019所揭露的一種共焦晶圓檢測系統(tǒng)。圖IB為常用的利用繞射光學元件產(chǎn)生線型色散光場示意圖。圖2為本發(fā)明的線型多波長共焦顯微鏡模塊示意圖。圖3A與圖3B為本發(fā)明的色散物鏡剖面示意圖。圖4為本發(fā)明的多個子線光場于YZ平面方向的示意圖。圖5A至圖5C為空間濾波元件實施例示意圖。圖6為本發(fā)明的多波長共焦顯微檢測方法流程示意圖。圖7為本發(fā)明的線型多波長共焦顯微系統(tǒng)示意圖。圖8A為多個子線光場投射至待測物的一截面位置示意圖。圖8B與8C為本發(fā)明的反射光場聚焦于空間濾波元件示意圖。圖8D為反射光場聚焦于空間濾波元件形成場曲像差示意圖。圖9為本發(fā)明的共焦系統(tǒng)掃描示意圖。圖10為50. 5μπι標準階高塊規(guī)量側(cè)圖，橫軸為空間軸，縱軸為光譜軸。圖11為50. 5μπι標準階高塊規(guī)剖面圖，橫軸為空間軸，縱軸為深度軸。圖12為由橫向位移獲得的待測樣品的三維輪廓形貌示意圖。附圖標記說明11-光源；12-透鏡；13a、13b、13c-聚焦位置；14-分光鏡；15-濾波元件；16-裝 置；160-寬頻光源；161-柱型透鏡；162-狹縫；163-準直透鏡；164-分光元件；165-繞射 光學元件；166-準直透鏡組；167-物鏡；168-共軛透鏡；169-狹縫；170-透鏡；171-光柵； 172影像感測器；2-線型多波長共焦顯微鏡模塊；20-線光源模塊；200-光源單元；201-導 引元件；202-透鏡組；203-濾波元件；21-色散物鏡；210a、210b、2IOc-色差透鏡；22、22a、 22b,22c-空間濾波元件；220-針孔；221-光纖；3-共焦系統(tǒng)；30-光源模塊；300-光源單 元；301-導引元件；302-透鏡組；303-濾波元件；31-色散物鏡；32-光譜影像感測單元； 320-光譜分光單元；321-影像感測元件；33-運算處理單元；34-分光鏡；35-空間濾波元 件；350-狹縫；36-位移平臺；4-多波長共焦顯微檢測方法；40 45-步驟；90-線入射光 源；91-細長光源；92a、92b、92c-子線光場；93、93a、93b、93c_反射光場；94-位移運動； 95-第一方向；96-第二方向；100-物體；100a、100b、IOOc-結(jié)構(gòu)表面；1000-待測物。
具體實施例方式為使貴審查委員能對本發(fā)明的特征、目的及功能有更進一步的認知與了解，下文 特將本發(fā)明的裝置的相關(guān)細部結(jié)構(gòu)以及設計的理念緣由進行說明，以使得審查委員可以了 解本發(fā)明的特點，詳細說明陳述如下請參閱圖2所示，該圖為本發(fā)明的色散物鏡模塊示意圖。在本實施例中，該線型多 波長共焦顯微鏡模塊2具有一線光源模塊20、一色散物鏡21以及一空間濾波元件。該線光 源模塊20可提供一線入射光源90。產(chǎn)生該線入射光源90的方式在常用技術(shù)的中有很多 種，但不以圖2的實施例為限。該線光源模塊20具有一光源單元200、一導引元件201、一 透鏡組202以及一空間濾波元件203。該光源單元200，其提供一入射光場。該入射光場為 具有不同波長的寬頻光場。該導引元件201，其與該光源相耦接以導引該入射光場。在本 實施例中，該導引元件201為光纖，但不以此為限。另外，雖然本實施例有導引元件201，但 是實際上并非為一必要元件，使用者可根據(jù)需要而選擇使用。該透鏡組202，其與該導引元 件201耦接，以將該入射光場調(diào)制成一細長線狀光源。本實施例的透鏡組由一圓柱透鏡或 者是半圓柱透鏡所構(gòu)成。該濾波元件203，其對該細長光源91進行空間濾波以形成該線入 射光場90，該濾波元件203在本實施例中為一狹縫結(jié)構(gòu)。如圖2與圖3A及3B所示，其中圖3A與圖3B為分別本發(fā)明的色散物鏡剖面示意 圖。本發(fā)明的色散物鏡21主要由具有兩個以上的色差透鏡所構(gòu)成。在圖3A的實施例中， 為兩個色散透鏡210a與210b的實施例，而在圖3B中，則為三個色差透鏡210a 210c。該 色散物鏡使圖2中的線入射光場90產(chǎn)生軸向色散，使得該線入射光場聚焦形成多個具有不 同深度的子線光場92a、92b與92c，每一個子線光場92a、92b與92c具有不同波長，該多個 子線光場92a、92b與92c經(jīng)由一物體100的表面反射經(jīng)由該色散物鏡21而聚焦通過該空 間濾波元件22。該物體100可為一待測物、一參考面或者是承載待測物的平臺，在本實施 例中，該物體100為待測物。至于該多個子線光場構(gòu)成一連續(xù)光譜，其可為可見光譜或者 是不可見光譜。在本實施中，為了方便說明，該多個子線光場以紅色光場92a(R)、綠色光場 92b (G)以及藍色光場92c (B)來做說明。此外，如圖4所示，該圖為本發(fā)明的多個子線光場于YZ平面方向的示意圖。對于 每一個子線光場92a、92b與92c而言，其聚焦的位置呈現(xiàn)為一直線光場。在圖4中，為了避 免雜亂，因此圖中僅以子線光場92c作為示意(其余92a與92b都是相同的原則)，由該圖 可以了解由本發(fā)明的多個子線光場投射至待測物時，因為每一個子線光場聚焦成一線，且 在不同的位置，因此可由待測物反射的資訊，經(jīng)過解析而得到關(guān)于待測物的剖面輪廓資訊。 如圖5A至圖5C所示，該圖為本發(fā)明空間濾波元件實施例示意圖。在圖5A中的空間濾波元 件22a為一狹縫結(jié)構(gòu)，圖5B的空間濾波元件22b則為具有多個針孔220所形成的針孔陣列 結(jié)構(gòu)，而在圖5C中該空間濾波元件22c則為具有多個光纖221所形成的光纖陣列結(jié)構(gòu)。利用圖2的架構(gòu)所產(chǎn)生的線型彩色共焦檢測光場，本發(fā)明更提供一種多波長共焦 顯微檢測方法。如圖6所示，該圖為本發(fā)明的多波長共焦顯微檢測方法流程示意圖。該方法 4包括有下列步驟首先以步驟40提供一寬頻線入射光場。產(chǎn)生線入射光場的方式如同前 述圖2所述，在此不做贅述。接著以步驟41使該線入射光場經(jīng)由一色散物鏡產(chǎn)生色散，使 得該線入射光場聚焦形成多個具有不同深度的子線光場，每一個子線光場具有不同波長。 該多道子線光場為一連續(xù)光譜的光場，其可為可見光譜或者是不可見光譜。接著以步驟42使該多個子線光場經(jīng)由一物體反射而聚焦通過一空間濾波元件。接著利用步驟43對通過 該空間濾波元件的光場進行分光而由一影像感測元件感測到一光譜影像。接著以步驟44 分析該光譜影像以還原該待測物的一剖面輪廓。為了可以得到關(guān)于該待測物的全部表面形 貌，更可以使該待測物產(chǎn)生線性位移運動，使得該多道子線光場掃描過該待測的表面，進而 得到關(guān)于該待測物表面的全域性輪廓。最后，以步驟45將該待測物移動至下一個位置，并 重復進行步驟42至45以得到關(guān)于待測物的表面輪廓。請參閱圖7所示，該圖為本發(fā)明的線型多波長共焦顯微系統(tǒng)示意圖。利用圖7的 系統(tǒng)架構(gòu)實線圖6的流程，在本實施例中，該共焦系統(tǒng)3包括有一光源模塊30、一色散物鏡 31、一光譜影像感測單元32以及一運算處理單元33。該光源模塊30，其產(chǎn)生一線入射光場 90。在本實施例中，該線入射光場90為一寬頻的線光場。該光源模塊具有一光源單元300、 一導引元件301、一透鏡組302以及一濾波元件303，其產(chǎn)生的方式如同前述的圖2線光源 模塊20 —樣，在此不作贅述。該線入射光場90經(jīng)由一分光鏡34將該線入射光場90導引 至該色散物鏡31內(nèi)。該色散物鏡31的結(jié)構(gòu)如同圖3所示，在此不作贅述。該線入射光場 90經(jīng)過該色散物鏡31的調(diào)制后形成多道子線光場92a、92b與92c而投射至物體100的表 面上。由該物體100的表面反射的反射光場93經(jīng)過分光鏡34而匯聚在該空間濾波元件35 上。該空間濾波元件35，其設置于該多道子線光場92a、92b與92的共同聚焦的平面上，本 實施例中的空間濾波元件35為了配合反射線光場，具有一狹縫結(jié)構(gòu)350 (但不以此為限，如 圖5B或5C的結(jié)構(gòu)亦可)，以提供經(jīng)由待測物反射光場93通過。該光譜影像感測單元32，其對通過該空間濾波元件35的反射光場93分光并感測 以形成一光譜影像。在本實施例中，該光譜影像感測單元32更包括有一光譜分光單元320 以及一影像感測元件321。該光譜分光單元320，其耦接于該空間濾波元件35的一側(cè)，該光 譜分光單元320將通過該空間濾波元件35的反射光場93分光。該影像感測元件321，其與 該光譜分光單元320耦接，以感測被分光的光場而形成該光譜影像。如圖8A所示，該圖為 多個子線光場投射至待測物的一截面位置示意圖。由于本發(fā)明檢測物體100表面具有高低 不同的結(jié)構(gòu)，而當該多個子線光場92a、92b與92c投射至該物體100時，因為物體100表面 的高低起伏結(jié)構(gòu)之故，因此反射的該多個子線光場經(jīng)過該色散物鏡21的后會共同聚焦在 一平面上。如圖8C，前述投射至物體100的反射的光場經(jīng)過了色散物鏡21的后，形成反射 光場93a、93b以及93c再度聚焦于狹縫350所放置的平面上。每一個反射光場93a、93b以 及93c可視為由子線光場92a、92b以及93c所合光所形成的光場。如圖8D所示，例如對 于結(jié)構(gòu)表面IOOc的位置而言，只有子線光場92a所反射的聚焦范圍最集中，其他子線光場 92b與92c則聚焦范圍比較大；對于結(jié)構(gòu)表面IOOb而言，只有子線光場92b所反射的聚焦范 圍最集中；而對于結(jié)構(gòu)表面IOOa而言會有子線光場92c所反射的聚焦范圍最集中。在各個 位置反射的子線光場經(jīng)過該色散物鏡合光而聚焦于該空間濾波元件35的狹縫350上。此 時只有聚焦范圍最集中的光場得以通過狹縫350。也就是說，對于每一個子線光場92a、92b 與92c而言，只有聚焦在物體100表面而反射的光場成分才能夠通過狹縫350。而其他未能 聚焦在待測物表面而反射的子線光場成分由于范圍過大，因此只有部分光場可以通過。另外，本發(fā)明的色散物鏡更具有消除場曲像差的特性，使得每一個反射光場得以 聚焦在共同的平面上。如圖8D所示，該圖為反射光場聚焦于空間濾波元件形成場曲像差 示意圖。在常用技術(shù)的透鏡中如果沒有經(jīng)過設計，由待測物反射的離軸不同視場的光線在
8經(jīng)過透鏡的后會產(chǎn)生場曲像差的問題，使得反射光場無法聚焦在同一平面上，而使得離軸 光場產(chǎn)生較大的誤差。因此，本發(fā)明色散物鏡內(nèi)的多個色差透鏡可由一般商用光學軟體， 例如ZemaX，但不以此為限，來調(diào)整透鏡的材料、配置相對位置以及曲率降低場曲像差的問 題，使得每一個反射光場聚焦在同一平面上。再回到圖7所示，穿越空間濾波元件35的光場再由該光譜分光單元320進行波 長分離，由二維的影像感測元件321感測而得光譜影像資訊。由于通過狹縫強度越強的光 場成分被影像感測元件所感測到的強度越強，因此可以由該光譜影像資訊來判斷對應在該 待測物的一截面上的每一個位置是由哪一個頻譜光場聚焦在該位置上。在本實施例中該影 像感測元件 321 為 CCD (Charge Coupled Device 電荷耦合器件)或 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor互補金屬氧化物半導體)。該運算處理單元33，其與該光譜影 像感測單元32以及該光源模塊30該電訊連接，該運算處理單元33接收由該影像感測元件 所產(chǎn)生的光譜影像資訊經(jīng)由運算產(chǎn)生一剖面輪廓形貌資訊。此外，該運算處理單元33更與 承載該待測物的平臺36電訊連接，以控制該平臺產(chǎn)生線性位移運動。如圖9所示，該圖為 本發(fā)明的共焦系統(tǒng)掃描示意圖。在圖9中，該運算處理單元由控制該平臺36產(chǎn)生線性位移 運動94，而于檢測的光場為線光場，因此，當該平臺36進行一段位移的后，即可掃描整個待 測物的表面，經(jīng)過還原演算的后，即可得到關(guān)于該待測物的全域性表面形貌。利用圖7的共焦系統(tǒng)3對一待測樣品為一 50. 5 μ m標準階高進行檢測。將待測物 放置于量側(cè)范圍內(nèi)，經(jīng)由線型光譜儀取像可得到空間，光譜與光強影像，其圖形表示如圖10 所示。對空間中各點進行光譜的光強峰值偵測并透過校正曲線得到各點深度資訊，可獲得 此階高的剖線資訊，其圖形表示如圖11所示。然后利用平臺的線性位移運動，移動欲量測 的范圍并逐一取像，即可重建出待測樣品的三維輪廓形貌，其結(jié)果如圖12所示。以上對本發(fā)明的描述是說明性的，而非限制性的，本專業(yè)技術(shù)人員理解，在權(quán)利要 求限定的精神與范圍的內(nèi)可對其進行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本發(fā)明的 保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種線型多波長共焦顯微鏡模塊，其特征在于，包括有一線光源模塊，其提供一線入射光場；一空間濾波元件；以及一色散物鏡，其設置于該線光源模塊的一側(cè)，該色散物鏡具有兩個以上的色差透鏡，該色散物鏡使該線入射光場產(chǎn)生軸向色散，使得該線入射光場聚焦形成多個具有不同深度的子線光場，每一個子線光場具有不同波長，該多個子線光場經(jīng)由一物體反射而聚焦通過該空間濾波元件。
2.如權(quán)利要求1所述的線型多波長共焦顯微鏡模塊，其特征在于，該多道子線光場為 一連續(xù)光譜的光場。
3.如權(quán)利要求1所述的線型多波長共焦顯微鏡模塊，其特征在于，該線入射光場為一 寬頻光場。
4.如權(quán)利要求1所述的線型多波長共焦顯微鏡模塊，其特征在于，該空間濾波元件為 一狹縫結(jié)構(gòu)、一光纖陣列或者是一針孔陣列結(jié)構(gòu)。
5.一種線型多波長共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，包括一光源模塊，其產(chǎn)生一線入射光場；一空間濾波元件；一色散物鏡，其設置于該線光源模塊的一側(cè)，該色散物鏡具有兩個以上的色差透鏡，該 色散物鏡使該線入射光場產(chǎn)生軸向色散，使得該線入射光場聚焦形成多個具有不同深度的 子線光場，每一個子線光場具有不同波長，該多個子線光場經(jīng)由一物體反射而聚焦通過該 空間濾波元件；一光譜影像感測單元，其對通過該空間濾波元件的子線光場分光并感測以形成一光譜 影像；以及一運算處理單元，其與該光譜影像感測單元以及該光源模塊電訊連接，以接收該光譜 影像并經(jīng)由運算產(chǎn)生一剖面輪廓形貌資訊。
6.如權(quán)利要求5所述的線型多波長共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該多道子線光場為一 連續(xù)光譜的光場。
7.如權(quán)利要求5所述的線型多波長共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該線入射光場為一寬 頻光場。
8.如權(quán)利要求5所述的線型多波長共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該光譜影像感測單元 更包括有一光譜分光單元，其耦接于該空間濾波元件的一側(cè)，該光譜分光單元將通過該空間濾 波元件的光場分光；以及一影像感測元件，其與該光譜分光單元耦接，以感測被分光的光場而形成該光譜影像。
9.如權(quán)利要求5所述的線型多波長共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該光源更包括有一光源單元，其提供一入射光場；一透鏡組，其將該入射光場調(diào)制成一細長光源；以及一濾波元件，其對該細長光源進行空間濾波以形成該線入射光場。
10.如權(quán)利要求9所述的線型多波長共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該濾波元件為一濾波 狹縫元件。
11.如權(quán)利要求9所述的線型多波長共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該透鏡組為圓柱透鏡 或半圓柱透鏡。
12.如權(quán)利要求5所述的線型多波長共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，更具有一線性移動平 臺以提供承載一待測物進行線性位移運動。
13.如權(quán)利要求5所述的線型多波長共焦顯微系統(tǒng)，其特征在于，該空間濾波元件為一 狹縫結(jié)構(gòu)、一光纖陣列或者是一針孔陣列結(jié)構(gòu)。
14.一種線型多波長共焦顯微方法，其特征在于，包括有下列步驟提供一線入射光場；使該線入射光場經(jīng)由一色散物鏡產(chǎn)生色散，使得該線入射光場聚焦形成多個具有不同 深度的子線光場，每一個子線光場具有不同波長；使該多個子線光場經(jīng)由一物體反射而聚焦通過一空間濾波元件；對通過該空間濾波元件的光場進行分光而由一影像感測元件感測到一光譜影像；以及分析該光譜影像以還原該物體的一剖面輪廓。
15.如權(quán)利要求14所述的線型多波長共焦顯微方法，其特征在于，該多道子線光場為 一連續(xù)光譜的光場。
16.如權(quán)利要求14所述的線型多波長共焦顯微方法，其特征在于，該線入射光場為一 寬頻光場。
17.如權(quán)利要求14所述的線型多波長共焦顯微方法，其特征在于，該待測物進行一線 性位移運動以得到關(guān)于該待測物的一表面輪廓形貌。
18.如權(quán)利要求14所述的線型多波長共焦顯微方法，其特征在于，該空間濾波元件為 一狹縫結(jié)構(gòu)、一光纖陣列或者是一針孔陣列結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供線型多波長共焦顯微系統(tǒng)，其利用兩個以上的色差透鏡，使一線入射光場產(chǎn)生色散而使不同波長聚焦于不同的位置。本發(fā)明更利用具有線掃描共焦原理及光源色散技術(shù)的該線型多波長共焦顯微鏡模塊，以具有光學切片能力的共焦顯微技術(shù)，配合光譜色散的高解析，發(fā)展長景深高解析的光學微形貌輪廓量測技術(shù)與系統(tǒng)。本發(fā)明的方法與系統(tǒng)利用寬頻的線光源，由該色散物鏡模塊，使寬頻光源產(chǎn)生軸向色散并聚焦在不同深度，同時獲得聚焦表面反射光譜，經(jīng)由狹縫進行空間濾波由線光譜影像感測單元精確偵測出光譜聚焦反應曲線的峰值位置，可精確且快速地完成剖面輪廓量測。
文檔編號G01B11/24GK101872064SQ200910137348
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者張奕威, 陳亮嘉, 陳昭男 申請人:陳亮嘉