[发明专利]高密度多通道检测装置

说明书

本申请是申请日为2006年2月8日，申请号为200610003075.0，申请人为“财团法人工业技术研究院”，发明名称为“高密度多通道检测装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种样本检测装置，且特别涉及一种高密度多通道的检测装置。

背景技术

薄膜膜质检测技术，包含如膜厚、光学折射率、消光系数等光学常数测量，无论在半导体工艺、液晶显示器工艺中，都扮演极重要角色。

目前公知的薄膜膜质检测装置，大致有单点式薄膜测量装置、滤镜图像式薄膜测量装置与多通道式薄膜测量装置等几种。图1是美国专利US4,676,647所披露的单点式薄膜测量装置。此装置将光源5所射出的光束照射到载台3上的样品2，此样品包含基板或薄膜在基板上，光束被样品2反射后入射到聚焦光栅(concave diffraction grating)8，再由一维发光二极管阵列检测器(photodiode array)16接收光信号，取得该样品的反射光谱。经过软件计算后，得到单点膜质信息。此方法虽然结构简单，但要获得整个待测物的膜质信息，必须移动探头或样品将样品上各处薄膜信息组合，因此所需测量时间极长，因而无法用在在线检测。

图2是美国专利US5,555,474所披露的滤镜图像式薄膜测量装置。如图2所示，此装置的结构主要包括光源LS1、透镜组L1、L2、滤镜(filter)转盘24、透镜系统27、分光镜26等等。在测量过程旋转滤镜转盘24，因每一个滤镜20均有不同带通(bandpass)波长范围，在旋转完所有滤镜20后，二维CCD 25上可拍得样本23在不同滤镜下所得到不同波长的图像信息。经软件演算后，可得到二维的膜质测量。但由于旋转滤镜需要花费时间，加上使用滤镜带通范围太宽及滤镜个数有限，造成光谱分辨率差，膜质测量精确度受到限制，此两缺点同时限制此装置无法用在在线检测。

图3是美国专利申请案US20020030826所披露的多通道式薄膜测量装置。如图3所示，此装置采用光栅式图像光谱测量(imaging spectrometer)结构。从样本反射回来的平行光经过透镜34后再通过狭缝35，经过透镜36再入射到光栅37，之后在传感器38上产生多个光谱数据。图3中，传感器38的垂直方向代表空间的分辨率，水平方向代表光谱分辨率。利用此种装置，可同时得到多通道(即多点空间信息)的光谱信息，并且达到多点式薄膜膜质测量的效果。一般的光栅操作条件必须要以平行光入射，但是图3的结构在光栅37前加入透镜，使入射到光栅37的光束变成不是平行光，这会产生额外的像差而使光谱分辨率很差。可测量光谱范围仅能区分32等分，光谱分辨率受到限制，相对影响薄膜膜质测量精确度，因此亦无法应用到在线检测。

近年来随着薄膜样品面积变大、工艺速度加快的趋势下，快速且精准的检测变得越来越重要。而在现有的薄膜膜质检测技术中，多使用薄膜单点测量方法，此方法虽然准确，但要得到二维膜质图像，必须移动探头或待测物，测量时间太久，无法做在线检测。后来虽有多通道的膜质快速检测方法发展出来，但因像差很大造成测量准确性低，亦无法应用在在线检测。

综观以上方法，并无可同时达到多通道快速测量、膜质精准测量的在线薄膜检测装置。所以迄今并无可同时达到薄膜准确测量及快速测量的装置，迫切需要有新的测量方法。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种高密度多通道检测装置，其可以解决公知无法同时达到多通道快速测量、膜质精准测量的问题，并且建立高光谱分辨、多通道同时测量的在线检测装置。