| 主权项 |
1.一种物体表面高度、角度及其变化之量测系统,包括一组光路架构及一资料处理装置,其中,该光路架构包括一光源,一分光镜,一聚焦透镜组,一可产生像散之镜片及一光侦测器组,该光侦测器组具有多数成实质平面分布之光侦测器;该光源所发生之光线经该分光镜反射进入该聚焦透镜组,聚集后投射于一位于该聚焦透镜组之对物镜焦点附近之待测物表面,形成光点,反射后再经该聚焦透镜,通过该分光镜及该可产生像散之镜片后,射入该光感测器组,并在其上形成光点;且该资料处理装置依据该光感测器组各光感测器之输出信号,计算该待测物表面光点之相对高度、角度及/或其变化。2.如申请专利范围第1项之物体表面高度、角度及其变化之量测系统,其中之光源为雷射光源、可见光源或紫外光源。3.如申请专利范围第1项之物体表面高度、角度及其变化之量测系统,其中之光侦测器组包括四个光侦测器,分置于该平面之四象限。4.如申请专利范围第3项之物体表面高度、角度及其变化之量测系统,其中之资料处理装置可依据下式计算该光点之对焦误差讯号SFES、X轴角度讯号SX'与Y轴角度讯号SY':SFES=(SA+SC)-(SB+SD)、SX'=(SA+SB)-(SC+SD)、及SY'=(SA+SD)-(SB+SC);其中,SA、SB、SC与SD为光侦测器组之第1、2、3及4象限侦测器经电流转换成电压之输出讯号;SFES=0代表该待测物表面之光点位于该物镜之焦点,SY'=SX'=0代表入射光轴之方向与该待测物表面垂直。5.如申请专利范围第4项之物体表面高度、角度及其变化之量测系统,其中之资料处理装置可依据该SFES讯号计算该光点在入射光轴方向的直线位移量。6.如申请专利范围第4项之物体表面高度、角度及其变化之量测系统,其中之资料处理装置可依据SX'及SY'讯号计算位于该光点照射之待测物局部表面方向相对于该入射光轴方向的角度。7.如申请专利范围第5项之物体表面高度、角度及其变化之量测系统,其中之资料处理装置可依据下式求得该光点沿Z轴之高度变化量SFES':SFES'=SFES-KXSX'-KYSY'。8.如申请专利范围第5或6项之物体表面高度、角度及其变化之量测系统,其中之资料处理装置可将该对焦误差讯号SFES、X轴角度讯号SX'与Y轴角度讯号SY'以(SA+SB+SC+SD)値运算作正常化处理。9.如申请专利范围第1项之物体表面高度、角度及其变化之量测系统,其中之可产生像散之镜片为圆柱透镜、倾斜放置之平面光折射层。10.如申请专利范围第1项之物体表面高度、角度及其变化之量测系统,另包括一扫描驱动装置,用以驱动该光路架构或该待测物,使待测物相对于该光路架构做相对扫描移动,可取得待测物表面高低及斜度之形貌影像。11.如申请专利范围第1或4项之物体表面高度、角度及其变化之量测系统,其中之待测物包括一悬臂梁,量测悬臂梁之偏移及振动行为。12.如申请专利范围第1或4项之物体表面高度、角度及其变化之量测系统,其中之待测物包括一装置探针之悬臂梁,量测偏移及振动行为。13.如申请专利范围第4或12项之物体表面高度、角度及其变化之量测系统,其中之资料处理装置依据该SFES、SY'或SX'讯号做回馈,以控制压电材料带动探针沿入射光轴上下移动,另包括一扫描驱动装置,用以驱动该光路架构或该待测物,使待测物相对于该探针做相对扫描移动,以进行原子力显微术之各种模式量测及扫描。图式简单说明:第1图表示本发明物体表面高度、角度及其变化之量测系统一实施例之光路架构示意图。第2图显示在本发明之光路架构中,待测物与聚焦透镜焦点间距与光侦测器侦测信号之关系示意图。其中,第2A图显示待测物置于聚焦透镜焦点位置之情形。第2B图显示待测物移动-z距离后之情形。第2C图显示待测物移动+z距离后之情形。第3图表示本发明之光路架构中,SFES讯号与待测物与对焦透镜焦点间距之关系示意图。第4图显示本发明之光路架构中,待测物表面光点沿X轴变化方向时,其与对焦透镜焦点间距与PSD输出讯号关系图。其中,第4A图表示光点方向与X轴夹角为+X度,与对焦透镜焦点间距为0时之情形。第4B图显示光点方向相同,但与对焦透镜焦点间距为-z时之情形。第4C图显示光点方向相同,但与对焦透镜焦点间距为+z时之情形。第5图显示本发明之光路架构中,待测物表面光点沿Y轴变化方向时,其与对焦透镜焦点间距与PSD输出讯号关系图。其中,第5A图表示光点方向与Y轴夹角为+Y度,与对焦透镜焦点间距为0时之情形。第5B图显示光点方向相同,但与对焦透镜焦点间距为-z时之情形。第4C图显示光点方向相同,但与对焦透镜焦点间距为+z时之情形。第6A图显示光点方向沿Y轴旋转相对于SY'讯号之关系示意图。第6B图显示光点方向沿X轴旋转相对于SX'讯号之关系示意图。第7图表示本发明应用在原子力显微镜之探针悬臂梁位移及角度变化量测之实施例之光路架构示意图。第8图为本发明使用DVD读取头光路对待测物以接触式量测,以SFES为回馈讯号所得之扫描结果。第9图为本发明使用DVD读取头对相同待测物以半接触式量测,使用SFES之震荡频率与震幅大小为回馈讯号所得之扫描结果。 |
