TWI629475B

TWI629475B - 非接觸式雙平面定位方法與裝置

Info

Publication number: TWI629475B
Application number: TW106112989A
Authority: TW
Inventors: 陳國棟; 何柏青; 傅尉恩
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2017-04-18
Filing date: 2017-04-18
Publication date: 2018-07-11
Also published as: US20180299266A1; TW201839388A; US10352694B2

Abstract

一種非接觸式雙平面定位方法，於所述的非接觸式雙平面定位方法中係先提供X射線，X射線沿入射光軸向通過第一試片。接著，取得X射線通過第一試片所產生的散射圖案。且取得散射圖案所對應的散射光強度。而且，依據散射光強度而選擇性地依第一軸向或依第二軸向樞轉第一試片，直到散射光強度大於或等於預設強度。然後，取得第二試片與第一試片之間的三個偵測距離。依據偵測距離選擇性地依第三軸向樞轉或依第四軸向移動或樞轉第二試片，以調整第二試片與入射光軸向的夾角，直到偵測距離其中之任二的差值均小於預設門檻值。

Description

非接觸式雙平面定位方法與裝置

本發明係關於一種非接觸式雙平面定位方法與裝置。

現今半導體製程線寬持續縮小，其元件之檢測困難度亦隨製程關鍵尺度（Critical Dimension, CD）的縮小而增加。因此，半導體產業極需具高解析度能力、非破壞性且具有高效率的檢測技術，以滿足半導體製程上的檢測需求。就目前的發展趨勢來看，穿透式X光小角度散射技術（Transmission small angle X-ray scattering, tSAXS）將為下一世代之重要檢測技術。

然而，目前的穿透式X光小角度散射技術設備或實驗室用X光小角度散射技術機台之量測時間過長，並不符合所需的線上檢測效率。因此，在一種檢測方式中，係藉由開發散射增強模組，直接加強X光散射的強度，縮短製程關鍵尺度的量測與分析所需之時間，預期將能大幅提高穿透式X光小角度散射技術設備之製程關鍵尺度檢測效率。

但是，在此檢測方式中，需要將增強試片置於待測試片前，而且除了要控制增強試片與待測試片平行，更需控制兩試片的距離介於數十到數百奈米之間，才能產生增強效果。目前尚無一種可行的方式能夠在如此微小的尺度下，將兩試片調整至適合的位置。因此，如何調整增強試片與待測試片的相對位置著實為目前所重視的議題之一。

本發明在於提供一種非接觸式雙平面定位方法與裝置，以在足夠精細的尺度下使待測試片與增強試片設置於所欲的相對位置，以提升線上檢測的效率。

本發明揭露了一種非接觸式雙平面定位方法，於所述的非接觸式雙平面定位方法中係先提供X射線，X射線沿入射光軸向通過第一試片。接著，取得X射線通過第一試片所產生的散射圖案。且取得散射圖案所對應的散射光強度。而且，依據散射光強度依第一軸向或依第二軸向樞轉第一試片，直到散射光強度大於或等於預設強度。第一軸向不同於第二軸向，且第一軸向、第二軸向與入射光軸向不共面。然後，取得第二試片與第一試片之間的三個偵測距離。入射光軸向通過偵測距離對應的三個偵測點所定義出的平面。以及，依據偵測距離選擇性地依第三軸向樞轉或依第四軸向移動或樞轉第二試片，以調整第二試片與入射光軸向的夾角，直到偵測距離其中之任二的差值均小於預設門檻值。

本發明揭露了一種非接觸式雙平面定位裝置，所述的非接觸式雙平面定位裝置具有光源、第一多軸移動平台、第二多軸移動平台、感測模組、三個位移感測器與控制模組。控制模組電性連接感測模組、第一多軸移動平台、第二多軸移動平台與位移感測器。光源具有出光端。光源用於經由出光端提供X射線。X射線係沿入射光軸向傳播。第一多軸移動平台用於依多個軸向移動或樞轉第一試片。第二多軸移動平台用於依多個軸向移動或樞轉第二試片。感測模組具有光感測平面。光感測平面朝向出光端。第一多軸移動平台與第二多軸移動平台位於出光端與光感測平面之間。感測模組用於取得X射線通過第一試片形成的散射圖案。所述的三個位移感測器用於取得第一試片與第二試片之間的三個偵測距離。位移感測器不共線，且入射光軸通過位移感測器所定義出的平面。控制模組用於取得散射圖案對應的散射光強度，並依據散射光強度驅動第一多軸移動平台依第一軸向或依第二軸向樞轉第一試片，直到散射光強度大於預設強度。控制模組用於依據偵測距離驅動第二多軸移動平台依第三軸向或依第四軸向移動或樞轉第二試片，直到偵測距離其中任二的差值均小於預設門檻值。第一軸向不同於第二軸向。第一軸向、第二軸向與入射光軸向不共面。

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發明之精神與原理，並且提供本發明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發明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發明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發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請參照圖1與圖2，圖1係為根據本發明一實施例所繪示之非接觸式雙平面定位裝置的功能方塊示意圖，圖2係為根據本發明一實施例所繪示之非接觸式雙平面定位裝置的架構示意圖。如圖1所示，非接觸式雙平面定位裝置10具有光源101、第一多軸移動平台103、第二多軸移動平台105、感測模組107、位移感測器109a、109b、109c與控制模組111。控制模組111電性連接第一多軸移動平台103、第二多軸移動平台105、感測模組107與位移感測器109a、109b、109c。如圖2所示，第一多軸移動平台103與第二多軸移動平台105係位於光源101與感測模組107之間。在圖2所示的實施例中，第一多軸移動平台103係位於光源101與第二多軸移動平台105之間，第二多軸移動平台105係位於第一多軸移動平台103與感測模組107之間。

光源101具有出光端1011。光源101用於經由出光端1011提供X射線。 X射線係沿入射光軸向傳播。為求敘述簡明，在圖2中係標示有座標軸X軸、Y軸與Z軸，而在此實施例中，所述的入射光軸向係平行於X軸。

第一多軸移動平台103用於依多個軸向選擇性地移動或樞轉第一試片20a。第二多軸移動平台105用於依多個軸向選擇性地移動或樞轉第二試片20b。所述的第一試片20a與第二試片20b係分別以吸附或是夾持的方式設置於第一多軸移動平台103與第二多軸移動平台105。第一試片20a具有週期性結構，所述的週期性結構係設置於第一週期性結構表面210a。第二試片20b具有週期性結構，所述的週期性結構係設置於第二週期性結構表面210b。第一週期性結構表面210a係朝向第二週期性結構表面210b。第一試片20a與第二試片20b所具有的週期性結構可以是相同或是不同，在此並不加以限制。

根據另一實施範例，第一試片20a與第二試片20b可以被分別視為不同的光柵（grating）。在一實施例中，第一試片20a為待測試片與增強試片的其中之一，第二試片20b為待測試片與增強試片的其中之另一。所述的待測試片例如為一待測試的晶圓的完整結構或是部分結構，而所述的增強試片例如為一結構經過設計的光柵，當X射線經過待測試片或增強試片時，X射線因待測試片或增強試片的結構而產生散射，從而形成對應散射圖案。所述的散射圖案的局部區域會具有較高的散射強度。所屬技術領域具有通常知識者可依實際所需對應設計待測試片或增強試片的結構，相關細節在此並不予贅述。

於實務上，散射圖案的形狀係依據光源101的類型、第一試片20a的結構與第二試片20b的結構而有所不同，且X射線通過待測試片所形成的散射圖案會與X射線通過增強試片所形成的散射圖案有所不同。請一併參照圖3A、圖3B與圖3C以對散射圖案進行說明，圖3A係為根據本發明一實施例所繪示之X射線通過待測試片之後所形成的散射圖案對應的強度分佈，圖3B係為根據本發明一實施例所繪示之X射線通過增強試片之後所形成的散射圖案對應的強度分佈，圖3C係為根據本發明一實施例所繪示之X射線通過待測試片與增強試片之後所形成的強化散射圖案對應的強度分佈。

詳言之，圖3A所示的是X光通過待測試片TP的情況以及所形成的散射圖案的強度分佈DT。更具體地來說，X光通過待測試片TP而在測試平面MP上所形成的散射圖案係為一平面圖案，而依據X光的散射情況，此平面圖案的不同部位會具有不同的散射強度。圖3A所示出的係為所述的平面圖案在某一條參考線上的強度分佈DT，以藉此進行觀測。其中，強度分佈DT對應的q軸用以代表散射前後的X射線之波向量變化，強度分佈D1對應的I軸用以代表散射強度。散射圖案的座標軸定義係為所屬技術領域具有通常知識者經詳閱本說明書後可依實際所需自行修改，在此並不加以限制。相仿地，圖3B所示的是X射線通過增強試片EP的情況以及所形成的散射圖案的強度分佈DE，圖3C所示的是X射線通過待測試片TP與增強試片EP的情況以及所形成的強化散射圖案的強度分佈DTE。如圖3C所示，當待測試片TP與增強試片EP之間的距離小於相干距離時， X射線通過待測試片TP與增強試片EP會產生干涉現象，因此，圖3C所示出的強度分佈係為圖3A所示出的強度分佈DT、圖3B的強度分佈DE與所述的干涉成份DI所疊加而成。所述的相干距離係關聯於光源的波長、第待測試片TP的結構與增強試片EP的結構，在此並不加以限制。在一實施例中，相干距離例如小於500奈米（nanometer, nm）。

請再參閱圖2所示，感測模組107具有光感測平面1071。光感測平面1071朝向出光端1011。光感測平面1071用以作為如前述的量測平面MP。感測模組107用於取得X射線通過第一試片20a或第二試片20b形成的散射圖案。於實務上，控制模組111可驅動第二多軸移動平台105將第二試片20b沿Y軸方向或是沿Z軸方向移離入射光軸向(即X軸)，以使感測模組107取得X射線僅通過第一試片20a所形成的散射圖案。另一方面，當第一多軸移動平台103與第二多軸移動平台105受驅動而將第一試片20a與第二試片20b移動至入射光軸向上的合適的相對位置時，感測模組107亦可經由光感測平面1071取得X射線通過第一試片20a與第二試片20b所形成的散射圖案。於實務上，第一多軸移動平台103與第二多軸移動平台105例如具有鏤空結構或是導光結構，但不限於此，用以提供傳播路徑給X射線，從而使X射線通過第一多軸移動平台103與第二多軸移動平台105。

感測模組107可以是設置於第二多軸移動平台105上或是獨立於其他元件而設置。所屬技術領域具有通常知識者當可從第一多軸移動平台103、第二多軸移動平台105、第一試片20a、第二試片20b的結構尺寸或光學特性來決定感測模組107及其光感測平面1071的位置，相關細節於此不予贅述。

位移感測器109a、109b、109c用於取得第一試片20a與第二試片20b之間的三個偵測距離d1’、d2’、d3’。位移感測器109a、109b、109c不共線，也就是說，位移感測器109a、109b、109c形成一平面。即入射光軸通過位移感測器109a、109b、109c所定義出的平面。位移感測器109a、109b、109c的位置並不以圖式為限，只要位移感測器109a、109b、109c不干擾X射線的傳播並可取得偵測距離d1’、d2’、d3’即可。位移感測器109a、109b、109c可為非接觸式的位移感測器，在此並不限制位移感測器109a、109b、109c的偵測方式。

於一實施例中，位移感測器109a、109b、109c係設置於第二多軸移動平台105，第二多軸移動平台105的機台結構尺寸已知，位移感測器109a、109b、109c例如係以第二多軸移動平台105的部分結構作為參考點而直接量測出第一試片20a與第二試片20b之間的三個偵測距離d1’、d2’、d3’。也就是說，在已知第二多軸移動平台105的機台結構尺寸的情況下，位移感測器109a、109b、109c的相對位置並不受限制。換句話說，位移感測器109a、109b、109c可以是共平面或是不共平面。或是，於另一實施例中，位移感測器109a、109b、109c係量測出位移感測器109a、109b、109c相對於第一試片20a的距離d1、d2、d3，後端（例如為控制模組111）再依據第二多軸移動平台105的結構尺寸而由距離d1、d2、d3換算出偵測距離d1’、d2’、d3’。於更一實施例中，位移感測器109a、109b、109與第二試片20b共平面，因此，位移感測器109a、109b、109的量測結果即為偵測距離d1’、d2’、d3’。

於再一實施例中，位移感測器109a、109b、109c例如是獨立設置於第二多軸移動平台105之外。當位移感測器109a、109b、109c與第二多軸移動平台105的距離已知，且第二多軸移動平台105的機台尺寸已知，後端（例如為控制模組111或是伺服器）可藉由位移感測器109a、109b、109c量測出位移感測器109a、109b、109c相對於第一試片20a的距離d1、d2、d3，並據以換算出第一試片20a與第二試片20b之間的三個偵測距離d1’、d2’、d3’。上述僅為舉例示範，在此並不限制如何從位移感測器109a、109b、109的量測結果取得偵測距離d1’、d2’、d3’的方式。依據上述實施例，所屬技術領域具有通常知識者當可依實際所需安排位移感測器的數量與相對位置，而不以上述為限制。

控制模組111用於取得所述的散射圖案對應的散射光強度，並依據散射光強度驅動第一多軸移動平台103依第一軸向或依第二軸向樞轉第一試片20a，直到散射光強度大於預設強度。上述之第一軸向不同於第二軸向，且第一軸向、第二軸向與入射光軸向不共面。為求敘述簡明，在此定義第一軸向為Y軸向，並定義第二軸向為Z軸向（即第一軸向、第二軸向與入射光軸向之中的任二者均呈正交）。

請接著參照圖4A、圖4B與圖4C。圖4A係為根據本發明一實施例所繪示之第一試片未正交於X軸與對應的強度分佈的示意圖；圖4B係為根據本發明另一實施例所繪示之第一試片未正交於X軸與對應的強度分佈的示意圖；圖4C係為根據本發明一實施例所繪示之第一試片正交於X軸與對應的強度分佈的示意圖。為簡要示意不同的位置對於散射圖案的影響，在圖4A、圖4B與圖4C中僅繪示出光源101、第一試片20a、感測模組107與感測模組107所取得的散射圖案對應的強度分佈。於圖4A中，第一試片20a係正交於XZ平面，但第一試片20a不正交於入射光軸向，也就是X軸。於圖4B中，第一試片20a係正交於XY平面，但第一試片20a不正交於入射光軸向。於圖4C中，第一試片20a係正交於入射光軸向。

如圖4A所示，第一試片20a係與X軸夾有一角度θ1。此時，感測模組107對應取得強度分佈D1。相仿地，於圖4B所對應的實施例中，第一試片20a係未正交於X軸。此時，感測模組107對應取得強度分佈D2。而在圖4C所對應的實施例中，第一試片20a係正交於X軸，此時，感測模組107對應取得強度分佈D3。

請再參照圖4D與圖4E以說明強度分佈D1、D2、D3的相對關係，圖4D係為根據圖4A所對應之強度分佈與圖4C所對應的強度分佈的重疊示意圖，圖4E係為根據圖4B所對應之強度分佈與圖4C所對應的強度分佈的重疊示意圖。如圖4D與圖4E所示，強度分佈D3的至少部分區域的散射強度係大於強度分佈D1的對應部分的散射強度，且強度分佈D3的至少部分區域的散射強度係大於強度分佈D2的對應部分的散射強度。換句話說，當第一試片20a正交於入射光軸向（即X軸）時，X射線通過第一試片20a所產生的散射圖案會具有較大的強度。反過來說，藉由判斷散射圖案的一或多個局部強度值是否大於對應的門檻值，得以判斷出第一試片20a係與X軸之間的夾角係位於何範圍，或者說判斷出第一試片20a係與X軸是否正交。

如前述地，控制模組111用於取得所述的散射圖案對應的散射光強度，並依據散射光強度驅動第一多軸移動平台103依第一軸向或依第二軸向樞轉第一試片20a，直到散射光強度大於預設強度。於實務上，第一試片20a的起始位置可能很接近於正交於X軸的位置，因此，在一實施例中，控制模組111係驅動第一多軸移動平台103樞轉第一試片20a幾個可能的角度，並依據散射強度進行判斷，以使第一試片20a正交於X軸。

另一方面，控制模組111用於依據偵測距離d1’、d2’、d3’驅動第二多軸移動平台105依第三軸向或依第四軸向移動樞轉第二試片20b，直到偵測距離d1’、d2’、d3’其中任二的差值均小於預設門檻值。第三軸向不同於第四軸向。第三軸向、第四軸向與入射光軸向不共面。為求敘述簡明，在此定義第三軸向為Y軸向，並定義第四軸向為Z軸向，然第三軸向與第四軸向不必然相同。

控制模組111更用以移動第一試片20a或第二試片20b，直到第一試片20a與第二試片20b之間的一測試距離小於如前述的相干距離。在一實施例中，控制模組111係依據偵測距離d1、d2、d3而移動第一試片20a或第二試片20b，直到第一試片20a與第二試片20b之間的一測試距離小於相干距離。於另一實施例中，控制模組111係依據預設的步進行程移動第一試片20a或第二試片20b，直到第一試片20a與第二試片20b之間的一測試距離小於相干距離。更具體地來說，第一多軸移動平台103定義有第一參考平面，第二多軸移動平台105定義有第二參考平面。第一參考平面的至少部分的區域用以作為第一試片20a的參考位置，而第二參考平面的至少部分的區域用以作為第二試片20b的參考位置。第一試片20a例如設置於或是平行於第一參考平面，第二試片20b例如設置於或是平行於第二參考平面。控制模組111更用於依據偵測距離d1’、d2’、d3’判斷第一參考平面與第二參考平面之間的測試距離。控制模組111用於驅動第一多軸移動平台103沿入射光軸向移動第一參考平面或驅動第二多軸移動平台105沿入射光軸向移動第二參考平面，直到所述的測試距離小於相干距離。

在一種實施例中，當控制模組111驅動第一多軸移動平台103與第二多軸移動平台105以使第一試片20a正交於入射光軸向，以及使第二試片20b平行於第一試片20a後，控制模組111移動第一試片20a或第二試片20b，直到第一試片20a與第二試片20b之間的一測試距離小於相干距離。藉此，以避免先調整第一試片20a與第二試片20b的相對距離後樞轉第一試片20a與第二試片20b以求正交於入射光軸的作法會造成試片碰撞而損壞。所述的測試距離例如為第一試片20a的週期性結構頂端至第二試片20b的週期性結構頂端的距離。當第一試片20a與第二試片20b之間的測試距離小於相干距離時，除了增強試片可以增強所述的散射圖案的強度之外，X射線通過待測試片與增強試片所產生的干涉成分亦會增加至少部分的散射圖案的散射強度。所述的測試距離與相干距離乃是所屬技術領域中具有通常知識者可依實際測試所需自行定義，在此並不加以限制。

請再參照圖5A、圖5B與圖5C，圖5A係為根據本發明更一實施例所繪示之第一試片正交於X軸但未位於測試位置的示意圖，圖5B係為根據圖4A所對應的散射圖案的示意圖，圖5C係為根據本發明再一實施例所繪示之第一試片正交於X軸且位於測試位置時對應的散射圖案的示意圖。如圖5A所示，第一試片20a正交於入射光軸向，也就是X軸，但第一試片20a不平行於圖中的Y軸與Z軸。對應地，如圖5B所示，X射線通過如圖5A所示的第一試片20a時，X射線所形成的散射圖案的參考軸向RL也未平行於Z軸。在一實施例中，前述的測試位置例如為散射圖案的參考軸向RL平行於Z軸的位置。因此，如圖5C所示，控制模組111例如更用以驅動第一多軸移動平台103依X軸樞轉第一試片20a，以使第一試片20a的參考軸向RL平行於Z軸，以使第一試片20a位於所欲的測試位置。

相仿地，控制模組111例如更用以驅動第二多軸移動平台105依X軸樞轉第二試片，以使第二試片的位置匹配於第一試片的位置。在一實施例中，控制模組111係先如前述地驅動第一多軸移動平台103以使第一試片正交於入射光軸向且位於測試位置。接著，控制模組111驅動第二多軸移動平台105以調整第二試片，以使第二試片平行於第一試片，且控制模組111驅動第二多軸移動平台105以依X軸樞轉第二試片，並依據感測模組107所取得的散射圖案對應的強度分佈來判斷第二試片的位置是否匹配於第一試片的位置。理論上，當第二試片的位置匹配於第一試片的位置時，散射圖案會具有較大的強度。因此，於實務上，當控制模組111判斷散射圖案所對應的散射光強度大於對應的門檻值時，控制模組111判斷第二試片的位置係匹配於第一試片的位置。

而於另一實施例中，位移感測器109a、109b、109c例如係以光學的方式進行量測，第一試片上例如具有多個鍍有反射膜的區塊，且所述的多個區塊的相對位置係對應於位移感測器109a、109b、109c的相對位置。換句話說，當第一試片上鍍有反射膜的區塊分別對準各位移感測器109a、109b、109c時，位移感測器109a、109b、109c所接收到的量測訊號會具有較強的強度。換句話說，在此實施例中，當判斷位移感測器109a、109b、109c所接收到的量測訊號的強度大於對應的門檻值時，控制模組111判斷第二試片的位置係匹配於第一試片的位置。

依據上述，本發明提供了非接觸式雙平面定位方法，請參照圖6進行說明，圖6係為根據本發明一實施例所繪示之非接觸式雙平面定位方法的步驟流程圖。於步驟S101中，提供X射線，X射線沿入射光軸向通過第一試片。於步驟S1013中，取得X射線通過第一試片所產生的散射圖案。於步驟S105中，取得散射圖案所對應的散射光強度。於步驟S107中，依據散射光強度依第一軸向或依第二軸向樞轉第一試片，直到散射光強度大於或等於預設強度。第一軸向不同於第二軸向，且第一軸向、第二軸向與入射光軸向不共面。於步驟S109中，取得第二試片與第一試片之間的三個偵測距離，入射光軸向通過偵測距離對應的三個偵測點所定義出的平面。於步驟S111中，依據偵測距離依第三軸向樞轉或依第四軸向移動或樞轉第二試片，以調整第二試片與入射光軸向的夾角，直到偵測距離其中之任二的差值均小於預設門檻值。第三軸向不同於第四軸向。第三軸向、第四軸向與入射光軸向不共面。

綜合以上所述，本發明提供了一種非接觸式雙平面定位方法與非接觸式雙平面定位裝置，以非接觸式雙平面定位方法來說，係先依據散射圖案對應的散射強度調整第一試片的位置，以使第一試片正交於入射光軸向。並且，依據第一試片與第二試片中的多個偵測距離調整第二試片的位置，以使第二試片平行於第一試片，相當於也使第二試片正交於入射光軸向。接著，再調整第一試片與第二試片之間的距離，以使第一試片與第二試片位於相干距離內。藉此，本發明提供的非接觸式雙平面定位方法與非接觸式雙平面定位裝置得以令第一試片與第二試片彼此平行並正交於入射光軸向，而且第一試片與第二試片也能夠位於相干距離內，達到加強X射線的效果。此外，第一試片與第二試片並未被限制為增強試片或是待測試片中的何者，更進一步地增加了相關流程的彈性。

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

10‧‧‧非接觸式雙平面定位裝置
101‧‧‧光源
1011‧‧‧出光端
103‧‧‧第一多軸移動平台
105‧‧‧第二多軸移動平台
107‧‧‧感測模組
1071‧‧‧光感測平面
109a、109b、109c‧‧‧位移感測器
111‧‧‧控制模組
20a‧‧‧第一試片
210a‧‧‧第一週期性結構表面
20b‧‧‧第二試片
210b‧‧‧第二週期性結構表面
d1、d2、d3‧‧‧距離
d1’、d2’、d3’‧‧‧偵測距離
DE、DET、DT、D1、D2、D3‧‧‧強度分佈
DI‧‧‧干涉成份
EP‧‧‧增強試片
I、q‧‧‧對應於強度分佈的座標軸
MP‧‧‧測試平面
RL‧‧‧參考軸向
TP‧‧‧待測試片
θ‧‧‧角度

圖1係為根據本發明一實施例所繪示之非接觸式雙平面定位裝置的功能方塊示意圖。圖2係為根據本發明一實施例所繪示之非接觸式雙平面定位裝置的架構示意圖。圖3A係為根據本發明一實施例所繪示之X射線通過待測試片之後所形成的散射圖案對應的強度分佈。圖3B係為根據本發明一實施例所繪示之X射線通過增強試片之後所形成的散射圖案對應的強度分佈。圖3C係為根據本發明一實施例所繪示之X射線通過待測試片與增強試片之後所形成的強化散射圖案對應的強度分佈。圖4A係為根據本發明一實施例所繪示之第一試片未正交於X軸與對應的強度分佈的示意圖。圖4B係為根據本發明另一實施例所繪示之第一試片未正交於X軸與對應的強度分佈的示意圖。圖4C係為根據本發明一實施例所繪示之第一試片正交於X軸與對應的強度分佈的示意圖。圖4D係為根據圖4A所對應之強度分佈與圖4C所對應的強度分佈的重疊示意圖。圖4E係為根據圖4B所對應之強度分佈與圖4C所對應的強度分佈的重疊示意圖。圖5A係為根據本發明更一實施例所繪示之第一試片正交於X軸但未位於測試位置的示意圖。圖5B係為根據圖4A所對應的散射圖案的示意圖。圖5C係為根據本發明再一實施例所繪示之第一試片正交於X軸且位於測試位置時對應的散射圖案的示意圖。圖6係為根據本發明一實施例所繪示之非接觸式雙平面定位方法的步驟流程圖。

Claims

一種非接觸式雙平面定位方法，包括：提供一X射線，該X射線沿一入射光軸向通過一第一試片；取得該X射線通過該第一試片所產生的一散射圖案；獲得該散射圖案所對應的一散射光強度；依據該散射光強度依一第一軸向或依一第二軸向樞轉該第一試片，直到該散射光強度大於或等於一預設強度，該第一軸向不同於該第二軸向，且該第一軸向、該第二軸向與該入射光軸向不共面；取得一第二試片與該第一試片之間的三個偵測距離，該入射光軸向通過該些偵測距離對應的三個偵測點所定義出的平面；以及依據該些偵測距離選擇性地依一第三軸向樞轉或依一第四軸向移動或樞轉該第二試片，以調整該第二試片與該入射光軸向的夾角，直到該些偵測距離其中之任二的差值均小於一預設門檻值。
如請求項1所述之非接觸式雙平面定位方法，更包括依據該些偵測距離選擇性地沿該入射光軸向移動該第一試片或該第二試片，直到該第一試片與該第二試片之間的一測試距離小於一相干距離。
如請求項2所述之非接觸式雙平面定位方法，其中該相干距離不大於500奈米。
如請求項1所述之非接觸式雙平面定位方法，更包括，依據該些位移偵測器的量測訊號的強度依該入射光軸向樞轉該第一試片或該第二試片，以使該散射圖案轉動至一量測位置。
如請求項1所述之非接觸式雙平面定位方法，更包括：取得該X射線通過該第一試片與該第二試片所產生的一強化散射圖案；依據該強化散射圖案取得一強化散射光強度；以及依據該強化散射光強度選擇性地依該入射光軸向樞轉該第一試片或該第二試片，直到該強化散射光強度大於另一預設強度。
如請求項1所述之非接觸式雙平面定位方法，其中該第三軸向不同於該第四軸向，該第三軸向、該第四軸向與該入射光軸向不共面。
一種非接觸式雙平面定位裝置，包括：一光源，具有一出光端，該光源用於經由該出光端提供一X射線，該X射線係沿一入射光軸向傳播；一第一多軸移動平台，用於依多個軸向移動或樞轉一第一試片；一第二多軸移動平台，用於依多個軸向移動或樞轉一第二試片；一感測模組，具有一光感測平面，該光感測平面朝向該出光端，該第一多軸移動平台與該第二多軸移動平台位於該出光端與該光感測平面之間，該感測模組用於取得該X射線通過該第一試片形成的一散射圖案；三個位移感測器，用於取得多個偵測結果，該些偵測結果分別關聯於該第一試片與該第二試片之間的三個偵測距離，該些位移感測器不共線，且該入射光軸向通過該些位移感測器所定義出的平面；以及一控制模組，電性連接該感測模組、該第一多軸移動平台、該第二多軸移動平台與該些位移感測器，該控制模組用於取得該散射圖案對應的一散射光強度，並依據該散射光強度驅動該第一多軸移動平台依一第一軸向或依一第二軸向樞轉該第一試片，直到該散射光強度大於一預設強度，且該控制模組用於依據該些偵測距離驅動該第二多軸移動平台依一第三軸向或依一第四軸向移動或樞轉該第二試片，直到該些偵測距離其中任二的差值均小於一預設門檻值，該第一軸向不同於該第二軸向，該第一軸向、該第二軸向與該入射光軸向不共面。
如請求項7所述之非接觸式雙平面定位裝置，其中該第一多軸移動平台定義有一第一參考平面，該第二多軸移動平台定義有一第二參考平面，該第一試片位於該第一參考平面，該第二試片位於該第二參考平面，該控制模組更用於依據該些偵測距離判斷該第一參考平面與該第二參考平面之間的一測試距離，該控制模組用於驅動該第一多軸移動平台沿該入射光軸向移動該第一參考平面或驅動該第二多軸移動平台沿該入射光軸向移動該第二參考平面，直到該測試距離小於一相干距離。
如請求項8所述之非接觸式雙平面定位裝置，其中該相干距離不大於500奈米。
如請求項7所述之非接觸式雙平面定位裝置，其中該控制模組更用於依據該些位移偵測器的量測訊號的強度驅動該第一多軸移動平台依該入射光軸向樞轉該第一試片或驅動該第二多軸移動平台依該入射光軸向樞轉該第二試片，以使該散射圖案轉動至一量測位置。
如請求項7所述之非接觸式雙平面定位裝置，其中該感測模組更用於取得該X射線通過該第一試片與該第二試片所產生的一強化散射圖案，該控制模組更用於依據該強化散射圖案取得一強化散射光強度，且該控制模組用於依據該強化散射光強度驅動該第一多軸移動平台依該入射光軸向樞轉該第一試片或驅動該第二多軸移動平台依該入射光軸向樞轉該第二試片，直到該強化散射光強度大於另一預設強度。
如請求項7所述之非接觸式雙平面定位裝置，其中該第三軸向不同於該第四軸向，該第三軸向、該第四軸向與該入射光軸向不共面。