專利名稱：形貌測(cè)量方法及其測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種形貌測(cè)量方法(Surface Profile Measuring Method)及其測(cè)量裝置，尤其是一種透過(guò)使用寬頻光源，以非接觸的方式進(jìn)行的形貌測(cè)量方法及其測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
利用白光干涉(white light interferometry)的特性，以非接觸方式對(duì)物體表面形貌進(jìn)行測(cè)量的形貌測(cè)量裝置，是廣泛應(yīng)用于對(duì)精密度有高度要求的產(chǎn)品，諸如半導(dǎo)體晶片、液晶顯示器的玻璃面板等。
請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，是一典型非接觸式形貌測(cè)量裝置的示意圖。如圖中所示，此形貌測(cè)量裝置具有一寬頻光源10、一準(zhǔn)直透鏡(collimation lens)20、一45度分光鏡(Splitter)30、一成像目鏡40、一影像感測(cè)裝置50、一干涉顯微物鏡組60、一掃描平臺(tái)70與一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)80。寬頻光源10所提供的光線，透過(guò)準(zhǔn)直透鏡20形成平行光，投射至45度分光鏡30。此平行光是受到45度分光鏡30的反射，照射至干涉顯微物鏡組60。
干涉顯微物鏡組60是位于掃描平臺(tái)70的上方，并且，對(duì)準(zhǔn)掃描平臺(tái)70所承載的待測(cè)物體90的表面。此干涉顯微物鏡組60具有一顯微物鏡62、一反射鏡64與一分光鏡(beam splitter)66。其中，顯微物鏡62是位于反射鏡64的上方，而反射鏡64是位于分光鏡66的上方。來(lái)自45度分光鏡30的光線，透過(guò)顯微物鏡62，照射至分光鏡66，而被分光鏡66分成兩道光線。其中一道光線是照射至反射鏡64，而另一道光線則是照射至待測(cè)物體90表面。
此二道光線分別經(jīng)由反射鏡64與待測(cè)物體90表面反射后，投射回分光鏡66再度重合。值得注意的是，由于此二道光線行經(jīng)距離的差異(即此二道光線的光程差(Optical Path Difference，OPD))，將在重合后的光線內(nèi)產(chǎn)生干涉效果。而此光線再向上投射，經(jīng)過(guò)顯微物鏡62與45度分光鏡30，最后，透過(guò)成像目鏡40聚焦于影像感測(cè)裝置50。
前述二道光線的光程差的大小，是受到干涉顯微物鏡組60與掃描平臺(tái)70的距離的影響。因此，通過(guò)改變干涉顯微物鏡組60或是掃描平臺(tái)70的垂直位置，即可改變光程差的大小，而使影像感測(cè)裝置50接收到一系列具有不同光程差的干涉影像。透過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)80分析，計(jì)算此一系列干涉影像中，各個(gè)像素位置在不同的干涉影像中的光強(qiáng)度，即可形成如圖2的干涉圖譜。此干涉圖譜是一理想的干涉圖譜，透過(guò)計(jì)算此干涉圖譜中的波包的峰值，即可推導(dǎo)出零光程差的位置，以確認(rèn)此像素位置所對(duì)應(yīng)的高度。以同樣的方式，計(jì)算其它像素位置所對(duì)應(yīng)的高度，即可得到此待測(cè)物體90的表面形貌。
基本上，計(jì)算干涉圖譜的波形峰值的方法大致可分為兩類一是相移法(phase shifting interferometry，PSI)，一是垂直掃描干涉法(verticalscanning interferometry，VSI)。
相移法是利用干涉圖譜的規(guī)律的頻率相位變化，透過(guò)擷取相位信息、解相位與相位重建等步驟，計(jì)算干涉圖譜實(shí)際上的峰值的位置，以計(jì)算出物體的表面形貌。值得注意的是，相移法是適用于表面平滑的待測(cè)物體，一旦待測(cè)物體表面有較大的高度差(所形成的干涉影像中，相鄰二像素高度差大于光波長(zhǎng)的四分之一)，相移法便無(wú)法正確求得物體的表面形貌。
垂直掃描干涉法是利用干涉圖譜對(duì)稱于零光程差處，以及干涉圖譜在零光程差處的光強(qiáng)度最大的特性，分析干涉圖譜，找出零光程差的位置，并藉以計(jì)算物體的表面形貌。值得注意的是，垂直掃描干涉法雖然并不受到待測(cè)物體表面的高度差的限制，但是，在測(cè)量的精確度上，卻不及相移法。以下系列舉一些用以估算零光程差位置的技術(shù)。
美國(guó)專利案第5633715號(hào)是使用質(zhì)心法(Centroid Approach)，以干涉圖譜的質(zhì)心位置為零光程差的位置，藉以計(jì)算出待測(cè)表面的垂直高度。此方法雖然具有速度快的優(yōu)點(diǎn)，但是，若是干涉圖譜在波包處的干涉條紋不對(duì)稱，則以質(zhì)心法計(jì)算的質(zhì)心位置，必然與零光程差的位置有明顯的誤差產(chǎn)生。此外，不可避免的，在以質(zhì)心法計(jì)算質(zhì)心位置的過(guò)程中，亦將干涉圖譜內(nèi)的噪聲一并計(jì)算進(jìn)去。因此，在系統(tǒng)噪聲比較大或是干涉圖譜的垂直掃描范圍較大(通常是使用于表面高度的范圍較大的待測(cè)物體)的情況下，此方法的量測(cè)誤差將更形明顯。
美國(guó)專利案第5133601號(hào)的方法在形成干涉圖譜的過(guò)程中，是以相位差為90度的掃描步幅進(jìn)行垂直掃描，以獲得干涉圖譜。隨后，再利用干涉圖譜在零光程差處，其干涉條紋的光強(qiáng)度對(duì)比最大的特性，以干涉圖譜上，連續(xù)三點(diǎn)或五點(diǎn)的光強(qiáng)度數(shù)據(jù)，求取其光強(qiáng)度對(duì)比，以尋找干涉條紋光強(qiáng)度對(duì)比最大處(亦即尋找零階干涉條紋(central fringe))。接下來(lái)，再以相位補(bǔ)償?shù)姆绞?，在此尋得的零階干涉條紋上，精確求取零光程差的位置。
基本上，此方法具有下列缺點(diǎn)一、條紋對(duì)比的計(jì)算量龐大，需要耗費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間；二、此方法對(duì)于噪聲的抵抗能力不佳，一旦在零階干涉條紋附近有明顯的噪聲，所求得光強(qiáng)度對(duì)比最大的干涉條紋偏離零階干涉條紋，則后續(xù)計(jì)算所獲得的零光程差位置，將與實(shí)際上的零光程差位置有360度相位差的整數(shù)倍的差異。
美國(guó)專利案第5398113號(hào)的方法是利用傅利葉轉(zhuǎn)換(Fourier analysis)等頻域轉(zhuǎn)換方式，將垂直掃描所獲得的干涉信息轉(zhuǎn)移至頻率域(frequencydomain)做一系列處理，再搭配最小平方逼近法(least square fitting)推算零光程差位置。值得注意的是，此方法雖然可以精確計(jì)算出待測(cè)物體的表面形貌，但是，頻域轉(zhuǎn)換與最小平方逼近法所產(chǎn)生的資料量卻非常龐大，而需要耗費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間。
如前所述，公知方法在估算零光程差的過(guò)程，或是無(wú)法有效排除噪聲的影響，而容易產(chǎn)生誤差，或是在計(jì)算過(guò)程中產(chǎn)生龐大的資料量，而耗費(fèi)大量的時(shí)間，而無(wú)法同時(shí)兼顧量測(cè)的精確度與運(yùn)算的速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種形貌量測(cè)方法，可以有效降低干涉圖譜內(nèi)的噪聲的影響。
本發(fā)明的另一目的，是提供一種形貌量測(cè)方法，在顧及量測(cè)精確度的前提，同時(shí)顧及運(yùn)算速度的需求。
本發(fā)明所提供的形貌測(cè)量方法(surface profile measuring method)，是用以準(zhǔn)確且快速地在干涉圖譜中，確認(rèn)零光程差的位置。首先，掃描此干涉圖譜，找出對(duì)應(yīng)于最大光強(qiáng)度的第一干涉條紋。然后，于第一干涉條紋及其附近的干涉條紋中，找出一第二干涉條紋，使干涉圖譜相對(duì)于此第二干涉條紋具有最佳對(duì)稱性。隨后，在此第二干涉條紋上，利用相位補(bǔ)償法，找出第二干涉條紋的波峰所對(duì)應(yīng)的高度值。
依據(jù)前述的形貌量測(cè)方法，本發(fā)明一并提供一種形貌測(cè)量裝置。此形貌測(cè)量裝置具有一寬頻光源、一分光鏡、一位移模塊、一影像感測(cè)模塊、一取樣模塊、一圖譜掃描模塊、一對(duì)稱性判斷模塊與一計(jì)算模塊。其中，寬頻光源是產(chǎn)生一寬頻光。分光鏡是將此寬頻光分束，分別照射至待測(cè)物體表面與一參考面。位移模塊是可以一定的步幅，改變待測(cè)物體表面與分光鏡之間隔距離。影像感測(cè)模塊是用以收集寬頻光經(jīng)待測(cè)物體表面與參考面反射而形成的干涉影像。并且，經(jīng)此影像感測(cè)模塊所獲取的干涉影像中的各個(gè)像素，是分別對(duì)應(yīng)于待測(cè)物體表面的各個(gè)特定位置。取樣模塊是用以獲取前述各個(gè)像素的強(qiáng)度值。并且，隨著位移模塊改變待測(cè)物體表面與分光鏡之間隔距離，取樣模塊是對(duì)待測(cè)物體表面的各個(gè)特定位置，分別形成一高度值對(duì)應(yīng)于影像強(qiáng)度的干涉圖譜。
圖譜掃描模塊是掃描干涉圖譜，以找出對(duì)應(yīng)于最大光強(qiáng)度的干涉條紋的第一資料點(diǎn)。對(duì)稱性判斷模塊，是于此第一資料點(diǎn)及其外圍一定范圍內(nèi)的資料點(diǎn)中，找出可以使干涉圖譜具有最佳對(duì)稱性的第二資料點(diǎn)。計(jì)算模塊是依據(jù)第二數(shù)據(jù)點(diǎn)及其鄰近的資料點(diǎn)，找出第二資料點(diǎn)所座落的干涉條紋的波峰于干涉圖譜上所對(duì)應(yīng)的高度值。
關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。


圖1是一典型形貌測(cè)量裝置的示意圖。
圖2是一理想上的干涉圖譜。
圖3是本發(fā)明的形貌測(cè)量方法(surface profile measuring method)一較佳實(shí)施例的流程圖。
圖3A是顯示圖3的步驟B中，于干涉圖譜中選取第一資料點(diǎn)。
圖3B是顯示圖3的步驟C中，所選取的第一資料點(diǎn)及其鄰近的待測(cè)資料點(diǎn)。
圖3C是顯示圖3的步驟C中，估算干涉圖譜的對(duì)稱性的方法。
圖3D是顯示圖3的步驟D中，于零階條紋上，估算零光程差位置的示意圖。
圖4是本發(fā)明的形貌測(cè)量裝置一較佳實(shí)施例的示意圖。
符號(hào)說(shuō)明寬頻光源10準(zhǔn)直透鏡2045度分光鏡30成像目鏡40干涉顯微物鏡組60掃描平臺(tái)70計(jì)算機(jī)系統(tǒng)80影像感測(cè)模塊50取樣模塊100圖譜掃描模塊120對(duì)稱性判斷模塊140
計(jì)算模塊160。
位移模塊180具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，是本發(fā)明的形貌測(cè)量方法(surface profile measuringmethod)一較佳實(shí)施例的流程圖。于步驟A中，同時(shí)請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，寬頻光(例如白光)是透過(guò)一分光鏡66的分束，分別照射一待測(cè)物體表面與一參考面，同時(shí)以一固定步幅，調(diào)整待測(cè)物體表面與分光鏡的距離，而產(chǎn)生一高度值對(duì)應(yīng)于光強(qiáng)度的干涉圖譜(如圖2所示)。
接下來(lái)，于步驟B中，掃描此干涉圖譜，找出對(duì)應(yīng)于最大光強(qiáng)度的第一資料點(diǎn)P1。同時(shí)請(qǐng)參照?qǐng)D3A所示，經(jīng)由尋找此最大光強(qiáng)度的第一數(shù)據(jù)P1點(diǎn)的位置，即可大致確認(rèn)在干涉圖譜中，對(duì)應(yīng)于最大光強(qiáng)度的第一干涉條紋。
然后，于步驟C中，同時(shí)請(qǐng)參照?qǐng)D3B所示，在第一資料點(diǎn)P1及其附近預(yù)定數(shù)量的資料點(diǎn)Pn1，Pn2中，找出一第二資料點(diǎn)，使干涉圖譜相對(duì)于此第二資料點(diǎn)具有最佳的對(duì)稱性。
在選取資料點(diǎn)的過(guò)程中，是以第一資料點(diǎn)P1為基準(zhǔn)，并以一定間隔t于第一資料點(diǎn)P1周邊一定范圍內(nèi)的資料點(diǎn)中，選取多個(gè)待測(cè)資料點(diǎn)Pn1，Pn2。值得注意的是，此間隔的大小，是足以使第一資料點(diǎn)P1與各個(gè)待測(cè)資料點(diǎn)Pn1，Pn2，分別位于不同的干涉條紋上。同時(shí)，各個(gè)待測(cè)資料點(diǎn)Pn1，Pn2最好是其所座落的干涉條紋上，具有最大光強(qiáng)度的資料點(diǎn)。就一較佳實(shí)施例而言，此間隔t的大小是相當(dāng)于干涉圖譜上三百六十度相位差的距離。
隨后，就第一資料點(diǎn)P1與選取的待測(cè)資料點(diǎn)Pn1，Pn2，分別設(shè)定為中心Pc，來(lái)計(jì)算干涉圖譜的對(duì)稱性。如圖3C所示，此在計(jì)算干涉圖譜的對(duì)稱性的步驟，是就干涉圖譜于中心Pc左右兩側(cè)一定范圍d內(nèi)的起伏變化，分別加總。也就是說(shuō)，就此中心Pc兩側(cè)一定范圍d內(nèi)，所有相鄰資料點(diǎn)的光強(qiáng)度差值的絕對(duì)值，分別加總。然后，將左右兩側(cè)加總后的數(shù)值相減，以判斷對(duì)稱性。值得注意的是，此范圍d的大小必須足以涵蓋干涉圖譜中的整個(gè)波包的寬度。
透過(guò)比較以不同的資料點(diǎn)P1，Pn1，Pn2為中心所計(jì)算的相減后的數(shù)值，所得數(shù)值最小者所對(duì)應(yīng)的資料點(diǎn)，即是使干涉條紋具有最佳對(duì)稱性的第二資料點(diǎn)P2。
由此觀之，前述步驟C也可說(shuō)是在圖3A的第一干涉條紋及其附近的干涉條紋中，找出一第二干涉條紋(對(duì)應(yīng)于前述第二資料點(diǎn)P2)，可以使干涉圖譜相對(duì)于此第二干涉條紋具有最佳對(duì)稱性，而此第二干涉條紋即是零階的干涉條紋。
值得注意的是，前述步驟C的選取資料點(diǎn)的方式，會(huì)受到步驟A中所形成的干涉圖譜，其取樣密度的影響。而此取樣密度是受到固定步幅的大小所決定。就一較佳實(shí)施例而言，當(dāng)固定步幅的大小是相當(dāng)于干涉圖譜上九十度相位差的距離，步驟C所選取的各個(gè)待測(cè)資料點(diǎn)是分別與第一資料點(diǎn)間隔四個(gè)固定步幅的距離或其整數(shù)倍。
隨后，于步驟D中，并請(qǐng)參照?qǐng)D3D所示，依據(jù)第二資料點(diǎn)P2及其鄰近的資料點(diǎn)Pm1，Pm2，Pm3，Pm4，以相位補(bǔ)償法，找出零階干涉條紋的波峰于干涉圖譜上所對(duì)應(yīng)的高度值，亦即零光程差的位置。
值得注意的是，步驟D的選取資料點(diǎn)的方式，亦會(huì)受到步驟A中所形成的干涉圖譜，其取樣密度的影響。就一較佳實(shí)施例而言，當(dāng)固定步幅的大小是相當(dāng)于干涉圖譜上九十度相位差的距離，在步驟D中，是依據(jù)第二資料點(diǎn)P2及其最近四個(gè)資料點(diǎn)Pm1，Pm2，Pm3，Pm4的資料(如圖3D所示)，以下列方程式(1)進(jìn)行相位補(bǔ)償，以計(jì)算第二資料點(diǎn)P2與實(shí)際上零光程差位置的相位差Φ。
方程式(1)Φ＝tan-1(2(Ipm2-Ipm3)/(2Ipc-Ipm1-Ipm4)。
其中，Ipm1、Ipm2、Ipm3與Ipm4分別是第二資料點(diǎn)P2周圍最近四個(gè)資料點(diǎn)Pm1，Pm2，Pm3，Pm4所對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)度值；而Ipc則是第二資料點(diǎn)P2所對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)度值。
然后，將此相位差Φ，換算為高度值的差距Δh＝Φλ/4π...方程式(2)。由此，即可估算出實(shí)際上零光程差位置，所對(duì)應(yīng)的高度值h0＝hp2+Δh...方程式(3)。其中，hp2是指第二資料點(diǎn)P2所對(duì)應(yīng)的高度值。
請(qǐng)參照?qǐng)D4所示，是本發(fā)明的形貌測(cè)量裝置一較佳實(shí)施例的示意圖。如圖中所示，此形貌測(cè)量裝置具有一寬頻光源10、一準(zhǔn)直透鏡(collimationlens)20、一45度分光鏡(Splitter)30、一成像目鏡40、一干涉顯微物鏡組60、一掃描平臺(tái)70、一位移模塊180、一影像感測(cè)模塊50、一取樣模塊100、一圖譜掃描模塊120、一對(duì)稱性判斷模塊140與一計(jì)算模塊160。
寬頻光源10所提供的光線是透過(guò)準(zhǔn)直透鏡20，形成平行光照射至45度分光鏡30。此平行光受到45度分光鏡30的反射，照射至干涉顯微物鏡組60。干涉顯微物鏡組60是位于掃描平臺(tái)70上方，并且，對(duì)準(zhǔn)置放于掃描平臺(tái)70上方的待測(cè)物體90的表面。此干涉顯微物鏡組60具有一顯微物鏡62、一反射鏡64與一分光鏡(beam splitter)66。來(lái)自45度分光鏡30的光線，是透過(guò)顯微物鏡62，照射至分光鏡66而被分束成兩道光線。此二道光線分別經(jīng)由反射鏡64與待測(cè)物體的表面90反射后，投射回分光鏡66再度重合而產(chǎn)生干涉。干涉后的光線向上投射，依序經(jīng)過(guò)顯微物鏡62與45度分光鏡30，并透過(guò)成像目鏡40聚焦于影像感測(cè)裝置50。
位移模塊180是可以一定的步幅，改變待測(cè)物體90表面與分光鏡66的間隔距離，以調(diào)整前述二道光線的光程差的大小，藉此，影像感測(cè)裝置50即可攫取一系列具有不同光程差的干涉影像。此影像感測(cè)模塊50所攫取的干涉影像中，各個(gè)像素是分別對(duì)應(yīng)至待測(cè)物體90表面的不同位置。
取樣模塊100是用以獲取前述各個(gè)像素的強(qiáng)度值。并且，隨著待測(cè)物體90表面與反射鏡表面(可視為一參考面)之間隔距離的改變，取樣模塊100是對(duì)于待測(cè)物體表面的不同位置(即對(duì)于干涉影像的各個(gè)像素)，分別形成一高度值對(duì)應(yīng)于影像強(qiáng)度的干涉圖譜。
同時(shí)請(qǐng)參照?qǐng)D3A所示，圖譜掃描模塊120是用以掃描此干涉圖譜，找出對(duì)應(yīng)于最大光強(qiáng)度的干涉條紋的第一資料點(diǎn)P1。同時(shí)請(qǐng)參照第三B與C圖所示，對(duì)稱性判斷模塊140是依據(jù)前述圖譜掃描模塊120所獲取的第一數(shù)據(jù)點(diǎn)P1，于此第一資料點(diǎn)P1及其附近的資料點(diǎn)Pn1，Pn2中，找出可以使干涉圖譜具有最佳對(duì)稱性的第二資料點(diǎn)P2。同時(shí)請(qǐng)參照?qǐng)D3D所示，計(jì)算模塊160是依據(jù)對(duì)稱性判斷模塊140所獲取的第二資料點(diǎn)P2，藉以在第二資料點(diǎn)P2及其鄰近的資料點(diǎn)Pm1，Pm2，Pm3，Pm4，找出第二資料點(diǎn)P2所座落的零階干涉條紋的波峰，于干涉圖譜上所對(duì)應(yīng)的高度值。
就步驟B而言，本發(fā)明是直接在干涉圖譜中，找出光強(qiáng)度最大的第一資料點(diǎn)P1。此計(jì)算過(guò)程僅涉及簡(jiǎn)單的比對(duì)，而不需耗費(fèi)過(guò)大的計(jì)算時(shí)間。其次，就一般的干涉圖譜而言，除非是涉及暗點(diǎn)，干涉圖譜中光強(qiáng)度最大值都非常接近零階條紋的位置。因此，由步驟B所獲得的第一資料點(diǎn)P1當(dāng)不致于與零階條紋的位置有太大的偏離。
透過(guò)步驟B約略確認(rèn)零階條紋的位置后，于步驟C中，本發(fā)明利用波包的對(duì)稱性，找出一使干涉圖譜具有最佳對(duì)稱性的第二資料點(diǎn)P2，以確認(rèn)確切的零階條紋處?；旧?，在干涉圖譜中，白光干涉所形成的波包的寬度通常不會(huì)太大。而如圖3C所示，在對(duì)稱性的判斷過(guò)程中，僅涉及簡(jiǎn)單的加減計(jì)算，可以維持理想的計(jì)算速度。又，本發(fā)明利用對(duì)稱性求取確切的零階條紋的位置，亦可以避免噪聲對(duì)于計(jì)算準(zhǔn)確性的影響(噪聲對(duì)于零階條紋左右兩側(cè)的干涉圖譜通常有相似的影響，而于此計(jì)算過(guò)程中是相互抵銷)。
在步驟D中，本發(fā)明是就步驟C所獲致的零階條紋，以相位補(bǔ)償?shù)姆椒ㄇ笕〈_切的零光程差位置。值得注意的是，透過(guò)相位補(bǔ)償?shù)姆绞剿@得的零光程差位置，其精確度是可與公知相移算法相比擬。又，由于本發(fā)明于步驟B與C中，即已確認(rèn)零階條紋的位置，因此，不會(huì)面臨公知相移算法無(wú)法應(yīng)用于較大高度差的缺點(diǎn)，同時(shí)，亦可以節(jié)省公知相移算法于相位重建所需花費(fèi)的時(shí)間。
以上所述是利用較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明的范圍，而且熟知此類技藝人士皆能明了，適當(dāng)而作些微的改變及調(diào)整，仍將不失本發(fā)明的要義所在，亦不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種形貌測(cè)量方法，以一寬頻光源經(jīng)一分光鏡分束后，分別照射一物體表面與一參考面，并以一定步幅，改變?cè)撐矬w表面與該分光鏡的距離，以產(chǎn)生一高度值對(duì)應(yīng)于光強(qiáng)度的干涉圖譜，該形貌測(cè)量方法至少包括下列步驟掃描該干涉圖譜，找出對(duì)應(yīng)于最大光強(qiáng)度的第一資料點(diǎn)；于該第一資料點(diǎn)及其周邊一定范圍內(nèi)的資料點(diǎn)中，找出一第二資料點(diǎn)，使該干涉圖譜相對(duì)于該第二資料點(diǎn)具有最佳對(duì)稱性；以及依據(jù)該第二資料點(diǎn)及其鄰近的資料點(diǎn)，找出該第二資料點(diǎn)所座落的干涉條紋的波峰，于該干涉圖譜上所對(duì)應(yīng)的高度值。
2.如權(quán)利要求1所述的形貌測(cè)量方法，其中，在找出使該干涉圖譜具有最佳對(duì)稱性的第二資料點(diǎn)的步驟中，包括以該第一資料點(diǎn)為基準(zhǔn)，并以一定間隔，于該第一資料點(diǎn)附近選取多個(gè)待測(cè)資料點(diǎn)，該第一資料點(diǎn)與所述的待測(cè)資料點(diǎn)是分別對(duì)應(yīng)至不同的干涉條紋以及分別計(jì)算以該第一資料點(diǎn)與所述的待測(cè)資料點(diǎn)為中心時(shí)，該干涉圖譜的對(duì)稱性。
3.如權(quán)利要求2所述的形貌測(cè)量方法，其中，計(jì)算該干涉圖譜的對(duì)稱性的步驟，包括將該干涉圖譜對(duì)應(yīng)于該中心左右兩側(cè)一定范圍內(nèi)的起伏變化分別加總；以及將該加總后的數(shù)值相減，相減后所得數(shù)值最小者所對(duì)應(yīng)的資料點(diǎn)，即具有最佳對(duì)稱性。
4.如權(quán)利要求2所述的形貌測(cè)量方法，其中，該一定間隔的大小是相當(dāng)于該干涉圖譜上三百六十度相位差的距離。
5.如權(quán)利要求2所述的形貌測(cè)量方法，其中，所述的待測(cè)資料點(diǎn)是分別與該第一資料點(diǎn)間隔四個(gè)固定步幅的距離或其整數(shù)倍。
6.如權(quán)利要求1所述的形貌測(cè)量方法，其中，該固定步幅的大小是相當(dāng)于該干涉圖譜上九十度相位差的距離。
7.如權(quán)利要求1所述的形貌測(cè)量方法，其中，找出該第二資料點(diǎn)座落的干涉條紋的波峰的步驟中，是利用相位補(bǔ)償法，依據(jù)該第二資料點(diǎn)及其最近四個(gè)資料點(diǎn)的資料計(jì)算該波峰所對(duì)應(yīng)的高度值。
8.一種形貌測(cè)量裝置，包括一寬頻光源，產(chǎn)生一寬頻光；一分光鏡，將該寬頻光分束，以分別照射至一物體表面與一參考面；一位移裝置，可以一定的步幅，改變?cè)撐矬w表面與該分光鏡之間隔距離；一影像感測(cè)裝置，收集該寬頻光經(jīng)由該物體表面與該參考面反射而形成的干涉影像，該干涉影像中各個(gè)像素是分別對(duì)應(yīng)于該物體表面的各個(gè)特定位置；一取樣裝置，用以獲取該干涉影像中各個(gè)像素的強(qiáng)度，并且，隨著該物體表面與該分光鏡之間隔距離的改變，對(duì)該物體表面的各個(gè)特定位置，分別形成一高度位置對(duì)應(yīng)于影像強(qiáng)度的干涉圖譜；一圖譜掃描裝置，掃描該干涉圖譜，找出對(duì)應(yīng)于最大光強(qiáng)度的干涉條紋的第一資料點(diǎn)；一對(duì)稱性判斷裝置，于該第一資料點(diǎn)及其外圍一定范圍內(nèi)的資料點(diǎn)中，找出使該干涉圖譜具有最佳對(duì)稱性的第二資料點(diǎn)；以及一計(jì)算裝置，依據(jù)該第二資料點(diǎn)及其鄰近的資料點(diǎn)，找出該第二資料點(diǎn)所座落的干涉條紋的波峰，于該干涉圖譜上所對(duì)應(yīng)的高度值。
9.如權(quán)利要求8所述的形貌測(cè)量裝置，其中，該對(duì)稱性判斷裝置是以該第一資料點(diǎn)為基準(zhǔn)，并以一定間隔，于該第一資料點(diǎn)附近選取多個(gè)與該第一資料點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)至不同的干涉條紋的待測(cè)資料點(diǎn)，并且分別將該干涉圖譜對(duì)應(yīng)于該第一資料點(diǎn)或所述的待測(cè)資料點(diǎn)左右兩側(cè)一定范圍內(nèi)的起伏變化分別加總，并將該加總后的數(shù)值相減，相減后所得數(shù)值最小者所對(duì)應(yīng)的資料點(diǎn)即為該第二資料點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的形貌測(cè)量裝置，其中，該一定間隔的大小是使該干涉影像產(chǎn)生三百六十度相位差的距離。
11.如權(quán)利要求9所述的形貌測(cè)量裝置，其中，該一定步幅的大小是使該干涉影像產(chǎn)生九十度相位差的距離，而所述的待測(cè)資料點(diǎn)是分別與該第一資料點(diǎn)間隔四個(gè)一定步幅的距離或其整數(shù)倍。
12.如權(quán)利要求8所述的形貌測(cè)量裝置，其中，該計(jì)算裝置是依據(jù)該第二資料點(diǎn)及其最近數(shù)個(gè)資料點(diǎn)的資料，利用相位補(bǔ)償法，找出該第二資料點(diǎn)所座落的干涉條紋的波峰，于該干涉圖譜上所對(duì)應(yīng)的高度值。
全文摘要
一種形貌測(cè)量方法(surface profile measuringmethod)，是以一寬頻光源經(jīng)分光鏡分束后，分別照射待測(cè)物體表面與一參考面，由兩個(gè)表面的反射光產(chǎn)生干涉，以一固定步幅，改變物體表面與分光鏡的距離，產(chǎn)生一高度值對(duì)應(yīng)于光強(qiáng)度的干涉圖譜。接下來(lái)，掃描此干涉圖譜，找出對(duì)應(yīng)于最大光強(qiáng)度的第一干涉條紋。然后，于第一干涉條紋及其附近的干涉條紋中，使用干涉圖譜對(duì)稱性原則，找出對(duì)稱性最佳的一第二干涉條紋。隨后，在此第二干涉條紋上，利用相位補(bǔ)償法，計(jì)算出第二干涉條紋的波峰所對(duì)應(yīng)的零光程差處，即為待測(cè)物體表面的高度值。
文檔編號(hào)G01B9/04GK1952594SQ20051011433
公開(kāi)日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月20日
發(fā)明者張宏彰, 林耀明 申請(qǐng)人:致茂電子股份有限公司