分析设备、分析方法、干涉测量系统和存储介质技术方案

本发明专利技术涉及一种分析设备、分析方法、干涉测量系统和存储介质。该分析设备(200)包括：获取部(210)，用于从干涉测量设备获取基于具有多个不同波长的光的多个干涉图像；去除部(230)，用于通过去除多个干涉图像中的各像素的干涉信号中所包含的非干涉分量来输出干涉分量；转换部(240)，用于通过对干涉分量进行希尔伯特变换来生成分析信号；以及计算部(250)，用于基于干涉分量和分析信号，通过指定照射到参考面(132)和测量对象物体(10)的表面上的光的波长的相位梯度，来计算参考面(132)和测量对象物体(10)的表面之间的距离。

【技术实现步骤摘要】
分析设备、分析方法、干涉测量系统和存储介质
本专利技术涉及分析设备、分析方法、干涉测量系统和存储介质。
技术介绍
对半导体晶片和高精度反射镜等的表面几何形状的检查可能需要高精度，并且使用菲索(Fizeau)激光干涉仪或Twyman-Green干涉仪等来进行这样的检查。使用普通的单色激光器的干涉仪可以以纳米量级的精度对测量对象物体的表面上的凹凸的几何形状进行测量，但由于不能指定相序，因此不能测量包括1/4波长或更大波长的凹凸的几何形状。为了测量这样的包括1/4波长或更大波长的凹凸的几何形状，已知有用于扫描从光源输出的光的波长的波长扫描干涉仪(例如，参见非专利文献1：D.Malacara,“OpticalShopTesting3rded.”,Wiley-Interscience,2007和非专利文献2：G.Moschetti,et.al.,“Phaseandfringeorderdeterminationinwavelengthscanninginterferometry”,Opt.Express,24,#258089,2016)。
技术实现思路
专利技术要解决的问题已知在波长扫描干涉仪中，可以通过例如扩大扫描所用的光源的波长范围来提高高度分辨率。然而，当光源的波长范围扩大时，由于光源的光强度水平的波长依赖性、或者测量对象物体反射光的反射率的波长依赖性等，因此干涉光的光强度水平可能会波动，结果有时不能以高精度对测量对象物体进行测量。本专利技术关注于这些点，并且本专利技术的目的是即使在波长扫描干涉仪中光源的波长范围扩大到干涉光的光强度水平波动的程度，也能够以高精度对测量对象物体的凹凸进行测量。用于解决问题的方案本专利技术的第一方面提供一种分析设备，用于分析波长扫描型干涉测量设备所生成的干涉图像，所述干涉测量设备用于生成通过用具有多个不同波长的光照射参考面和测量对象物体的表面所反射的参考光和测量光的所述干涉图像，所述分析设备包括：获取部，用于从所述干涉测量设备获取基于具有所述多个不同波长的光的多个所述干涉图像；去除部，用于通过去除多个所述干涉图像中的各像素的干涉信号中所包含的非干涉分量，来输出干涉分量；转换部，用于通过对所述干涉分量进行希尔伯特变换，来生成分析信号；以及计算部，用于基于所述干涉分量和所述分析信号，通过指定照射到所述参考面和所述测量对象物体的表面上的光的波长的相位梯度，来计算所述参考面和所述测量对象物体的表面之间的距离。所述计算部可以包括：瞬时相位计算部，用于基于所述干涉分量和所述分析信号来计算所述干涉分量的瞬时相位；相位梯度计算部，用于基于所述瞬时相位来计算所述干涉信号的相位梯度；以及距离计算部，用于基于所述相位梯度，针对各像素来计算所述参考面和所述测量对象物体的表面之间的距离。所述相位梯度计算部可以在校准所述干涉测量设备的波长色散特性之后，计算所述干涉信号的所述相位梯度。在所述获取部所获取到的干涉图像是N×M个像素的图像数据Ii(xn,ym)的情况下，所述去除部可以将各像素的干涉信号定义为N×M个干涉信号S(i)n,m＝Ii(xn,ym)，假定所述干涉信号S(i)n,m通过以下的等式来表示：[等式1]并且如以下的等式计算所述干涉信号S(i)n,m中所包含的非干涉分量的影响被去除的干涉分量X(ki)n,m：[等式2]其中：i＝1,2,3,…,J，n＝1,2,3,…,N，并且m＝1,2,3,…,M，ki＝2π/λi，λi是测量光和参考光的波长，ki是波数，Ei(ki)是照射到所述测量对象物体上的光的振幅，r(k)是所述测量对象物体的振幅反射率，并且是由所述测量对象物体的表面上的与像素(xn,ym)相对应的位置(xn,ym)和所述参考面之间的光路长度所引起的相位差。所述转换部如以下的等式，可以通过对所述干涉分量X(ki)n,m进行所述希尔伯特变换来生成所述分析信号Y(k)n,m：[等式3]所述瞬时相位计算部如以下的等式，可以通过使用所述干涉分量X(ki)n,m和所述分析信号Y(k)n,m来计算所述干涉分量X(ki)n,m的瞬时相位θ(ki)n,m：[等式4]所述相位梯度计算部可以通过使用所述瞬时相位θ(ki)n,m，来计算作为所述干涉信号的恒定值的所述干涉信号的相位梯度dθ(ki)n,m/dki≈dθn,m/dk，所述距离计算部如以下的等式，可以通过使用所述相位梯度dθn,m/dk，针对各像素来计算所述参考面和所述测量对象物体的表面之间的距离Ln,m：[等式5]本专利技术的第二方面提供一种分析方法，用于分析波长扫描型干涉测量设备所生成的干涉图像，所述干涉测量设备用于生成通过用具有多个不同波长的光照射参考面和测量对象物体的表面所反射的参考光和测量光的所述干涉图像，所述分析方法包括以下步骤：从所述干涉测量设备获取基于具有所述多个不同波长的光的多个所述干涉图像；通过去除多个所述干涉图像中的各像素的干涉信号中所包含的非干涉分量，来输出干涉分量；通过对所述干涉分量进行希尔伯特变换，来生成分析信号；以及基于所述干涉分量和所述分析信号来计算所述参考面和所述测量对象物体的表面之间的距离。本专利技术的第三方面提供一种干涉测量系统，包括：波长扫描型干涉测量设备；以及根据第一方面的分析设备，用于分析所述干涉测量设备所拍摄到的多个所述干涉图像，其中，所述干涉测量设备包括：光源部，用于用具有多个不同波长的光照射所述测量对象物体的表面；所述参考面，其设置在具有所述多个不同波长的光的光轴上；以及摄像部，用于拍摄在所述参考面处反射的参考光和在所述测量对象物体的表面处反射的测量光的所述干涉图像。本专利技术的第四方面提供一种存储有程序的存储介质，所述程序在由计算机执行时，使得所述计算机用作根据第一方面的分析设备(200)。专利技术的效果根据本专利技术，即使在波长扫描干涉仪中光源的波长范围扩大到干涉光的光强度水平波动的程度，也可以以高精度对测量对象物体的凹凸进行测量。附图说明图1示出根据本实施例的干涉测量系统1000的结构示例以及测量对象物体10。图2示出根据本实施例的分析设备200的结构示例。图3示出根据本实施例的分析设备200的操作流程的示例。图4示出根据本实施例的转换部240转换得到的分析信号的示例。图5示出根据本实施例的相位梯度计算部254所计算出的相对于波数的相位的示例。附图标记说明10测量对象物体110光源部120光学系统122放大透镜124准直透镜126分束器128成像透镜130参考物体132参考面140摄像部150控制部200分析设备210获取部220存储部230去除部240转换部250计算部252瞬时相位计算部254相位梯度计算部256距离计算部...

【技术保护点】
1.一种分析设备，用于分析波长扫描型干涉测量设备所生成的干涉图像，所述干涉测量设备用于生成通过用具有多个不同波长的光照射参考面和测量对象物体的表面所反射的参考光和测量光的所述干涉图像，所述分析设备包括：/n获取部，用于从所述干涉测量设备获取基于具有所述多个不同波长的光的多个所述干涉图像；/n去除部，用于通过去除多个所述干涉图像中的各像素的干涉信号中所包含的非干涉分量，来输出干涉分量；/n转换部，用于通过对所述干涉分量进行希尔伯特变换，来生成分析信号；以及/n计算部，用于基于所述干涉分量和所述分析信号，通过指定照射到所述参考面和所述测量对象物体的表面上的光的波长的相位梯度，来计算所述参考面和所述测量对象物体的表面之间的距离。/n

【技术特征摘要】
20191008 JP 2019-1853301.一种分析设备，用于分析波长扫描型干涉测量设备所生成的干涉图像，所述干涉测量设备用于生成通过用具有多个不同波长的光照射参考面和测量对象物体的表面所反射的参考光和测量光的所述干涉图像，所述分析设备包括：
获取部，用于从所述干涉测量设备获取基于具有所述多个不同波长的光的多个所述干涉图像；
去除部，用于通过去除多个所述干涉图像中的各像素的干涉信号中所包含的非干涉分量，来输出干涉分量；
转换部，用于通过对所述干涉分量进行希尔伯特变换，来生成分析信号；以及
计算部，用于基于所述干涉分量和所述分析信号，通过指定照射到所述参考面和所述测量对象物体的表面上的光的波长的相位梯度，来计算所述参考面和所述测量对象物体的表面之间的距离。


2.根据权利要求1所述的分析设备，其中，
所述计算部包括：
瞬时相位计算部，用于基于所述干涉分量和所述分析信号来计算所述干涉分量的瞬时相位；
相位梯度计算部，用于基于所述瞬时相位来计算所述干涉信号的相位梯度；以及
距离计算部，用于基于所述相位梯度，针对各像素来计算所述参考面和所述测量对象物体的表面之间的距离。


3.根据权利要求2所述的分析设备，其中，
所述相位梯度计算部在校准所述干涉测量设备的波长色散特性之后，计算所述干涉信号的所述相位梯度。


4.根据权利要求2所述的分析设备，其中，
在所述获取部所获取到的干涉图像是N×M个像素的图像数据Ii(xn,ym)的情况下，
所述去除部将各像素的干涉信号定义为N×M个干涉信号S(i)n,m＝Ii(xn,ym)，假定所述干涉信号S(i)n,m通过以下的等式来表示：
[等式1]



并且如以下的等式计算所述干涉信号S(i)n,m中所包含的非干涉分量的影响被去除的干涉分量X(ki)n,m：
[等式2]



其中：i＝1,2,3,…,J，n＝1,2,3,…,N，并且m＝1,2,3,…,M，ki＝2π/λi，λi是测量光和参考光的波长，ki是波数，Ei(ki)是照射到所述测量对象物体上的光的振幅，r(k)是所述测量对象物体的振幅反射率，并且是由所述测量对象物体的表面上的与像素(xn,ym)相对应的位置(xn,ym)和所述参考面之间的光路...

【专利技术属性】
技术研发人员：松浦心平，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：日本;JP