表面成型设备和获得数据方法,数据处理设备及其相关器技术

技术编号:2860896 阅读:195 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
沿采样路径(SP)朝向样品表面(7)并且沿参考路径(RP)朝向参考表(6)引导来自于宽带源的光线,如此使得样品表面区域反射的光线与参考表面反射的光线相干涉。移动器(11)在样品表面(7)和参考表面(6)之间沿扫描路径实现相对移动。检测器(10)以一定间隔感测光强以便提供一系列强度值,其表示样品表面区域产生的干涉条纹。数据处理器具有当前处理部件(34a;340),用于在测量操作期间当接收装置接收到强度值时对强度值执行处理,以便产生表明相干峰值位置的数据,以及后续处理部件(34b;350),在完成测量操作之后,使用由并行部件产生的数据来获得表明表面区域高度的数据。其中一个处理部件具有相关器(44;440),用于将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,以便提供相关数据来识别相干峰值的位置。所述后续处理部件具有表面形貌确定器(35;350),用于根据相干峰值位置数据来确定样品表面区域的高度。(*该技术在2023年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种表面成型设备,具体来讲涉及使用干涉测量技术来确定表面轮廓数据的表面成型设备。如Byron S.Lee以及Timothy C Strand于1990年9月10日,刊登于Applied Optics Volume 29的第26期、第3784到3788页、题目为“Profilometry with a Coherence scanning Microscope”的论文中论述的那样,随着制造容许公差的降低,对用于改善横向以及垂直分辨率的光学计量技术需要进一步的提高。常规的单色干涉测量表面成型设备在纳米尺度范围提供优良的垂直分辨率,但是相位混淆使测量范围限制在少于2π的相位移位。已经提出了多种技术来扩展此测量范围,例如包括相位展开、外差干涉测量学以及多波长干涉测量学。然而,如果不允许出现相位混淆误差的话,那么相位展开通常需要平滑连续测量表面。外差干涉测量学涉及以两个独立频率的混合光束,并且使用作为结果产生的差频用于干涉测量学测量。外差干涉测量学具有基于差频波长的非模糊测距范围,因此该范围受制于所使用的两个频率所能接近的程度。多波长干涉测量学使用不同的波长产生至少两个不同的干涉测量轮廓,并且此外,非模糊测距范围也取决于所使用的至少两个波长之间的频率差值的波长。正如Lee和Strand在论文中论述的那样,可以通过利用相干扫描或者宽带扫描干涉测量学来解决这些问题,其可以很容易提供好于几百微米的实际测量范围。相干扫描或者宽带扫描干涉测量学使用诸如迈克尔逊干涉仪的标准干涉仪以及诸如石英卤灯的宽带立体非相干光源。通常,但并非必须,宽带光源采用白光光源。将待确定轮廓的样品表面之一以及干涉仪的参考镜相对于彼此移动,其中所述干涉仪的参考镜沿扫描路径相对于另一个移动,以便改变相对路径长度,并且诸如CCD摄像机的二维图像传感器用于感测由此形成的干涉图案,所述干涉图案随着样品表面和参考镜相向移动而改变。每个传感元件或者图像象素传感器,感测相应区域的干涉图案部分、或者样品表面的表面象素,因为样品表面和参考镜相对于彼此移动,故而传感元素接收到的量或者光强将依照干涉条纹的变化而改变。从样品表面区域接收的光强,根据从参考镜到传感表面的光路之间的路径长度差依照振幅来增减,并且在零程差的位置处将具有相干峰值或者极值(最大或者最小振幅)。表面的不同区域具有不同相对高度,那么那些不同的区域沿所述扫描路径在不同的位置将具有相干峰值。据此,相干峰值的相对位置可用于提供表面轮廓数据,也就是表示样品表面不同区域的相对高度的数据。在一方面中,本专利技术提供了一种表面成型设备,具有宽带扫描干涉仪和数据处理器,用于探头扫过时的样品表面区域生成的干涉条纹中定位相干峰值,当接收到那些区域时,将表示那些区域干涉条纹的至少一些信号集乘以相关函数,以便产生用于那些区域的一组相关信号,然后识别在那些区域的相关信号中具有最高峰值的那些区域的干涉条纹中的相干峰值。在一方面中,本专利技术提供了一种表面成型设备,具有宽带扫描干涉仪和数据处理器,用于在样品表面区域生成的干涉条纹中定位相干峰值,当接收表示干涉条纹的信号时、确定探头扫过时可能包含相干峰值的信号子集,并且随后将相关函数应用于所述信号子集,以便产生一组相关信号,并且使用所述相关信号来识别相干峰值。在一实施例中,所述相关函数包括两个参考波分组,它们均具有振幅和相位变化。在一个实施例中,将所述参考波分组表示为由余弦和正弦波调制的高斯包络线。在一个实施例中,将两个参考波分组存为阵列对。在一个实施例中,相关信号集中峰值的位置,代表该表面区域的表面高度。通过将高斯曲线拟合相关信号集,就可以找到峰值。如上所述,相关信号集中峰值的位置,代表该表面区域的表面高度。在另一个实施例中或者另外地,相关信号中的相位数据、也就是相关相位,用于确定预定的相关相位的位置,例如零相关相位,其用于确定高度数据。在另一方面中,本专利技术提供了一种表面成型设备,其包括宽带扫描干涉仪,具有控制装置,用于依照从移动装置获得的位置数据来控制干涉仪的传感装置的触发,所述移动装置作用于样品表面和干涉仪参考表面之间的相对移动,以便以依照位置数据确定的间隔来感测干涉图案。在该情况下,移动装置实现连续移动。作为选择,也可以实现阶跃移动。在另一方面中,本专利技术提供了一种表面成型设备,具有宽带扫描干涉仪,具有传感装置,包括设置为从大于感兴趣的样品表面区域的区域接收光线的感测象素的2D阵列,以及包括控制装置,用于通过将两个或更多相邻象素感测的信号组合为至少一个来处理所述信号,并且只选择感测象素的子集来使用。在不需要变焦透镜或者提供额外透镜的情况下,这能够覆盖从最大视场到最大横向分辨率的范围,以便放大或者缩小所述图像。在另一实施例中,本专利技术提供了一种表面成型设备,具有宽带扫描干涉仪和基准提供装置,用于将样品表面一个区域获得的高度和斜度数据与样品表面另一区域获得的高度和斜度相关,以便能够经由大于所述区域的样品表面区域来获得表面轮廓数据,其中所述区域可以通过干涉仪的传感装置合并从对样品表面不同区域的表面轮廓测量获得的表面轮廓数据来成像。现在将参照附图、通过举例来描述本专利技术的实施例,其中附图说明图1示出了使用相干扫描或者宽带扫描干涉仪的表面成型设备的示意性框图;图2示出了相对于位置Z的亮度图表,以举例说明相干峰值或者干扰区周围的样品表面区域的干涉条纹;图3示出了表面成型设备的功能框图;图4示出了图3中所示但去除了控制设备的表面成型设备的简化的侧视图、局部剖面图;图5示出了被配置为提供图3中所示控制设备的计算设备的功能框图;图6示出了可以用于表面成型设备的干涉仪的一个例子的图表;图6a示出了可以用于表面成型设备的干涉仪的另一例子的图表;图6b示出了适合用于图6a的干涉仪系统的宽带源的示意性透视图;图6c依照分解部分示出了图6b中所示宽带源的示意性透视图,以便举例说明其构成部件;图7示出了图3中所示数据处理器的一个例子的功能框图;图8示出了由干涉仪的图像传感器提供的数据帧的略图;图9示出了由图7中所示鉴别器的一个例子执行的步骤的流程图;图10a和10d示出了用于举例说明由图7中所示峰值探测器执行的步骤的流程图;图11示出了用于举例说明由图7中所示的鉴别器进一步执行的流程图;图12示出了由图7中所示相关器使用的相关函数的图解表示法;图13示出了图7中所示相关器的功能框图;图14示出了由图7中所示表面形貌确定器执行的步骤的流程图;图15示出了用于举例说明由图7中所示的表面形貌确定器进一步执行的流程图;图16示出了由图7中所示供数据处理器之用的鉴别器的另一例子执行的操作流程图;图16a示出了举例说明使用参照图16描述的鉴别器获得的结果的图表;图17a示出了图3中所示数据处理器的另一例子的功能框图;图17b示出了用于解释图17a中所示相关缓冲器的结构的图表;图18a到18f示出了用于解释图17a中所示相关器操作的相关缓冲器的部分的图表;图18g示出了图17a中所示相关缓冲器状态存储器的一部分的图示;图19a和19f示出了用于举例说明由图17a中所示峰值探测器执行的步骤的流程图;图20a和20b示出了举例说明使用图7中所示数据处理器获得的结果的图表,以及图20a示出了确定相干峰值的Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于获得样品表面的表面轮廓数据的表面成型设备,所述设备包括:光线引导装置,用于沿采样路径朝向样品表面区域引导光线,并且沿参考路径朝向参考表面引导光线,如此使得样品表面区域反射的光线和参考表面反射的光线发生干涉;移动装置,用于 在样品表面和参考表面之间沿测量路径实现相对移动;传感装置,用于感测表示在所述相对移动期间,样品表面区域生成的干涉条纹的光线;控制装置,用于当所述传感装置以一定间隔感测光强以便提供一系列强度值时,令所述移动装置实现所述相对移动 来执行测量操作,其中所述强度值表示在所述相对移动期间、样品表面区域生成的干涉条纹;以及数据处理装置,用于处理所述强度值,所述数据处理装置包括:接收装置,用于在测量操作期间接收来自于传感装置的强度值;第一处理装置,用于 当在测量操作期间由接收装置接收到强度值时、对强度值执行处理,以便生成表明相干峰值位置的数据;以及第二处理装置,用于在完成测量操作之后,使用第一处理装置生成的数据来获得表示表面区域高度的数据,其中第一和第二处理装置的其中一个包括:  相关装置,用于将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,以提供所述样品表面区域的相关数据,以便能够识别样品表面区域的强度值中的相干峰值的位置;以及第二处理装置包括表面高度确定装置,用于根据与相干峰值位置相关的数据来确定样品表面 区域的高度。...

【技术特征摘要】
GB 2002-3-14 0206023.4;GB 2002-11-27 0227665.71.用于获得样品表面的表面轮廓数据的表面成型设备,所述设备包括光线引导装置,用于沿采样路径朝向样品表面区域引导光线,并且沿参考路径朝向参考表面引导光线,如此使得样品表面区域反射的光线和参考表面反射的光线发生干涉;移动装置,用于在样品表面和参考表面之间沿测量路径实现相对移动;传感装置,用于感测表示在所述相对移动期间,样品表面区域生成的干涉条纹的光线;控制装置,用于当所述传感装置以一定间隔感测光强以便提供一系列强度值时,令所述移动装置实现所述相对移动来执行测量操作,其中所述强度值表示在所述相对移动期间、样品表面区域生成的干涉条纹;以及数据处理装置,用于处理所述强度值,所述数据处理装置包括接收装置,用于在测量操作期间接收来自于传感装置的强度值;第一处理装置,用于当在测量操作期间由接收装置接收到强度值时、对强度值执行处理,以便生成表明相干峰值位置的数据;以及第二处理装置,用于在完成测量操作之后,使用第一处理装置生成的数据来获得表示表面区域高度的数据,其中第一和第二处理装置的其中一个包括相关装置,用于将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,以提供所述样品表面区域的相关数据,以便能够识别样品表面区域的强度值中的相干峰值的位置;以及第二处理装置包括表面高度确定装置,用于根据与相干峰值位置相关的数据来确定样品表面区域的高度。2.如权利要求1所述的设备,其中所述相关装置被设置为将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,其中所述相关函数具有第一和第二周期改变的波形函数,其中第一和第二波形函数属于不同相位并且通过包络线限制。3.如权利要求2所述的设备,其中所述相关装置被设置为将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,其中所述包络线是平滑改变的峰值函数。4.如权利要求3所述的设备,其中所述相关装置被设置为将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,其中所述包络线是高斯曲线。5.如权利要求2、3或者4所述的设备,其中所述相关装置被设置为将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,其中第一和第二波形函数是正弦和余弦波形函数。6.如权利要求1所述的设备,其中所述相关装置被设置为将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,所述相关函数包括通过高斯曲线限制的正弦和余弦波形函数。7.如前述任一项权利要求所述的设备,其中第一处理装置包括所述相关装置。8.如权利要求7所述的设备,其中所述相关装置包括相关处理装置,用于将强度值与相关函数数据相关,以生成相关数据;峰值寻找装置,用于寻找相关数据中与相干峰值相关的位置,所述峰值寻找装置用于将包括与相干峰值相关的位置的相关数据的相关数据范围,复制到复制缓冲器,或者在相关缓冲器中冻结相关数据的范围,以便第二处理装置进行后续处理。9.如权利要求1到6任一项所述的设备,其中第二处理装置包括相关装置,并且第一处理装置包括确定装置,用于确定包括表示相干峰值的强度值的强度值范围,并且用于识别相关装置的强度值范围。10.如权利要求9所述的设备,其中所述确定装置包括鉴别装置,用于确定所接收的连续组强度值的判别值;包括峰值寻找装置,用于寻找判别值中的峰值,并且用于识别表示相干峰值的峰值。11.如权利要求10所述的设备,其中所述鉴别装置被设置为确定包括空间分开接收的强度值组的判别值。12.如权利要求11所述的设备,其中所述鉴别装置被设置为确定包括每隔一个接收的强度值组的判别值。13.如权利要求10、11或者12所述的设备,其中所述鉴别装置被设置为确定所接收的强度值的连续组的判别值,其中每个连续组包括来自先前组的强度值以及至少一个其他强度值。14.如权利要求10所述的设备,其中所述鉴别装置被设置为通过将一组强度值乘以相应的判别值对来确定判别值。15.如权利要求10所述的设备,其中所述控制装置被设置为提供测量间隔,其目的使确定的判别值为零。16.如权利要求14所述的设备,其中所述控制装置被设置为提供测量间隔,其目的是使每对判别值的其中一个轮流地为零。17.如权利要求16所述的设备,其中所述鉴别值对为0,1;1,0;0,-1;-1,0。18.如权利要求10到17任一项所述的设备,其中所述鉴别装置被设置为依照判别值中的峰值是否高于预定阈值来识别强度值范围。19.如权利要求18所述的设备,其中所述鉴别装置被设置为将与判别值平均值相关的值用作预定阈值。20.如权利要求18或者19所述的设备,其中所述鉴别装置被设置为将范围设置为当判别值峰值不超过预定阈值时,传感装置为样品表面提供的所有强度值。21.如前述任一项权利要求所述的设备,其中所述相关装置被设置为将强度值与相关函数数据相关,所述相关函数数据包括一组第一和第二系数对,以便生成相关元素对。22.如权利要求9到20任一项所述的设备,其中所述相关装置被设置为将强度值与相关函数数据相关,所述相关函数数据包括一组第一和第二系数对,并且被设置为通过将包括给定强度值的强度值范围的每一个乘以相应的第一系数之一,对结果求和以便生成相关元素对的第一个元素,并且通过将每个强度值范围乘以相应的第二系数之一,对结果求和以便生成相关元素对的另一个元素,以此来生成给定强度值的相关元素对,所述相关装置用于将相关元素对存储在相关装置的相关缓冲器的存储区域中。23.如权利要求7、8、9或者10所述的设备,其中所述相关装置具有相关函数提供装置,用于依照均包括多对第一和第二系数的组数目来提供相关函数数据,并且具有相关缓冲器,该缓冲器具有存储区域阵列,用于存储相应强度值的相关元素对;以及所述相关装置被设置为执行第一步,用于为所述系数对的至少每一对,将表面区域的一系列强度值的第一强度值独立地乘以系数对组的第一对的每一个的第一系数以及第二系数,以便生成相应的第一和第二乘法元素对,并且将每对乘法元素累加到一系列存储区域中不同的一个中;执行第二步,用于在每次重复时使用不同组的系数对来为每个接连的强度值重复第一步;执行第三步,用于沿阵列移动一系列存储区域达预定数量,然后重复第一和第二步;以及执行第四步,用于在每次重复时重复第三步以便移动一系列存储区域达预定数量,至少为多个强度值的每个,直到对应于强度值的存储单元包含第一和第二相关元素,其中第一和第二相关元素表示乘法元素的和,所述乘法元素根据将强度值的每个序列分别乘以不同于第一和第二系数的相应系数而产生。24.如权利要求7、8、9或者10所述的设备,其中所述相关装置具有相关函数提供装置,用于依照均包括四对第一和第二系数的四组数目来提供相关函数数据,并且具有相关缓冲器,该缓冲器具有存储区域阵列,用于存储相应强度值的相关元素对;以及所述相关装置被设置为执行第一步,用于将表面区域的一系列强度值的第一强度值独立地乘以系数对组的第一对的每一个的第一系数以及第二系数,以便生成四对第一和第二乘法元素,并且将每对乘法元素累加到四个存储区域中不同的一个中;执行第二步,用于分别使用第二、第三和四组系数对为接下来的三个强度值重复第一步执行第三步,用于将一系列存储区域移动一个,然后为接下来的强度值重复第一步,并且为三个跟随的强度值重复第二步;以及执行第四步,用于为多个强度值的每四个,在每次重复时重复第三步以便沿所述阵列将一系列存储区域移动一个存储区域,直到对应于强度值的存储单元包含第一和第二相关元素,其中第一和第二相关元素表示乘法元素的和,所述乘法元素根据将十六个强度值的每个序列分别乘以不同于第一和第二系数的相应系数而产生。25.如权利要求22、23或者24所述的设备,其中所述相关缓冲器是循环缓冲器,并且提供了相关缓冲器控制装置,用于当缓冲器存满时,覆盖缓冲器中的旧条目。26.如权利要求9到15、20或者22任一项所述的设备,其中所述确定装置还包括进一步的相关装置。27.如权利要求26所述的设备,其中进一步的相关装置被设置为使用比相关装置粗略的相关函数。28.如权利要求26或者27所述的设备,其中进一步的相关装置被设置为依照如权利要求22、23或者24所述的方式来起作用。29.如权利要求21到28任一项所述的设备,其中所述控制装置被设置为提供测量间隔,其目的是使确定的相关函数数据是零。30.如权利要求21到25或者28任一项所述的设备,其中所述控制装置被设置为提供测量间隔,其目的是使确定的相关系数是零。31.如权利要求21到25或者28任一项所述的设备,其中所述控制装置被设置为提供测量间隔,其目的是使每对相关系数的其中一个系数轮流是零。32.如前述任一项权利要求所述的设备,其中峰值寻找装置被设置为依照多个不同状态下运行,其中通过强度值、判别值或者相关元素与先前强度值、判别值或者相关元素或者阈值的关系来确定从一个状态转换为另一个状态。33.如权利要求32所述的设备,其中峰值寻找装置具有对于第一值存在的任意的初始状态,当所述值低于阈值时,存在的低级状态,当所述值超过阈值时存在的已找到状态,以及如果第一值超过阈值时存在的任意早期状态。34.如权利要求32所述的设备,其中峰值寻找装置具有对于第一值存在的任意的初始状态,所述值高于阈值之前存在的低级状态,当值上升时存在的上升状态,当所述值下降时存在的下降状态,如果所述值低于之前最大值的预定比率时存在的已找到状态,以及如果第一值超过阈值时存在的任意状态。35.如前述任一项权利要求所述的设备,其中所述表面高度确定装置被设置为通过将高斯曲线拟合相关装置提供的值,并且通过识别具有拟合的高斯曲线的预定特性的相干峰值位置,来确定样品区域的高度,所述高斯曲线特性诸如高斯曲线峰值位置。36.如权利要求21到34所述的设备,其中所述表面高度确定装置被设置为根据相关元素对确定幅值,并且通过将高斯曲线拟合幅值、以及通过识别具有拟合的高斯曲线的预定特性的相干峰值的位置,来确定样品区域的高度,所述高斯曲线特性诸如高斯曲线的峰值位置。37.如权利要求36所述的设备,其中所述表面高度确定装置被设置为通过确定每对相关元素的平方和来获得幅值,以便获得每个相关元素对的二次方的幅值,设置为寻找包括最高值的二次方幅值范围,确定二次方幅值的每个所述范围的平方根值,并且用高斯曲线拟合所述平方根值。38.如权利要求35到37任一项所述的设备,其中所述表面高度确定装置被设置为在拟合高斯曲线以前执行平滑过程。39.如权利要求36或者37所述的设备,其中所述表面高度确定装置被设置为使用箱式滤波器平滑二次方的幅值。40.如前述任一项权利要求所述的设备,其中所述表面高度确定装置被设置为确定相关装置提供的值的信噪比,并且如果信噪比过低则异常中断高度确定。41.如权利要求36到39所述的设备,其中所述表面高度确定装置被设置为累加二次方的幅值,并且如果最大平方幅值和累加平方幅值的平均值之比低于阈值,那么异常中断高度确定。42.如前述任一项权利要求所述的设备,其中所述表面高度确定装置还包括相位确定装置,用于确定具有预定相位的强度值,并且用于使用对应于确定的强度值的测量路径上的位置来确定样品表面区域的高度。43.如权利要求42所述的设备,其中所述相位确定装置用于使用接近于相干峰值的强度值来确定预定相位的估计,然后展开相关值的相位,并且使用线性拟合过程确定对应于预定相位的实际位置。44.如前述任一项权利要求所述的设备,其中提供了位置确定装置,用于在测量路径上确定样品表面和参考表面的其中之一的位置,并且提供了触发装置,用于触发传感装置感测光强,以便依照位置确定装置获得的位置数据提供一组强度数据信号。45.如前述任一项权利要求所述的设备,其中所述传感装置包括二维阵列的传感元素,并且提供了控制装置,用于通过控制传感元素产生的强度数据信号的组合或者选择来控制传感装置的视场。46.如前述任一项权利要求所述的设备,其中所述光线引导装置包括光束分离装置,用于将光线分解为沿参考路径引导的参考光以及沿采样路径引导的采样光。47.如权利要求46所述的设备,其中光束分离装置被配置为形成至少一个参考表面,如此沿参考路径引导小于50%的光线。48.用于获得样品表面的表面轮廓数据的表面成型设备,所述设备包括光线引导装置,用于沿采样路径朝向样品表面区域引导光线,并且沿参考路径朝向参考表面引导光线,其目的是使样品表面区域反射的光线和参考面反射的光线发生干涉;移动装置,用于在样品表面和参考表面之间沿测量路径实现相对移动;传感装置,用于感测表示在所述相对移动期间样品表面区域生成的干涉条纹的光线;控制装置,用于当所述传感装置以一定间隔感测光强以便提供一系列强度值时,令所述移动装置实现所述相对移动来执行测量操作,其中所述强度值表示在所述相对移动期间、样品表面区域生成的干涉条纹;以及数据处理装置,用于处理强度值以便获得表示表面区域高度的数据;其中,所述光线引导装置包括光束分离装置,用于将光线分解为沿参考路径引导的参考光以及沿参考路径引导的采样光,其目的是使沿参考路径引导小于50%的光线。49.如权利要求47或者48所述的设备,其中所述光束分离装置被设置为沿参考路径引导大约20%的光线。50.如权利要求47、48或者49所述的设备,其中所述光束分离装置包括Herpin滤波器或者中性密度部分反射金属滤波器。51.用于获得样品表面的表面轮廓数据的表面成型设备,所述设备包括光线引导装置,用于沿采样路径朝向样品表面区域引导光线,并且沿参考路径朝向参考表面引导光线,其目的是使样品表面区域反射的光线和参考面反射的光线发生干涉;移动装置,用于在样品表面和参考表面之间沿测量路径实现相对移动;传感装置,用于感测表示在所述相对移动期间样品表面区域生成的干涉条纹的光线;控制装置,用于当所述传感装置以一定间隔感测光强以便提供一系列强度值时,令所述移动装置实现所述相对移动来执行测量操作,其中所述强度值表示在所述相对移动期间、样品表面区域生成的干涉条纹;以及数据处理装置,用于处理强度值以便获得表示表面区域高度的数据;其中提供了位置确定装置,用于在测量路径上确定样品表面和参考表面的所述一个的位置,并且提供了触发装置,用于触发传感装置感测光强,以便依照位置确定装置获得的位置数据提供一组强度数据信号。52.用于获得样品表面的表面轮廓数据的表面成型设备,所述设备包括光线引导装置,用于沿采样路径朝向样品表面区域引导光线,并且沿参考路径朝向参考表面引导光线,其目的是使样品表面区域反射的光线和参考面反射的光线发生干涉;移动装置,用于在样品表面和参考表面之间沿测量路径实现相对移动;传感装置,用于感测表示在所述相对移动期间样品表面区域生成的干涉条纹的光线;控制装置,用于当所述传感装置以一定间隔感测光强以便提供一系列强度值时,令所述移动装置实现所述相对移动来执行测量操作,其中所述强度值表示在所述相对移动期间、样品表面区域生成的干涉条纹;以及数据处理装置,用于处理强度值以便获得表示表面区域高度的数据;其中所述传感装置包括二维阵列的传感元素,并且提供了控制装置,用于通过控制传感元素产生的强度数据信号的组合或者选择来控制传感装置的视场。53.用于获得样品表面的表面轮廓数据的表面成型设备,所述设备包括光线引导装置,用于沿采样路径朝向样品表面区域引导光线,并且沿参考路径朝向参考表面引导光线,其目的是使样品表面区域反射的光线和参考面反射的光线发生干涉;移动装置,用于在样品表面和参考表面之间沿测量路径实现相对移动;传感装置,用于感测表示在所述相对移动期间样品表面区域生成的干涉条纹的光线;控制装置,用于当所述传感装置以一定间隔感测光强以便提供一系列强度值时,令所述移动装置实现所述相对移动来执行测量操作,其中所述强度值表示在所述相对移动期间、样品表面区域生成的干涉条纹;以及数据处理装置,用于处理所述强度值,所述数据处理装置包括接收装置,用于在测量操作期间接收来自于传感装置的强度值;以及表面高度确定装置,用于通过将高斯曲线拟合根据所接收的强度值获得的数据,并且通过识别具有拟合的高斯曲线的预定特性的相干峰值位置,来确定样品区域的高度,所述高斯曲线特性诸如高斯曲线峰值位置。54.如权利要求53所述的设备,其中所述表面高度确定装置被设置为在拟合高斯曲线以前执行平滑过程。55.用于获得样品表面的表面轮廓数据的方法,所述方法包括以下步骤从宽带源沿采样路径朝向样品表面区域引导光线,并且沿参考路径朝向参考表面引导光线,其目的是使样品表面区域反射的光线和参考面反射的光线发生干扰;在样品表面和参考表面之间沿测量路径实现相对移动;以一定间隔感测光强以便提供表示干涉条纹的一系列强度值,所述干涉条纹在所述相对移动期间由样品表面区域生成;以及通过以下步骤处理所述强度值在测量操作期间接收来自传感装置的强度值;当测量操作期间由接收装置接收到强度值时,对强度值执行第一处理步骤,以便生成表明相干峰值位置的数据;以及在第二处理步骤中,在完成测量操作之后,使用第一处理步骤生成的数据来获得表示表面区域高度的数据,其中第一和第二处理步骤的其中一个包括相关步骤,用于将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,以提供所述样品表面区域的相关数据,以便能够识别样品表面区域的强度值中的相干峰值的位置;以及第二处理步骤包括表面高度确定步骤,用于根据与相干峰值位置相关的数据来确定样品表面区域的高度。56.如权利要求55所述的方法,其中所述相关步骤将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,其中所述相关函数具有第一和第二周期改变的波形函数,其中第一和第二波形函数属于不同相位并且通过包络线限制。57.如权利要求56所述的方法,其中所述相关步骤将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,其中所述包络线是平滑改变的峰值函数。58.如权利要求57所述的方法,其中所述相关步骤将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,其中所述包络线是高斯曲线。59.如权利要求56、57或58所述的方法,其中所述相关步骤将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,其中第一和第二波形函数是正弦和余弦波形函数。60.如权利要求55所述的方法,其中所述相关步骤将强度值与表示相关函数的相关函数数据相关,所述相关函数包括由高斯曲线限制的正弦和余弦波形函数。61.如权利要求55到60任一项所述的方法,其中第一处理步骤包括相关步骤。62.如权利要求61所述的方法,其中所述相关步骤包括相关处理步骤,用于将强度值与相关函数数据相关,以生成相关数据;峰值寻找步骤,用于寻找相关数据中与相干峰值相关的位置,所述峰值寻找步骤将包括与相干峰值相关的位置的相关数据的相关数据范围,复制到复制缓冲器中,或者在相关缓冲器中冻结相关数据的范围,以便在第二处理步骤中进行后续处理。63.如权利要求55到60任一项所述的方法,其中第二处理步骤包括相关步骤,并且第一处理步骤包括确定强度值范围,所述强度值包括表示相干峰值的强度值,并且识别供相关步骤之用的强度值范围。64.如权利要求63所述的方法,其中所述确定步骤包括鉴别步骤,用于确定所接收的连续组强度值的判别值;以及包括峰值寻找步骤,用于寻找判别值中的峰值,并且用于识别表示相干峰值的峰值。65.如权利要求64所述的方法,其中所述鉴别步骤确定包括空间分开接收的强度值组的判别值。66.如权利要求65所述的方法,其中所述鉴别步骤确定包括每隔一个接收的强度值组的判别值。67.如权利要求64、65或者66所述的方法,其中所述鉴别步骤确定所接收的强度值的连续组的判别值,其中每个连续组包括来自之前组的强度值以及至少一个其他强度值。68.如权利要求64所述的方法,其中所述鉴别步骤通过将一组强度值乘以相应的判别值对来确定判别值。69.如权利要求64所述的方法,其中测量间隔经设置能使确定的判别值为零。70.如权利要求68所述的方法,其中测量间隔经设置能使每对判别值的其中一个轮流地为零。71.如权利要求70所述的方法,其中所述鉴别值对为0,1;1,0;0,-1;-1,0。72.如权利要求64到71任一项所述的方法,其中所述鉴别步骤依照判别值峰值是否高于预定阈值来识别强度值范围。73.如权利要求72所述的方法,其中所述鉴别步骤将与判别值平均值相关的值用作预定阈值。74.如权利要求72或者73所述的方法,其中当判别值的峰值不超过预定阈值时,所述鉴别步骤将范围设置为提供给样品表面区域的所有强度值。75.如权利要求55到74任一项所述的方法,其中所述相关步骤将强度值与相关函数数据相关,所述相关函数数据包括一组第一和第二系数对,以便生成相关元素对。76.如权利要求63到74任一项所述的方法,其中所述相关步骤将强度值与相关函数数据相关,所述相关函数数据包括一组第一和第二系数对,并且通过将包括给定强度值的强度值范围的每一个乘以相应的第一系数之一,并且对结果求和以便生成相关元素对的第一个元素,并且通过将每个强度值范围乘以相应的第二系数之一,并对结果求和以便生成相关元素对的另一个元素,以此来生成给定强度值的相关元素对,将相关元素对存储在相关装置的相关缓冲器的存储区域中。77.如权利要求61、62、63或者64所述的方法,其中所述相关步骤使用相关函数数据,所述相关函数数据具有均包括多对第一和第二系数的多个组,并且相关缓冲器具有存储区域阵列,用于存储相应强度值的相关元素对;以及所述相关步骤包括第一步,用于为系数对的每一个,将表面区域的一系列强度值的第一强度值独立地乘以第一组系数对的每一个的第一系数以及第二系数,以便生成相应的第一和第二乘法元素对,并且将每对乘法元素累加到一系列存储区域中不同一个中;第二步,用于在每次重复时使用不同组的系数对来为每个接连的强度值重复第一步;第三步,用于沿阵列移动一系列存储区域达预定数量,然后重复第一和第二步;以及第四步,用于至少为多个强度值的每个,在每次重复时重复第三步以便移动一系列存储区域达预定数量,直到对应于强度值的存储单元包含第一和第二相关元素,其中第一和第二相关元素表示乘法元素的和,所述乘法元素根据将强度值的每个序列分别乘以不同于第一和第二系数的相应系数而产生。78.如权利要求61、62、63或者64所述的方法,其中所述相关步骤使用相关函数数据,所述相关函数数据具有均包括四对第一和第二系数的四组,并且相关缓冲器具有存储区域阵列,用于存储相应强度值的相关元素对;以及所述相关步骤包括第一步,用于将表面区域的一系列强度值的第一强度值独...

【专利技术属性】
技术研发人员:AD班克赫德I麦克唐奈
申请(专利权)人:泰勒霍布森有限公司
类型:发明
国别省市:GB[英国]

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1
相关领域技术
  • 暂无相关专利