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TW201007119A - Vibration resistant interferometric scanning system and method thereof - Google Patents

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TW201007119A
TW201007119A TW097129701A TW97129701A TW201007119A TW 201007119 A TW201007119 A TW 201007119A TW 097129701 A TW097129701 A TW 097129701A TW 97129701 A TW97129701 A TW 97129701A TW 201007119 A TW201007119 A TW 201007119A
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TW
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interference pattern
light
scanning
interference
vibration type
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TW097129701A
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English (en)
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TWI371574B (en
Inventor
Sheng-Lih Yeh
Liang-Chia Chen
Shyh-Tsong Lin
Original Assignee
Univ Nat Taipei Technology
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Publication date
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Priority to US12/413,911 priority patent/US7855791B2/en
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Description

201007119 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關適用於量剛動態待測物表面形貌之干涉 掃描術,尤其是指-種利用高同調性干涉圖案之灰度分佈 來協助量測動態待測物之表面形貌之一種抗振型干涉掃描 系絲.月盆古法。 ❹ 【先前技術】 傳統之低同調性干涉術(1〇w-c〇herent interferometry)皆必須在有足夠良好之防振環境下,以斷 層掃描(tomography )之方式量測出靜態物體之表面輪廓。 雖然對環境施予防振措施總是能大幅降低待測物之振動振 幅,但是卻未必可以讓其保持靜態,尤其是在z轴方向。在 省用之生產線現%量測環境下,例如:如微機電元件、Ic 晶圓、LCD面板等精密製品的量測環境,環境的振動難免會 φ 導致待測物處於動態的狀態,因此必須有相對應之低同調 性干涉術被用來量測其表面輪廓量測。 請參閱圖一所示,該圖係為習用之低同調性干涉掃描 . 術示意圖。一干涉式物鏡11中包含有一分光鏡111,其可 * 將射入該干涉式物鏡11中而收斂之光(往下)分成穿透性 (在下)和反射性(往上)二收斂光,其中之反射性收斂光會 被位於該干涉式物鏡11中之一透明層112上之一小區域反 射性鑛膜113反射回該分光鏡111,而穿透性收斂光則會 照射在一待測物12之表面而被散射,且會有一部分之該散 201007119 ❹ 射光射回該干涉式物鏡11中’然後該分光鏡111會將被鍵 膜113反射之光(參考光)和由該待測物12之表面產生之反 射性散射光(測物光)合光而形成干涉光場(往上),該干涉 光場即可形成干涉圖案。當射入干涉式物鏡丨1辛之光為高 同調性光時,該待測物12表面上之各局部區域散射出之測 物光皆可和參考光分別干涉出清楚之局部圖案。但是當射 入干涉式物鏡11中之光為低同調性光時,該待測物12表 面上之各局部區域散射出之測物光只有是和參考光間有幾 乎為0之光程差(optical path difference)者才能和參考 光干涉出清楚之局部圖案,當參考光為平面波時,該待測 物12之局部區域表面上產生之測物光和該干涉式物鏡u 内部產生之參考光間錢乎為G之絲差輕在同一平面 13上’也就是該局部區域表面係代表該待測物12上具有 4目冋之Z轴座標之單-層次且該局部區域表面為表面等高 線0 物之表^ ::調!生:’步掃描術在量測受振動影響之待測 ===剛出干涉式物鏡之基準平面15和 待測物之基準平面16在a ,, s⑴,再搭缝表現H方向之縣相丨㈣之距離 , 楚之局部干涉圖荦之物表平面13 和干涉式物鏡之基準平面/圚茶之物衣十® 性,多次改變物鏡在z轴方鏡之間距為固定值L之特 待測物之表面形貌。因為牽^位置(即掃描動作)而算出 是無法被干涉儀精準控制,㈣現象’ S⑴總 CCD或CMOS)才能擷取到达必須使用快速光感測器(如 像。關於s⑴之求法,有Γ日\的低同調性干涉圖案之影 直接量測干涉式物鏡之基準 201007119 平面15和待測物之基準平面16之間距,有些則先分別量 測出環境之基準平面14至干涉式物鏡之基準平面15之間 距a(t)和環境之基準平面14至待測物之基準平面16之間 距b(t),再以s(t)=b(t)_a(t)求得。因為s(t)無法被精 準地控制,此類方法所擷取到之待測物表面之各層次的間 距也無法被精準地控制。 此外’在習用技術中,例如美國公開專利申請案 us. Pat. No. 2002/0196450所揭露之一種具有參考訊號之干 歩知私技術。藉由對該參考訊號所產生之干涉圖荦進行放 射分析(irradiance analysis)而得到掃描位置資訊,作為 修正由掃描機構所產生之非線性掃描誤差之依據,以確保 干涉掃描成像的品質。 ” 【發明内容】 ▲本發明提供一種適用於量測動態待測物之表面形 抗振型干涉掃描系統及其方法,其係根據高同調性^沣之 案之灰度分佈,而進行具有一特定行程之掃描動作:圖 • 低同調性干涉圖案之條紋分佈。 貞定 ^ 本發明提供一種適用於量測動態待測物之表面 • 抗振型干涉掃描系統及其方法,其根據-維高同^貌之 圖案之灰度分佈所具有之兩點間之灰度值之比值 步 f排列之三點以上之灰度值之局部極值位置,而鎖〜,連 凋性圖案之條紋分佈和快速改變低同調性掃描層次同 動作)’其中鎖定低同調性干涉圖案之條紋分佈係為了 Z掠 201007119 : 楚地擷取對應於待測物之單岸沐本^ • _ ’而快速改變低同調性掃心的低同調性干涉 ._相似之斷層掃描功能。知層次係為了執行和靜態量 被二=:=:=r其方法,當其 表面輪廓時,以高同調性干涉物之 :則物表面f Z軸方向之距離的變動趨勢再 (real-tlDie)調整干涉式物鏡或待測物於z軸方:: f ’而將該變動抵消,使得干涉式物鏡和待測物表面 離保持在某些特定值。衣面之距 在一實施例中’本發明提佴一 統,其係包括:一光源模組;—光與模 歩掃描系 源模組所產生之光場以分別形成對;於:待測光 貌之-高同調性干涉圖案與—低同調性干涉圖案:形 控制單元,其係鎖定該高同調性干涉圖案之亮暗: 觸定祕_性干卵案之缺分佈;或難制單元^ 先進行具有-特定行程之快迷掃福動作,再根據該特= 程、形成該高同調性干涉圖案之光場之光波波長與掃^ '相始前之該高同調性干涉_案之亮暗分佈,鎖定掃 作完成後之該高同調性干涉圖案之亮暗分佈,進而鎖定 描動作完成後之該低同調性干涉圖案之條紋分佈。 在另-實施例中,本發明更提供一種抗振型干涉掃福 方法,其係包括下列步驟:擷取分別對應於一待測物的表 面形貌之一同同凋性干涉圖案與一低同調性干涉圖案;以 及鎖定該尚同调性干涉圖案之亮暗分佈,進而鎖定該低同 119 201007 調性干涉圖案之條紋分佈。 方在另一實施例中’本發明更提供一種抗振
以,擷取分別對應於-待C 行調性干涉圖案與—㈣難干涉圖索.ί 、有-特定行程之快速掃描動作;以及根據該特丄進 作開2=_性干涉圖案之光場之光波波長與掃ί動丁 % 乍元成後之該高同調性干涉圖案之亮暗分 描動 插動作完錢之該_喔干㈣案之肢二而鎖定掃 【實施方式】 為使貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有 更進一步的認知與瞭解’下文特將本發明之裝置的相關細 部結構以及設計的理念原由進行說明,以使得貴審查委= 可以瞭解本發明之特點’詳細說明陳达如下: 請參閱圖二Α所示,該圖係為本發明之抗振型干涉掃 描系統第一實施例示意圖。在本實施例中,該抗振型干涉 掃描系統2具有一光源模組20、一光學模組21以及一控 制單元22。該光源模組20 ’其係由一低同調性光源200以 及一高同調性光源201所構成。該低同調性光源200,例 如:白光光源’但不以此為限,係可提供一低同調性偵測 光,而該高同調性光源201,例如:雷射,但不以此為限, 係可提供一高同調性偵測光。該光學模組21,其係接收該 光源模組20所產生之該低同調性偵測光以及該高同調性 9 201007119 • 偵測光,以分別形成對應一待測物90之表面形貌之一低同 • 調性干涉圖案以及一高同調性干涉圖案。在本實施例中, 该光學模組21具有一透鏡組210、一第一分光元件211、 一第二分光元件212、一干涉式物鏡213以及一第三分光 元件214。該透鏡組210可將該低同調性光源2〇〇所產生 之低同調性偵測光導引至該第一分光元件211上,該第一 分光元件211可將該低同調性偵測光與來自該高同調性光 源201之該高同調性偵測光進行合光動作,而合光後之光 ❹ %先經由該第一分光元件212反射’真經由該干涉式物鏡 213投射至平台23上之待測物90上。關於低同調性光之 部分,由該待測物90產生之反射性散射光(低同調性測物 光)與該干涉式物鏡213内產生之低同調性參考光合光後 會形成低同調性干涉光,該低同調性干涉光可穿透該第三 分光元件214至一第一影像擷取元件24,以形成低同調性 干涉圖案。而關於:高同調性光部分,由該待測物90表面產 生之反射性散射光(高同調性測物光)與該干涉式物鏡213 參 内產生之高同調性參考光合光而干涉後,經由該第三分光 元件214反射至一第二影像擷取元件25上,而形成高同調 性干涉圖案。 • 另外’在該第一影像操取元件24以及該第二影像彌取元件 • 25之前方更可以分別設置一濾光鏡240與濾光鏡250。藉 由設置濾、光鏡240與250,分別濾除低同調性與高同調性 干涉光場的雜光,以確保擷取到之干涉圖案的品質。此 外’在本實施例中,該高同調性干涉光場與該低同調性干 涉光場之波長範圍不可以重疊,以免高同調性干涉圖案和 201007119 低同凋性干涉圖案間相互干擾。該控制 # /扯 性干涉圖案之亮暗分佈,進而鎖定該低;= #定^ 紋分佈;或該控制單元22係先進行具有一 同調二掃描動”根據該特定行程、形成該高 該高同^ 心 長與料動作開始前之 後之涉㈣之亮暗分佈,麵較糾動作完成 ❹ tHr周性干涉圖案之條紋分佈。此外’在本實施例 ㈣單t°%23之—侧設置有—位移控制單^26。該位移 物仙4 係根據該控制单元22之控制,而移動該待測 勿90或者是干涉式物鏡213之位置。 ^、、 方法所示’該圖係為本發明之抗振型干涉掃描 步驟,ΐίί作之流赫意圖。該方法3包括有下列 形貌之行步驟30,擷取分別對應於-待測物的表面 ㈣φ r調性干涉圖案與—個雛干涉圖案。在本 # 一知:,擷取該二同調性干涉圖案係可利用圖二A中之第 具有象擷取元件24與25。接著進行步驟3卜進行 、有特疋行程之快速掃描動作。在本步驟中, ^ .=:干涉式物鏡213和待測㈣間之‘的 動作完成後,由於可能受到環境振動或者是本身振 • 二:距:此需要藉由一補償機制維持待測物與干涉式 以使得掃描動作完成後之低同調性干涉圖 案不又振動之干擾。因此在步驟31之後,隨即進 32,根據該特定行程、形成該高同調性干涉圖案之之 光波波長與掃描動作開始前之該高同調性干涉圖案之亮暗 201007119 j ’較掃料衫成狀該高 分佈進而鎖定掃_作完成後之該低同調性干H暗 是在式主要 樣。如圖四国_一 t一維路徑對灰度值取 圖 μ圖係為一維向同調性干涉圖宰土 !。在本實施财’該高同調性干涉圖案Μ係以 四不以此為限’例如:光斑(s__亦可 代表暗紋=區二91』=紋J域唯而白色區域叫則 沿著一維路髓域值取樣固案 線913路徑進行取樣。 ^ 12或曲 因為對於參考光和測物光*言, 中=分光鏡分光前係為共光路,只 2物鏡 之光路,乂參考光之光路長為固定,只有:;=才有不同 二會=著干涉式物鏡和待測物__ ^之長 所以△卜2Ah=2d(因為測物光係在干涉^:改變, 物間各來回-趟)’其中Λτ為測物光之^勿鏡和待測 △ h為干涉絲鏡和_物_轉改變量, 為特定行程。當特定行程dq/2的時’而ci則 性干涉圖案之光場之光波波長),參考光和^形成高同調 =變編。,則掃描動作前後之以之相位 紋位置和暗紋位置不會改變;如果特 干涉圖案之亮 考光和測物光間之相位差會改變議 =/4時,參 高同調性干涉圖案之亮紋和暗紋之位置動作前後之 12 ' ,同理,卷 2〇1〇〇7119 計算出朴·^光㈣物光之相位差會改變90。,亦可以 之=調性干涉圖案之亮纟 動作後之錢度分佈而準崎 間距),可二;涉式物鏡和待測物之 身振於可能受到環境振動或者是本 ή仏響因此需要糟由一補償機制維持待測物盘不 二式物鏡間之相對位置’以使得掃描動作完之”干 ,涉圖案不受振動之干擾。因此在步驟3丨 订步驟32,根據該高同調性干涉圖案 &即進 =完成後之該高同調性干涉圖案之= 疋掃描動作完成後之S亥低同調性干涉圖案之條紋八佈 士在步驟32中,該高同娜干涉圖案之灰度分佈的取θ 方式,係如同前述之圖四Λ和圖四β所述,亦一寸 調性干涉圖案上沿著-路徑做灰度取樣。該路徑係 線或者是曲線(如圖四Β所示)。而維持待測物和千济: 鏡間的相對距離之補償機制有兩種,其中之一々式物 路經上之特定兩點所具有的灰度值之比值而定:根據取樣 式為根據該路徑上之連續排列之三點以上之灰户而另一方 極值之位置而定。首先說明根據取樣路押上=值之局部 有之灰度值之比值而定之方式。請參心六Α ^兩點所具 樣路徑為直線的例子來作說明’當在第—時間點:二 :2〇l〇〇7ll9
的特定兩點914與915所具有的灰度值的比值為G/G2。由 於振動的影響,高同調性干涉圖案會產生改變而有干涉條 纹漂移的現象,因此在第二時間點取樣到之灰度值相較於 第—時間點取樣到之灰度值也會有變化。 _ 在第二時間點時,條紋漂移的結果係如同圖六B所 不。由於條紋漂移對於特定兩點914與915所具有的灰度 值比值Gr /G2,(第二時間點取得)相較於Gi/G2(第一時間 點取得)一定會有差異,因此該控制單元22可以根據該變 、’利用位移控制單元26驅動該平台23快速產生位移以 補償Gi/G2與g/ /G2,之間的差異。例如當G!,/G2,< Q /p . 1 時’則表示待測物向右偏移’因此該控制單元22在該 時間點可藉由該位移控制單元26驅動該平台23快速產生 位移·,以將條紋拉回至原位。反覆進行分析該特定兩點914 與915之灰度值比值之變化趨勢,而立即進行快速補償動 2、’ ·以維持該干涉式物鏡213與該待測物9〇間之距離。因 為”作係為了將條紋漂移現象抵消’而補償效果可由 ,紋漂離原位之大小而隨時被知道,所以本補償機制不必 夏測出該干涉式物鏡213和該待測物9〇之距離。 卜木說明另一種利用連續排列之三點以上之灰产 ^局部極值之補償機制。在取樣_上選取連續 ^ 之=的Ϊ定點’再進行灰度值比較以找出相對極值所 ^樣點處。該相對極值可以為最大值或最小值。以圖 為例,以取樣路徑為直線的例子來作說明, 201007119 ^寺定兩點916與917間之灰度值極值之所在位置 ==極值係為最大值,因此可以瞭解最大值發生在取 上。同樣地,由於待測物處於有振動的環境,因 步圖案之條紋會隨著振動而有變化。在第 ’料_性干涉圖案漂移的結果 轉_上’二個取樣點916與W間 择點其所具有之灰度值已經隨著該待測物之 ::而改變成G1,、G2, ··{’。由圖七Β可以知道極 大值的位置已經變成取樣點919,因此該控制單元22可以 根據該變化個位移控制單元26驅動該平台23快速產生 吏得Ξ二取樣:916和917之間之灰度值極大值點 快速移回轉點㈣處。反魏行前敎補償動作 維持該干涉式物鏡213與該待測物90間之距離。本補償 制也不必量測出干涉式物鏡213與該待職9(^之距離。 請參閱圖五所示,該圖係為本發明之抗振型 方法中鎖定低同調性干涉圖案之條紋分佈的流程示音圖。 在本實施例中,該方法4係包括下列步驟:首先^ 4卜擷取分別對應於-待測物的表面形貌之—高 涉圖案與-低同調性干涉圖案。在本步射,該二同 干涉圖案可利用圖二Α中之第-和第二影㈣取元㈣和 25掏取。接著進行步驟42,鎖定該高同調性干 暗分佈,進而鎖定該低同娜切圖案之條紋分佈:ς 42中之似技術係與圖三中之步驟32中 似,只是前者錄齡賴Μ得之高_性干涉 亮暗分佈’㈣者雜卿叫相㈣棘 = 201007119 : 調性干涉圖案而計算出之亮暗分佈,所以在此不再贅述。 由圖六A至六B以及圖七A至七B可以瞭解,不管θ • 利用特定兩點之灰度值之比值或者是連續排列之特定三= 以上之灰度值之局部極值的方式,都是要藉由補償的方式 使得取樣點之灰度值間之特徵被鎖定,以利維持待測物和 干涉式物鏡之相對距離。在圖二Α之裝置中,鎖定方式是 移動該待測物,使得該待測物與該干涉式物鏡之距離保持 一定。另外一種鎖定方式則係移動該干涉式物鏡,請參閱 ❹ 圖二6所示’該圖係為本發明之抗振型干涉掃描系統第二 實施例示意圖。在本實施例中,基本上與圖二A相似,但 是係將位移控制單元26與干涉式物鏡213相偶接,藉由該 灰度值比值或者是該灰度值局部極值的變化,利用位移控 制單元26驅動該干涉式物鏡產生補償運動,使該干涉式物 鏡213與該待測物90之相對距離維持一定。 δ月參閱圖八所不,該圖係為本發明之抗振型干涉掃描 系統之第三實施例示意圖。在本實施例中,基本上與圖二 A相似’但是’該光源模組20只包含一低同調性光源200。 此外,在該第三分光元件214與該第二影像擷取單元25之 間具有一窄頻寬之濾光鏡27。該低同調性光源200產生的 低同調性光線被干涉式物鏡213作用而產生了低同調性干 ’ 涉光場。該低同調性干涉光場一方面穿透該第三分光鏡214 而被該第一影像操取元件24所接收,另一方面也被該第三 分光鏡214反射,而通過該濾光鏡27時被濾取出某一窄頻 寬之高同調性成分光而由該第二影像擷取單元25所接 收,以形成高同調性干涉圖案。 201007119 • 如圖九所示,該圖你為本發明之干涉掃描系統之第四 ' 實施例示意圖。在本實施例中’在形成低同調性干涉圖案 • 方面基本上與圖二A相你’差異的是在形成高同調性干涉 圖案方面,本實施例中之光源模組中之高同調性光源201 所產生之高同調性偵測光與該低同調性光源所產生之 低同調性摘測光並不被合光。在圖九之實施例中’該而同 調性光源201產生之光由一分光鏡215反射’先照射在固 定於一干涉式物鏡213上之一分光鏡216上’此時會有一 ® 道反射光(參考光)和一道穿透光被產生,該穿透光會照射 在固定於該待測物90上之一反射鏡901上而被反射成測物 光。該分光鏡216會將该參考光與該測物光合光而形成高 同調性干涉光場,該干涉光場在穿透該分光鏡215後會被 一反射鏡217反射,而由一第二影像感測元件25所接收以 形成一高同調性干涉圖案。在本實施例中,因為低同調性 光場和高同調性光場不會相互干擾,所以兩者之光波波長 範圍可重疊或者是不重疊。 瘳 在圖二A、圖二B、圖八與圖九之各實施例中,雖然皆 即同時可得到一高同調性干涉圖案與一 案0 使用兩個影像擷取元件,但是,如圖十所示,如果再加上 反射鏡218等光學元件導光,只使用一個影像擷取元件找 低同调性干涉圖
令微。向同調性干涉條紋圖案係由光強度 之測物光和參考光干涉而得’而干涉光場的光強度如^ 如式(1) 201007119 所示: 1 ~Ι〇+ίη+ 2V^7 ............... 其中0係為二而同調性光之間 如式(2)所示: '.⑴ 的相位差。因此,/之最大值 (2) 二ί·/拓:丄為常數’當干涉式物鏡和待測物表面在2 動而引起之改變速度相比較 灰度值之各局部區域的最大值對應於光強度广之 域的最大值不會改變,而且其位置也不會改變 t涉士式物鏡213和待測物9G表面在z軸上之距離改變 β B守’ 一南同調性光之間的相位差Θ之值會改變%,但 之料會改變)。錢㈣況下要較高同調性 干條紋只需要用到兩點之灰度值。 m 、如果a和八不是常數,但是皆係為在空間中緩俨 連續變化之值,當干涉式物鏡和待測物表面在z軸上之距 離快速改變(和干涉式物鏡與待測物之距離因振動而引起 .之改變速度相比較)2/2時,在一維取樣路徑上取得之灰 度值之各局部區域的最大值雖然會改變其值,但是其位置 部不會改變(因為千涉式物鏡213和待測物90表面在z轴 上之距離改變#2時’二高同調性光之間的相位差0之值 會改變,但是COS0之值不會改變),在這種情況下, 要鎖定干涉條紋圖案需要用到連續排列之三點以上之灰度 值’以便找出局部最大灰度值之位置。 201007119 m 鲁 因為高同調性光源之發光功率可能隨時間 此高同調性干涉圖案之各灰度值並㈣數,^各灰度值 都會正比於光源之發光功率,所以該干涉圖案之真忤八佈 (不同像素點之灰度值間之相對大小關係)不會η ^灰度分佈則可能會隨時間改變),因此高同調奸涉圖 ^之免暗分佈才是鎖定㈣調性干㈣條紋分佈之可 罪的參考特徵(但是各不同時狀亮暗分佈仍必須 析和其相對應之灰度分佈才能獲得)。 性干=進:具有一特定行程之掃描動作與鎖定低同調 1±干β圖案之條紋分佈之兩動作不可同時 相干擾,應分別於不同時間實施。 ,否則會互 制本所述者’僅為本發明之實施例,當不能以之限 °即大凡依本發明中請專利範圍所做之變化 ^ ’仍將不失本發明之要義所在,亦不脫離本發明之 :::範圍’故都應視為本發明的進一步實施狀況。例如: 明二ί施例中,雖_以Mi干涉式物鏡來作說 涉術::際上並不以此為限,例如:使用旧她⑽干 鏡或者是Linnik干涉術架構,即可取代該干涉式物 而予是熟悉此項技術之人可以根據本發明之精神 罝換或改變的。 法可述’本發明提供之抗振奸涉掃描系統及其方 行掃插^振動環境下或者是本身錢生振動之待測物進 提高精確财待_之表面雜。因此已經可以 μ產業之競爭力以及帶動週遭產業之發展,誠已符合 201007119 發明專利法所規定申請發明所需具備之要件,故爰依法呈 提發明專利之申請,謹請 貴審查委員允撥時間惠予審 視’並賜准專利為核。 參 鲁 20 201007119 【圖式簡單說明】 ’圖一係為習用之低同調性干涉掃描術示意圖。 • 圖二A係為本發明之抗振型干涉掃描系統第一實施例示意 、 圖。 圖二B係為本發明之抗振型干涉掃描系統第二實施例示意 圖。 圖三係為本發明之抗振型干涉掃描方法中進行掃描動作之 流程不意圖。 圖四A係為二維高同調性干涉圖案示意圖。 圖四B係為本發明對二維高同調性干涉圖案沿著一維之路 徑做灰度取樣示意圖。 圖五係為本發明之抗振型干涉掃描方法中鎖定低同調性干 涉圖案之條紋分佈的流程示意圖。 圖六A與圖六β係為本發明中兩點之灰度值之取樣示意 圖。 參 圖七Α與圖七Β係為本發明中連續排列之三點以上之灰度 偉之取樣示意圖。 圖八係為本發明之抗振型干涉掃描系統第三實施例示意 .圖。 … 圖九係為本發明之抗振型干涉掃描系統第四實施例示意 圖。 圖十係為本發明之抗振型干涉掃描系統第五實施例示意 圖。 21 201007119 【主要元件符號說明】 11- 干涉式物鏡 111 -分光鏡 112- 透明層 113- 反射性鍍膜 12- 待測物 13- 平面 ^ 14-環境之基準平面 p 15- 干涉式物鏡之基準平面 16- 待測物之基準平面 2-抗振型干涉掃描系統 2 0 -光源模組 200-低同調性光源 .201-高同調性光源 21-光學模組 ® 210-透鏡組 21卜第一分光元件 212- 第二分光元件 213- 干涉式物鏡 ^ 214-第三分光元件 215- 分光鏡 216- 分光鏡 217- 反射鏡 201007119 . 218-反射鏡 - 22-控制單元 . 23-平台 24- 第一影像擷取元件 240-濾光鏡 25- 第二影像擷取元件 250-濾光鏡 _ 26-位移控制單元 攀 27- 遽光鏡 28- 影像擷取元件 3- 抗振型干涉掃描方法 30〜32-步驟 4- 抗振型干涉掃描方法 41〜42r步驟 90- 待測物 ® 90卜反射鏡 91- 高同調性干涉圖案 910- 斜線區域 911- 白色區域 912 -直線 913 _曲線 914〜919_取樣點

Claims (1)

  1. 201007119 十、申請專利範圍: 1. 一種抗振型干涉掃描系統,其係包括: 一光源模組; 一光學模組,其係接收該光源模組所產生之光場以 分別形成對應於一待測物的表面形貌之一高同 調性干涉圖案與一低同調性干涉圖案;以及 一控制單元,其係鎖定該高同調性干涉圖案之亮暗 分佈,進而鎖定該低同調性干涉圖案之條紋分 ^ 佈;或該控制單元係先進行具有一特定行程之快 速掃描動作,再根據該特定行程、形成該高同調 性干涉圖案之光場之光波波長與掃描動作開始 前之該高同調性千涉圖案之亮暗分佈,鎖定掃描 動作完成後之該高同調性干.涉圖案之亮暗分 佈,進而鎖定掃描動作完成後之該低同調性干涉 圖案之條紋分佈。 2. 如申請專利範圍第1項所述之抗振型干涉掃描系統,其 ® 中該控制單元係控制該待測物之位置。 3. 如申請專利範圍第2項所述之抗振型千涉掃描系統,其 中該控制單元係藉由一位移控制單元控制該待測物之 位置。 4. 如申請專利範圍第1項所述之抗振型干涉掃描系統,其 中該光學模組更包含一物鏡。 5. 如申請專利範圍第4項所述之抗振型干涉掃描系統,其 中該控制單元係控制談物鏡之位置。 24 201007119 : 6.如申請專利範圍第5項所述之抗振型干涉掃描系統,其 中該控制單元係藉由一位移控制單元控制該物鏡之位 ,置。 7. 如申請專利範圍第1項所述之抗振型干涉掃描系統,其 中該光學模組更包含一影像擷取元件。 8. 如申請專利範圍第1項所述之抗振型干涉掃描系統,其 中該光學模組更包含二影像擷取元件。 9. 一種抗振型干涉掃描方法,其係包括下列步驟: ® 擷取分別對應於一待測物的表面形貌之一高同調 性干涉圖案與一低同調性干涉圖案;以及 鎖定該高同調性干涉圖案之亮暗分佈,進而鎖定該 低同調性干涉圖案之條紋分佈。 • - -· r 10..如申請專利範圍第9項所述之抗振型干涉掃描方法, 其中該鎖定該高同調性干涉圖案之亮暗分佈之方式係 •根據該高同調性干涉圖案上之特定兩點所具有的灰度 值之比值而定。 11. 如申請專利範圍第9項所述之抗振型干涉掃描方法, 其中該鎖定該高同調性干涉圖案之亮暗分佈之方式係 根據該高同調性干涉圖案上之連續排列之三點以上的 灰度值之局部極值之位置而定。 12. —種抗振型干涉掃描方法,其係包括下列步驟: 擷取分別對應於一待測物的表面形貌之一高同調 性干涉圖案與一低同調性干涉圖案; 進行具有一特定行程之快速掃描動作;以及 25 201007119 • 根據該特定行程、形成該高同調性干涉圖案之光場 . 之光波波長與掃描動作開始前之該高同調性干 . 涉圖案之亮暗分佈,鎖定掃描動作完成後之該高 同調性干涉圖案之亮暗分佈,進而鎖定掃描動作 完成後之該低同調性干涉圖案之條紋分佈。 13.如申請專利範圍第12項所述之抗振型干涉掃描方 法,其中進行特定行程掃描動作前後之該高同調性干涉 圖案之亮暗分佈不變。 _ 14.如申請專利範圍第13項所述之抗振型干涉掃描方 法,其中該特定行程係為形成該高同調性干涉圖案之光 場之光波波長之一半。 15. 如申請專利範圍第12項所述之抗振型干涉掃描方 法,其中進行特定行程掃描動作前後之該高同調性干涉 圖案之亮暗分佈顛倒。 16. 如申請專利範圍第15項所述之抗振型干涉掃描方 法,其中該特定行程係為形成該高同調性干涉圖案之光 ❹場之光波波長之四分之一。 Π.如申請專利範圍第12項所述之抗振型干涉掃描方 法,其中該鎖定掃描動作完成後之該高同調性干涉圖案 ' 之亮暗分佈之方式係根據該高同調性干涉圖案上之特 ^ 定兩點所具有的灰度值之比值而定。 18.如申請專利範圍第12項所述之抗振型干涉掃描方 法,其中該鎖定掃描動作完成後之該高同調性干涉圖案 之亮暗分佈之方式係根據該高同調性干涉圖案上之連 續排列之三點以上的灰度值之局部極值之位置而定。 26
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI384195B (zh) * 2008-10-08 2013-02-01 Ind Tech Res Inst 振動位移與振動頻率決定方法與其裝置
US20130235161A1 (en) * 2011-12-20 2013-09-12 John H. Bearden System and method for pulsed illumination interferometry
JP5984406B2 (ja) * 2012-02-01 2016-09-06 キヤノン株式会社 測定装置
DE102014118151A1 (de) * 2014-12-08 2016-06-09 Universität Kassel Weißlicht-Interferenzmikroskop und Verfahren zum Betreiben eines Weißlicht-Interferenzmikroskops
EP3779378B1 (en) * 2018-04-05 2022-05-11 Shimadzu Corporation Vibration measurement device
DE102018113979B4 (de) * 2018-06-12 2024-07-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur interferometrischen Vermessung einer Oberfläche eines bewegten Prüflings
CN114910016B (zh) * 2022-04-29 2024-04-12 深圳市中图仪器股份有限公司 白光干涉信号的重建装置
CN120252536A (zh) * 2022-04-29 2025-07-04 深圳市中图仪器股份有限公司 抗振光路结构及重建装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5589938A (en) * 1995-07-10 1996-12-31 Zygo Corporation Method and apparatus for optical interferometric measurements with reduced sensitivity to vibration
US5999263A (en) * 1998-01-26 1999-12-07 Zygo Corporation Method and apparatus for performing interferometric measurements with reduced sensitivity to vibration
US6624894B2 (en) * 2001-06-25 2003-09-23 Veeco Instruments Inc. Scanning interferometry with reference signal
US7277183B2 (en) 2004-04-22 2007-10-02 Zygo Corporation Vibration resistant interferometry
GB0611807D0 (en) * 2006-06-14 2006-07-26 Univ Huddersfield A near common-path optical fibre interferometer for potentially fast on-line micro/nano scale surface measurement

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