CN101663588B - 形变测量成像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种形变测量和检验系统。在一个实施方式中，实现了一种观测系统。该观测系统执行双焦平面成像，其中在样本基板和基准基板上同时执行同时对两个焦平面的同时成像以确定形变。此外，实现了高反射背景以在形变测量期间提供更高分辨率。

Description

形变测量成像系统
相关申请 
本申请要求2007年2月26日提交的美国专利申请S/N 60/903,443的权益和优先权，并基于该申请，而且该申请的全部内容通过引用结合于此。 
发明背景 
发明领域
本发明涉及形变测量成像系统。 
技术背景
液晶显示器(LCD)是流行的当代技术。LCD用于包括电视机和计算机的许多显示设备。LCD玻璃制造是非常复杂的工艺。需要极其严格的控制来满足制造可用于诸如液晶显示器(LCD)之类的电视或计算机应用的玻璃所必需的公差要求。同样，测量和检验是LCD制造中关键的步骤，而且用来实现测量和检验过程的技术是任何LCD制造操作的关键组成部分。使用了一个关键的测量和检验设备来测量LCD玻璃中的形变。在制造期间，形变会因为许多原因而出现。这些原因有热或热制造循环等。切割玻璃会引起应力且使玻璃形变。 
一种测量和检验设备使用相对测量来测量LCD基板中的形变。常规的测量和检验设备包括支承台，其用来支承基板，并对基板向下抽真空以使基板不移动。支承台包括基准标记和用来在基板上施加标志的装置。然后对该基板执行一工艺，再将该基板重新定位在支承台上。可对该基板上的标志与基准标记作比较以确定形变量。 
一般而言，相对测量包括使用诸如上述支承板之类的具有目标网格图案的基准板。然后将样本LCD玻璃基板放置在基准板上。样本基板具有类似的目标网格图案。基准板网格和样本玻璃网格相对于彼此偏移。基准板 网格目标和样本玻璃网格目标之间的矢量距离被称为测量节点。图1示出基准玻璃网格、样本玻璃网格以及两个网格之间的矢量距离的现有技术示例。如图1所示，示出了基准玻璃网格100。还将样本玻璃网格示为110。还示出了基准玻璃网格100与样本玻璃网格110之间的矢量距离120(即测量节点)。 
常规的形变测量以两阶段来进行。第一阶段包括相对于支承台上的网格图案测量玻璃基板上的各个节点。如果需要亚微米准确度，则使用诸如照相机之类的光学设备来区分网格图案并观测测量节点中的改变。在玻璃样本上执行诸如板切割或热循环之类的工艺之前进行第一阶段。一旦已经进行此工艺，就进行第二阶段。第二阶段包括相对于支承台上的网格图案测量玻璃基板上的各个节点。然后通过测量第一阶段与第二阶段之间的测量节点中的任何改变可计算玻璃的形变。为测定玻璃形变，需要修正第一与第二阶段之间的测量结果之差中的净平移和旋转。 
图2示出用于形变测量的组件的放大图。示出了样本基板200。在步骤一，将样本基板200定位在基准基板210上。在步骤二，在样本基板200上划线网格230。基准基板210包括被示为220的真空端口。示出第一网格图案230在样本基板200上。示出第二网格图案240在基准基板210上。示出了诸如照相机之类的观测系统250。在步骤三，反转样本基板200，以使网格图案(230、240)彼此正对，并使用观测系统250测量第一网格图案230相对于第二网格图案240的位置。在步骤四，然后去除样本基板200，执行一工艺(例如切割、热循环)。在步骤五，重新定位样本基板200，使网格图案如步骤三中一样彼此正对并重新测量。步骤三与步骤五之间的测量结果差(即测量节点)即样本基板的形变。 
受测样本基板上的目标网格标记在其上表面上。样本基板厚度范围为从0.4mm到1.1mm。同时测量两个目标网格以减小测量误差。因此，常规方法反转样本基板，以使样本基板的网格与基准基板的网格在同一焦平面中。在反转之后对齐大尺寸基板的目标网格(即在整个薄板中的网格之间产生约+/-50μm的偏移)是极富挑战性的，而且因此需要特殊的处理技术。 
除与翻转或反转基板相关联的问题之外，在使用常规观测系统区分基准网格图案与样本网格图案时遇到另外的问题。具体而言，翻转样本基板并将样本基板的网格图案放置在与基准基板相同的焦平面上降低了观测系统区分和对比两个网格图案的能力。用于成像目标网格的常规照明利用明场科勒照明。这引起明背景(即基板的反射)和暗前景(即散射出成像透镜的数值孔径之外的目标网格)。此背景易受降低目标网格的对比度的两个主要因素影响。首先，在测量期间，对样本玻璃基板的下表面施加了真空。这是确保样本与基准板之间无相对位移、以及对样本基板施加一致形状所必需的。两个基板之间所产生的间隙被最小化至亚微米级，这将允许在两个表面之间出现干涉，而这会严重降低所成像测量节点的对比度。其次，基准基板的上表面易遭诸如来自多种源——诸如翻转样本基板、清洗、灰尘等——的刮擦之类的污染。这也使样本基板与基准基板的网格图案之间的图像和对比度降低。比对比度和图像质量降级更重要得多的是，那些干扰和灰尘将与第一和第二次测量不同。然后它们对于两次测量将会以不同的方式影响节点测量结果，从而导致重大测量结果误差。 
因此解决与翻转基板相关联的问题会是有好处的。例如，解决与翻转和测量基板形变相关联的机械、搬动、对齐以及成像问题会是有好处的。 
概要 
提出了一种用于解决与翻转基板以便测量和检验相关联的机械、移动、对齐以及成像问题的方法和装置。根据本发明的示教，使用成像方法和对比度增强组件来消除翻转基板的需要。在一个实施方式中，使用双焦平面成像方法来确定形变。在第二实施方式中，对基准基板的背面涂敷高反射均匀表面以建立对比度增强的组件。应当理解的是，可单独地或组合地使用各个实施方式以解决与翻转基板相关联的问题。 
根据本发明的示教，双焦平面成像被实现成玻璃测量和检验系统。在一个实施方式中，实现了双焦平面成像，以通过对样本基板和基准基板上的目标网格同时成像——这又提供由基板厚度分开(即沿光轴从0.4mm到1.1mm)的两个分立焦平面——来提供高分辨率。可实现多种方法以执行 诸如偏振多路复用、色彩多路复用等等之类的双焦平面成像。 
根据本发明的示教，提出了一种对比度增强组件，其包括定位于来自成像系统的基准基板的背面的高反射均匀表面。使用了高反射率(即镜面)以使样本基板与基准基板之间由干涉和污染引起的对比度变化最小化。应当理解的是，在替代实施方式中，还可实现诸如亮白表面之类的高反射漫射表面。 
在一个实施方式中，公开了一种成像系统。该成像系统包括成像光学子系统和照明光学子系统。成像系统用于焦平面组合、放大、照明、发光、成像以及像检测。 
由于形变的亚微米级以及所要求的准确度，根据本发明的示教，需要约15X的放大倍数和约0.1的数值孔径(NA)来辨别基板中的形变(即测量节点中的变化)。实现所需放大倍数和NA需要约88μm的焦点深度。 
附图简述 
包含在此说明书中且构成此说明书一部分的附图说明了本发明的特定方面，而且与描述一起用来非限制地说明本发明的原理。 
图1示出现有技术的测量节点的示图。 
图2示出现有技术的测量和检验系统的示图。 
图3示出根据本发明的示教实现的照明子系统。 
图4示出根据本发明的示教实现的成像子系统。 
图5示出本发明的双焦平面光学器件实施方式的概念性示图。 
图6示出本发明的滤色器实施方式的概念性示图。 
图7示出本发明的人造干涉仪光学器件实施方式的概念性示图。 
图8示出根据本发明的示教实现的与高反射表面组合的观测系统。 
详细描述 
根据本发明的示教，双焦平面观测系统被实现为玻璃测量和检验系统。在一个实施方式中，通过引用结合了诸如2005年4月28日提交的公开号为20060247891A1并转让给美国康宁公司的“一种用于测量透明基板中的尺寸改变的方法和装置”的专利申请中公开的一种测量和检验系统。
该双焦平面成像系统包括双焦平面生成系统和双焦平面检测系统。双焦平面观测系统可被看作便于将两个对象焦平面同时成像到一个检测器成像平面中的任何观测系统，该检测器成像平面能以亚微米水平清楚地测量两个网格图案。在一个实施方式中，可在不考虑哪个网格图案是基准而哪个是基板的情况下测量节点。根据本发明的示教，可使用偏振多路复用、色彩多路复用或人造干涉仪配置来实现双焦平面系统。 
根据本发明的示教，将样本基板和基准基板彼此相邻地定位，从而在接触面处相互形成界面。将样本基板定位成比基准基板更接近成像平面。样本基板的正面形成第一焦平面，而基准基板的正面（即与样本基板接触的一侧）形成第二焦平面。在一个实施方式中，第一焦平面和第二焦平面被称为双焦平面。样本基板和基准基板包括传递位置信息的标记，诸如刻线。适时在各点处测得的这些标记的相对位置传递有关样本基板关于基准基板的相对形状的信息。此外，位置信息还可包括各个基板的宽度和长度、基板相对于彼此的横向和水平位置等。位置信息可包括描述基板的物理边界和/或基板取向的任何信息。 
入射光在双焦平面处被引导。入射光从双焦平面被反射，从而产生反射光。在一个实施方式中，反射光包括正交偏振光的至少两个重合光束。根据本发明的示教，重合是定义两个光束之间的关系的几何术语：该两个光束一个位于另一个之上，并占据基本相同的空间和时间。两个光束通过非几何性质——即偏振方向——彼此区别。 
正交偏振光的至少两个重合光束经过基本共同的光程。在本发明的一个实施方式中，经过基本共同的光程描述占据同一空间且在同一时间经过同一元件或组件的两个光束；其中同一空间被定义为其中组件的运动会引起少于要测量的形变的像运动的空间，而同一时间被定义为两次测量之间的时间，该时间小于像可移动超过受测形变的时间。根据本发明的示教，空间测量被限定和检测于纳米尺度。 
在经过基本共同的光程之后，来自双焦平面的位置信息被精确地再现在单像平面上，其中精确再现是程度少于我们试图测量的形变的再现。在一个实施方式中，使用至少一个检测器实现像平面。因此，在与焦平面相关联的位置信息(即基准标记、相对位置信息等)与像平面上的位置之间建立了一对一关系。在一个实施方式中，构建此一对一关系可被定义为成像。应当理解的是，在本申请中讨论和描述了至少一对一关系；然而，这并不排除其中定义了一对多关系的情况。 
在另一实施例中，定义了光程。沿该光程定位各光学组件。将双焦平面组件定位在光程的一端上，且将像平面定位在该光程的与双焦平面相反的另一端上(即光程的另一端)。根据本发明的示教，光从相对于彼此定位的双焦平面被反射(即产生位置信息)，并经过该光程到像平面。同样，成像被定义为从双焦平面反射光、通过基本共同的光程处理反射光、然后在位于光程的与双焦平面相反的一端处的像平面处构建一对一关系。 
在纳米级上建立一对一映射关系能对双焦平面进行多种不同类型的测量。例如，可对基板成像，然后可对基板执行诸如热循环之类的工艺。当基板被重新定位时，可再次对样本基板成像并获取形变测量结果。 
在一个实施方式中，照明光学子系统包括图3中所示的照明光程，而成像光学子系统包括图4中所示的成像光程。在一个实施方式中，图3的照明光学子系统产生明场反射科勒照明。照明光程和成像光程具有单独的孔径光阑，以提供调节系统的西格玛值(sigma value)的能力。西格玛值是照明数值孔径(照明光程的NA)与成像数值孔径(成像光程的NA)之比。较高的西格玛值导致过充满的成像光瞳从而使照明在横向上均匀，而且焦点误差改变。 
图3示出根据本发明的示教实现的照明光学子系统。图3中所示的照明光学子系统产生均匀的同轴远心照明。在一个实施方式中，该照明光学子系统产生宽带、中等强度、稳定的同轴远心光，其中数值孔径可控。数值孔径是系统可接受或发射光的角度范围的描述。远心透镜可定义为其中不论通过透镜的入口或出口光瞳的中心的光线在像或物体平面的哪一部分终结或发出，它们在透镜的一侧或两侧均平行于光轴的一种透镜。换言之，远心成像和远心照明产生所有中心光线平行与光轴的光。该光学子系统被设置成使其光轴垂直于焦平面。在一个实施方式中，用来操纵照明光学子 系统中所产生的光的诸如透镜和孔径之类的元件形成被称为照明路径的路径。 
示出了白光二极管(LED)照明源300。在一个实施方式中，实现了白光LED 300，其产生幅值一致的宽带光且产生约3瓦功率。虽然公开了白光LED 300，但应当理解的是，根据本发明的示教，可实现避免相干性的任何多色光源以使牛顿环最小化。 
示出了双合透镜310。聚光透镜310用来准直由白光LED 300产生的光。在位置320处集成了视场光阑，其中源的所有点所发射的光束会聚。该视场光阑通过透镜330和350成像在物体上以照明之。因此，通过调节视场光阑的大小，可调节被照明的物体的大小。 
第二透镜330将源在中间位置340上再成像，被称为孔径光阑的第二孔径位于该中间位置340处。孔径光阑的直径控制照明的NA。孔径光阑位于透镜360的后焦平面中，从而来自孔径光阑中心的光线在物侧平行于此透镜的光轴出射。因此此孔径光阑的位置使照明路径在物侧为远心。 
称为科勒照明的此照明系统允许控制照明的大小和NA、确保照明均匀以及还确保远心照明，这意味着物体的每一点均被方向垂直于物体的光锥照明。 
反射镜(425)可以是50％的分束器，其允许通过该分束器收集物体所反射的光。然后可结合图3上示出的照明系统使用图4上示出的成像系统以在同一设备中提供照明和成像功能。 
图4示出根据本发明的示教实现的双焦点成像系统的成像光学子系统。该成像光学子系统提供将两个焦平面组合到至少一个检测器中的手段。在一个实施方式中，使用偏振多路复用来实现双焦平面观测系统。在一个实施方式中，使用双折射透镜来实现偏振多路复用。使用根据本发明的示教实现的双折射透镜来使初始光束利用成像光学器件分裂到两个不同的焦平面上。双折射透镜具有取决于入射光线的偏振矢量方向的不同折射率。因此该双折射透镜将入射光线分解成两束光线(即通常所称的普通光线(o光)和异常光线(e光))。已知可使用双折射透镜在不同的轴向位置处成像两个物体，例如在US4566762A和US5073021A中描述的那样。 
如果使用了单个双折射透镜元件，则两种偏振的光线都将经历称为横向色差的与波长有关的偏移。为控制此色差，使双折射透镜的光功率最小化。在一个实施方式中，这通过首先准直物体发射的光束、然后使用位于光束经过准直处的低光功率双折射透镜来实现。 
在图4中，示出了基准基板400和样本基板410。根据本发明的示教，利用硅铝硼硅盐显示器玻璃来实现基准基板400。基准基板可具有约6.8mm的厚度405，而样本基板410可具有约0.7mm的厚度415。可利用诸如康宁1737、康宁Eagle 2000(它们都是康宁有限公司的商标)等等之类的硅铝硼硅盐族玻璃实现样本基板410。样本基板具有示为410a的正面或第一焦平面和示为410b的背面或第二焦平面。为讨论目的，光从前焦平面410a和后焦平面410b反射出。在一个实施方式中，通过将基板410与基准基板405相邻放置来实现第二焦平面410b。应当注意的是，基准基板405还包括正面405a和背面405b。在本发明的一个实施方式中，样本基板410的背面410b与基准基板405的正面405a之间的界面构成第二焦平面。 
照明光420被示为如图4所示地进入成像子系统。在一个实施方式中，照明光420由图3的照明光学子系统产生。不偏振平板分束器425接收照明光420，并将照明光420引导到多个物平面上。照明光420通过双折射透镜430和双合物镜435。然后光从相应的焦平面410a和405a反射，并返回通过双合物镜。双折射透镜430起矫正会聚透镜的作用，以使光能在成像器处适当地合成。还示出了孔径445、多路分用器450以及CCD检测器460。分束器425、双折射透镜430、像双合透镜435、孔径445、多路分用器450以及CCD探测器460分别沿成像路径定位。 
在工作期间，图3中所示的照明光学子系统产生图4所示的照明光420。照明光420照明分束器425。如462所示，照明光420的50％沿前向路径被引导至双折射透镜430，而由422所示的50％被引导至光束收集器。光通过双折射透镜430，然后双合透镜435将光聚焦到样本410上。 
在一个实施方式中，沿相反方向，反射光468通过像双合透镜435被处理，像双合透镜435被设置成使系统在CCD平面460中放大物体(即15倍到19倍)。光通过双折射透镜430，该双折射透镜430具有两个不同的 折射率，这两个不同的折射率作用在两个不同的正交偏振光——第一和第二偏振光上。这两个折射率中的较大者作用在所述第一正交偏振上，以使从样本410的所述顶部反射的所述第一偏振光正确地聚焦在所述CCD平面460中。这两个折射率中的较小者作用在所述第二正交偏振上，以使从样本410与所述基准基板400之间的所述界面反射的所述第二偏振光正确地聚焦在所述CCD平面460中。在一个实施方式中，使用转动架442来旋转包括双合透镜435和双折射透镜430的平台440，以便能将被调节成用于多种样本基板厚度415的正确聚焦的不同的双合透镜435和双折射透镜430替换到成像路径中。 
在反方向上，在分束器425处，信号468的50％被反射回照明光学子系统，而50％沿孔径光阑445的方向经过反向路径(即示为474)。孔径光阑445便于控制成像光学器件的数值孔径。孔径光阑445还提供通过改变(即细调)对比度或操纵西格玛值来调节成像质量的灵活性。 
多路分用器450从孔径光阑445接收对应于两个不同焦平面的光476。光476包括共享同一光轴的具有不同偏振性的两个光程。各个焦平面(即410a、410b)与不同偏振的光相关联。多路分用器包括第一部分450a和第二部分450b。第一部分450a通过具有第一正交偏振的光，而多路分用器的第二部分450b通过第二部分450b。 
多路分用器450实现多个目的，例如，多路分用器分离对应于两个不同焦平面的光；多路分用器保持对比度级高；以及使用多路分用器有助于避免包括从一个焦平面到另一个焦平面上的信息。多路分用器接收不同偏振的光，并分离不同偏振的光。多路分用器的第一部分450a接收并处理来自一个偏振的光。多路分用器的第二部分450b接收并处理来自第二偏振的光。然后多路分用器产生第一偏振光455a和第二偏振光455b。 
最后，在反向路径上，第一偏振光455a和第二偏振光455b被传送至像平面460，在一个实施方式中可使用检测器来实现该像平面460。根据本发明的示教，例如利用检测器在像平面460处合成第一偏振光455a和第二偏振光455b。像平面的第一部分460a接收并处理第一偏振光455a，而像平面的第二部分460b接收并处理第二偏振光455b。 
在第二实施方式中，第一、第二、第三以及第四偏振光束被反射(如468所示)。第一和第二偏振光束从第一焦平面410a被反射，而第三和第四偏振光束从第二焦平面410b被反射。 
在一个实施方式中，光466包括正交偏振的两束光束。该正交偏振的两光束从第一焦平面410a和第二焦平面410b反射出。示出反射光468以一般描述从各个焦平面(即410a、410b)以及高反射表面402反射出的光。 
两个重合的正交偏振光束从第一焦平面410a反射出，并经过双合物镜435。通过双合物镜435处理由反射光468一般描述的两束重合的正交偏振光束，该双合物镜435提供光功率/放大。在双折射透镜430处，两束重合的正交偏振光束将经历两个不同的折射率。在一个实施方式中，从第一焦平面410反射出的光466(两束重合的正交偏振光束)由双折射透镜430的高折射率或高光功率部分处理。因此，两束重合的正交偏振光束将被聚焦在稍不同的距离处。通过较高折射率处理的重合正交偏振光束将被聚焦在检测器460(即焦平面)处。另一重合的正交偏振光束将被聚焦超过检测器460。应当注意的是，在本发明的一个实施方式中，多路分用器450将通过第一光束而阻挡第二光束。虽然两束重合的正交偏振光束的相对焦点位置已被改变，但两束重合的正交偏振光束仍在同一光轴上传播。 
另两束重合的正交偏振光束(即第三和第四光束)从第二焦平面410b反射出，并经过双合物镜435。通过双合物镜435处理由反射光468一般描述的两束重合的正交偏振光束，该双合物镜435提供光功率/放大。在双折射透镜430处，两束重合的正交偏振光束将经历两个不同的折射率。在一个实施方式中，从第二焦平面410反射出的光466(两束重合的正交偏振光束)由双折射透镜430的低折射率或低光功率部分处理。因此，两束重合的正交偏振光束将被聚焦在稍不同的距离处。通过较低折射率处理的重合正交偏振光束(即第三光束)将被聚焦在检测器460(即焦平面)处。另一重合的正交偏振光束(即第四光束)将在检测器460之前被散焦。应当注意的是，在本发明的一个实施方式中，多路分用器450将通过第三光束而阻挡第四光束。虽然两束重合的正交偏振光束的相对焦点位置已被改变，但两束重合的正交偏振光束仍在同一光轴上传播。 
在第三实施方式中，光466在经过正向路径之后照明样本410并从三个平面反射。样本410的上表面反射光，样本410与基准基板400之间的界面反射光；以及高反射表面402反射光。所有三种反射产生反射光468，其与以正向路径进入样本的入射光466成正比。 
应当理解的是，在反射光468与光476之间示出了公共的光程。然后在450与460之间示出了基本共同的光程，其中不同的光束或正交偏振被分离，而且在不同的位置入射像平面460。 
根据本发明的示教，可在焦平面460处实现多种检测方法。在一个实施方式中，在孔径光阑445之后定位偏振分束器，而两个偏振光程被发送至定位在同一焦距处的两个不同CCD相机。在第二实施方式中，将偏振器放置在CCD相机的敏感区域之前，从而敏感区域的一部分接收一个偏振方向的光(即第一正交偏振)，而敏感区域的另一部分接收另一偏振方向的光(即第二正交偏振)。在第三实施方式中，可实施切换方法(即将液晶设备或偏振器放置在旋转轮上)，以使敏感区域被第一正交偏振的光照明特定时间段，而且敏感区域被第二正交偏振的光照明不同的时间段。在一个实施方式中，通过使用双折射率透镜焦距实现对具有不同板厚的板的测量，以实现对应于样本基板厚度的普通和异常焦平面的分离。 
图5示出根据本发明的示教实现的偏振多路复用的概念性实施方式。光从两个平面反射。来自较近平面的光510通过物镜520并通过双折射透镜540，且在双折射透镜540处分离成第一和第二重合的正交线性偏振光束。第一光束经历双折射率透镜540的较高折射率，因而将在像平面560处正确地聚焦。所述第二光束未正确地聚焦。多路复用器550选择所述第一光束，并阻挡所述第二光束到达所述像平面的期望部分。来自较远平面的光500也通过物镜520并通过双折射透镜540，且在双折射透镜540处分离成第二组第一和第二重合的正交线性偏振光束。所述第二光束经历双折射率透镜540的较低折射率，因而将在像平面560处正确地聚焦。所述第一光束未正确地聚焦。多路复用器550选择所述第二光束，并阻挡所述第一光束到达所述像平面的期望部分。 
根据本发明的示教，色彩分束系统被实现成测量和检验系统以建立双 焦点。在一个实施方式中，色彩分束方法被实现成建立其中各种色彩对应于不同焦平面的光学系统。在一个实施方式中，在光束路径中插入双色分束器。双色分束器分离之后将沿不同路径传播的两种色彩。各个路径具有不同焦距的发散透镜，它们产生等于样本基板厚度的路径长度差。然后这些路径被重新合成以传播至公共的像平面。类似于偏振多路复用，可通过将CCD对半分成两个滤色器或使用滤色器旋转轮适时改变传送至CCD的色彩来执行检测。 
在图6中示出了概念性的色彩多路复用图。 
照明光620进入系统且其50％从分束器615处反射通过物镜610以分别照明平面600和605，余下的50％透射至束流收集器并丢失。此光是白光或多色光，包括可通过二向色滤光器区分的至少两种波长。考虑从平面600反射的第一光。第一光通过至物镜610，在该物镜610处大致向像平面690聚焦。然后第一光的50％透射通过分束器615，余下的50％向照明源被反射回并丢失。然后此第一光进入色彩多路复用器695，其分别由二向色滤光器625和655、反射镜640和670以及第一和第二透镜645和650组成。所述多色的第一光被二向色滤光器625分离成第一和第二波长或色彩，所述第一波长透射，而所述第二波长被反射。所述第一波长通过管透镜645(该透镜645调节其焦点以使其精确聚焦在像平面690上)，并从反射镜670以及二向色滤光器655反射并通过管透镜680。色彩多路分用器685将所述第一波长通过至像平面690的特定部分，并阻止其到达特定的其它部分，从而所述第一波长在所述像平面的所述特定部分上提供良好聚焦的平面600的像。所述第二波长从反射镜640反射并通过管透镜650(该透镜650调节其焦点以使其不会聚焦在像平面690上)，并透射通过二向色滤光器655并通过管透镜680。色彩多路分用器685使所述第二波长通过至像平面690的第二特定部分。因为所述第二波长未在像平面690上聚焦，所以所述第二波长提供漫射和散焦的背景光，该背景光不向所述第二部分提供任何像。 
以对称的方式，来自平面605的光也经过该光学系统，也被色彩多路复用器695分离成第一和第二波长，第一和第二波长中的每一个被分别透 射至所述管透镜645和650中的分别的一个。因此，所述第二波长在像平面690的所述第二部分上提供平面605的良好聚焦的像，而所述第一波长提供漫射和散焦的背景光，该背景光不会向所述像平面690的所述第一部分提供任何像。 
根据本发明的示教，从平面600和605到像平面690的光程必须基本重合。这意味着色彩多路复用器695的组件必须被设计成不会出现会影响两个波长的相对位置至比由待测形变引起的程度更大程度的相对移动或运动。在一个实施方式中，这可通过在诸如因瓦合金之类的低膨胀金属的基板或诸如微晶玻璃 (Zerodur )之类的低膨胀陶瓷材料上制造所述色彩多路复用器来实现。在另一实施方式中，这可通过将所有光学元件粘合到准单片玻璃组件中来制造所述色彩多路复用器来实现。 
图7示出根据本发明的示教用来实现偏振多路复用的人造干涉仪。在一个实施方式中，实现了一种人造干涉仪，其中两个物表面被分开给定的光程长而且被合成到一个成像表面中。为了将这两个表面叠合到公共的成像焦平面中，在光束中引入50/50分束器以提供两个独立的光程。两个光程长彼此偏移一距离，该距离对应于受测样本基板的厚度。然后再合成这两个光程以具有如下所示的公共像焦平面。应当理解的是，与上述的以前的双焦点成像方案不同，此方法不多路复用两个光程，因此在一个实施方式中，在无需多路分用的情况下实现该检测器。 
在图7中，样本被示为700。照明光720进入系统且其50％从分束器715处反射通过物镜710以分别照明平面700和705，余下的50％被传送至束流收集器并丢失。考虑从平面700反射的第一光。所述第一光通过物镜710，然后到分束器715，第一光的50％在该处透射至管透镜730，管透镜730将其聚焦至像平面790，而余下的50％被反射回照明源并丢失。然后此第一光进入由分束器750和反射镜760和770组成的人造干涉仪795。所述第一光被分束器750分开，50％透射至反射镜760，而另50％被反射至反射镜770。从分束器750到反射镜760的距离例如短于从分束器750到反射镜770的距离，因此所述第一光从反射镜760反射回分束器750的那部分的50％透射回物镜并丢失，余下的50％被反射至像平面790以形成平面700 的良好聚焦的像。所述第一光从反射镜770反射回分束器750的那部分的50％透射回物镜并丢失，余下的50％被反射回像平面790并提供漫射和散焦的背景光，而不向所述像平面提供任何像。 
以对称的方式，来自平面705的第二光也经过光学系统，也被分束器750分离，其50％透射至反射镜760而另50％被反射至反射镜770。因此，所述第二光在像平面790上提供平面705的良好聚焦的像，所述良好聚焦的像由所述第二光从反射镜770反射并随后到达所述像平面的那部分组成。所述第二光从反射镜760反射并随后到达所述像平面的那部分被漫射和散焦，从而不向所述像平面提供任何像。 
注意：通过对分束器750和反射镜760以及770中的一个或多个引入例如小于5度的微小旋转角以使所述第一和第二光的良好聚焦的部分落在像平面790的期望位置，可将由所述第一光和所述第二光形成的像安排成重合或相邻。所述角度的引入在制造期间进行，所述角度在工作期间恒定而且固定。 
根据本发明的示教，从平面700和705到像平面790的光程必须基本重合。这意味着人造干涉仪795的组件必须被设计成不会出现会影响所述第一光和第二光的相对位置至比由待测形变引起的程度更大程度的相对移动或运动。在一个实施方式中，这可通过在诸如因瓦合金之类的低膨胀金属的基板或低膨胀陶瓷材料上制造所述人造干涉仪来实现。在另一实施方式中，这可通过将所有光学元件粘合到准单片玻璃组件中来制造所述色彩多路复用器来实现。 
最后，由于物体位于不同的聚焦位置，所以需要某些像修正。第一修正是因为两个焦平面的物到像放大率不同。为举例说明该问题，让我们考虑两个物体分别位于x1和x2的测量节点。它们在测量的第一步期间在CCD上的位置将由下式给出 
Y1＝G1*x1 
Y2＝G2*x2 
其中G1和G2是两个焦平面的两个放大系数。 
当在第二步中重复此测量时，可将两个物体横向移动矢量dx，因为例 如观测系统并非完美聚焦在节点上的同一位置处。那么这些位置现在由以下给出： 
Y’1＝G1*(x1+dx) 
Y’2＝G2*(x2+dx) 
因此，由于放大率不同会产生幅值为(G1-G2)*dx的测量误差。因此有必要校准放大系数，并通过不同的放大率修正测量结果。最后，需要数据修正的另一方面与视差效应有关。实际上，两个物体在不同的聚焦位置，它们的视距受观测系统的角偏差影响。通过确保观测系统的角稳定性保持充分小，或通过监控观测系统的角偏差并进行数据修正，可使这种影响最小化。 
图8示出根据本发明的示教实现的对比度增强组件。示出了样本基板800。样本基板800包括上表面805和下表面807。样本基板800定位在基准基板810上。基准基板810包括上表面815和下表面820。高反射表面860相对于基准基板810的下表面820定位。基准基板810包括被示为850的真空端口。在基准基板810上示出第一网格图案840。第二网格图案830被置于样本基板800上。根据本发明的示教实现一观测系统870。观测系统870同时处理两个焦平面(对应于光线880和885)。示出被描绘为880的光线以展示对位置805处的第一焦平面的处理，而示出被描绘为885的光线以展示在第二焦平面807处的处理。 
在测量和检验系统中使用的石英卤素白光源具有非常宽的光谱输出。因此，系统的光谱发射受用作传感器的CCD相机的光谱响应性限制。在一个实施方式中，CCD相机具有从约350到900纳米的响应。因此，相干长度由下式给出：CL＝λ2/Δλ＝0.710微米，其中CL是相干长度，λ是中心波长，以及Δλ是光谱宽度。因此，如果两个板之间的间隙小于0.710微米，则将出现干扰。这实际上是样本基板被真空吸引至基准基板的情况。因此，必须使此干扰最小化以提供一致和准确的测量结果。图8示出当使用诸如反射镜之类的高反射表面860时所产生的反射。在一个实施方式中，认为高反射表面是具有100％反射率的理想反射镜。在一个实施方式中，来自基板865上表面的反射是4％(即示为865)。从基板800的下表面与基准基 板810的上表面之间的界面——也称为干涉界面——的反射示为890，它约为0与8％之间(即示为890)。从高反射表面的反射是88％，而且被示为895。所得的反射是96％±4％。最糟糕情况的变化是8/92*100＝8.7％。概言之，干涉层的作用可理论上被减少最大91.3％。 
反射镜表面反射压倒了样本LCD基板810的下表面与基准板815的上表面之间的干涉效果。引入高反射表面860将照明方案从明场反射改变为虚拟明场透射。此照明将消除在暴露表面上的表面污染的影响，因为相比于第4表面而言，它们的反射贡献最小。 
在此说明书中参考了多个出版物。这些出版物的公开内容在此处通过引用整体结合到此说明书中，以更更完全地描述本文中所描述的化合物、组合物、以及方法。 
应当理解的是，虽然已关于本发明的特定说明性和具体方面详细描述了本发明，但不应当认为本发明局限于这些，因为在不背离由所附权利要求书限定的本发明的宽广范围的情况下，多种修改是可能的。 

Claims (14)

1.一种处理光的方法，包括以下步骤：
（a）通过从两个焦平面反射入射光束产生包括位置信息的两个重合的正交偏振光束，所述位置信息表示所述两个焦平面中的每一个中的相对位置点；
（b）通过同一光程处理所述两个重合的正交偏振光束，然后分离供在单个像平面处处理；以及
（c）分别从所述两个焦平面中的每一个在所述单个像平面处再现所述位置信息。
2.如权利要求1所述的处理光的方法，其特征在于，还包括以下步骤：响应于在所述单个像平面处再现所述位置信息的步骤测定形变。
3.一种测量形变的方法，包括以下步骤：
相对于包括第二焦平面的第二基板定位包括第一焦平面的第一基板，其中所述第一焦平面比所述第二焦平面更接近成像位置；
从所述成像位置对所述第一焦平面和所述第二焦平面同时成像；以及
响应于从所述成像位置对所述第一焦平面和所述第二焦平面同时成像的步骤而确定所述第一基板中的形变，
其中所述同时成像包括以下步骤：
（a）通过从两个焦平面反射入射光束产生包括位置信息的两个重合的正交偏振光束，所述位置信息表示所述两个焦平面中的每一个中的相对位置点；
（b）通过同一光程处理所述两个重合的正交偏振光束，然后分离供在单个像平面处处理；以及
（c）分别从所述两个焦平面中的每一个在所述单个像平面处再现所述位置信息。
4.如权利要求3所述的测量形变的方法，其特征在于，所述从所述成像位置对所述第一焦平面和所述第二焦平面同时成像的步骤还包括执行偏振多路复用的步骤。
5.如权利要求3所述的测量形变的方法，其特征在于，所述从所述成像位置对所述第一焦平面和所述第二焦平面同时成像的步骤还包括执行色彩多路复用的步骤。
6.如权利要求4所述的测量形变的方法，其特征在于，所述执行偏振多路复用的步骤包括在成像位置之前实现偏振分束器，并产生两个偏振光路，
响应于从所述成像位置对所述第一焦平面和所述第二焦平面同时成像的步骤而确定所述第一基板中的形变的步骤包括使用不同的检测器来检测各个光路。
7.如权利要求4所述的测量形变的方法，其特征在于，所述通过从所述成像位置对所述第一焦平面和所述第二焦平面同时成像来执行确定形变的步骤还包括在检测器每一半之前定位不同的偏振器的步骤，藉此所述检测器的一半接收一个偏振方向的光，而所述检测器的另一半接收另一偏振方向的光。
8.如权利要求4所述的测量形变的方法，其特征在于，所述通过从所述成像位置对所述第一焦平面和所述第二焦平面同时成像来执行确定形变的步骤还包括在所述第一焦平面、第二焦平面两者与所述成像位置之间定位切换装置以及在所述成像位置处定位检测器的步骤，藉此所述检测器根据时间交替地检测一个偏振方向然后检测另一个偏振方向。
9.如权利要求3所述的测量形变的方法，其特征在于，所述位置信息被修正以考虑所述两个焦平面之间的有差别的放大因子。
10.如权利要求3所述的测量形变的方法，其特征在于，监控或最小化成像系统的角偏差以避免视差效应。
11.如权利要求3所述的测量形变的方法，其特征在于，照明的数值孔径的大小显著超过所述成像光程的数值孔径的大小。
12.一种测量形变的方法，包括以下步骤：
相对于包括第二焦平面的第二基板定位包括第一焦平面的第一基板，其中所述第一焦平面比所述第二焦平面更接近成像位置；
将反射表面定位在所述第二基板的与所述第二焦平面相反的一面上；
从所述成像位置对所述第一焦平面和所述第二焦平面同时成像，其中对所述第一焦平面和所述第二焦平面同时成像包括通过所述第一焦平面、通过所述第二焦平面透射光、以及从所述反射表面反射回所述成像位置；以及
响应于从所述成像位置对所述第一焦平面和所述第二焦平面同时成像的步骤来确定所述第一基板中的形变，
其中所述同时成像包括以下步骤：
（a）通过从两个焦平面反射入射光束产生包括位置信息的两个重合的正交偏振光束，所述位置信息表示所述两个焦平面中的每一个中的相对位置点；
（b）通过同一光程处理所述两个重合的正交偏振光束，然后分离供在单个像平面处处理；以及
（c）分别从所述两个焦平面中的每一个在所述单个像平面处再现所述位置信息。
13.如权利要求12所述的测量形变的方法，其特征在于，所述从所述成像位置对所述第一焦平面和所述第二焦平面同时成像的步骤还包括执行偏振多路复用的步骤。
14.如权利要求12所述的测量形变的方法，其特征在于，所述从所述成像位置对所述第一焦平面和所述第二焦平面同时成像的步骤还包括执行色彩多路复用的步骤。
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