CN104279983B - 基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法 - Google Patents
基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104279983B CN104279983B CN201410616949.4A CN201410616949A CN104279983B CN 104279983 B CN104279983 B CN 104279983B CN 201410616949 A CN201410616949 A CN 201410616949A CN 104279983 B CN104279983 B CN 104279983B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- int
- film thickness
- designated
- error
- measurement device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法属于共焦扫描光学测量技术领域;该方法在获得镀膜待测样品三维形貌的基础上,计算梯度最大点和其余点的轴向响应曲线数据归一化结果,并以sinc2(a(x‑b))为目标函数进行拟合,将梯度最大点的拟合结果与不同宽度矩形函数做卷积运算,再与待校准点的轴向响应数据做差运算,利用最小残差所对应的矩形窗宽度来补偿膜厚误差;本发明基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法,通过拟合薄膜、厚膜轴向响应曲线,实现对荧光膜膜厚引入误差的补偿,有效校正镀膜膜厚不均引起的误差,并将此误差降低到十分之一膜厚以下。
Description
技术领域
基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法属于共焦扫描光学测量技术领域。
背景技术
对于光滑大区率表面样品,由于照明光在其表面发生镜面反射,当测量与样品表面法线方向与测量系统光轴超过一定角度,经样品表面反射回的信号光无法被口径有限的物镜全部收集,甚至无法收集,从而造成此类样品无法测量或测量分辨率降低。解决上述问题,可以在光滑大区率表面镀上一层荧光膜,使得光滑样品表面具有散射特性,在理想情况下,信号光以近90度的立体角散射传播,实现信号光的全口径收集。然而,由于镀膜工艺无法保证样品表面的荧光膜厚度一致,荧光膜厚度会随着样品表面斜率的增加而变薄,这种膜厚不均会引入二分之一厚膜厚度的误差,影响测量精度。
发明内容
为了解决上述问题,本发明设计了一种基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法,该膜厚误差校正方法能够实现对荧光膜膜厚引入误差的补偿,有效校正镀膜膜厚不均引起的误差,并将此误差降低到十分之一膜厚以下。
本发明的目的是这样实现的:
基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法,包括以下步骤:
步骤a、获得镀膜待测样品三维形貌,轴向扫描间隔为z,扫描层数为N;
步骤b、选取三维形貌梯度最大点,将该点轴向响应曲线数据归一化,记为I1,将其余点轴向响应曲线数据归一化,记为I2;
步骤c、以sinc2(a(x×z-b))为目标函数,利用Levenberg-Marquardt算法分别拟合I1与I2,求得两组a和b,第一组对应I1的最优拟合参数,记为a1和b1,第二组对应I2的最优拟合参数,记为a2和b2;
步骤d、分别计算I1(n)=sinc2(a1×n×z)和I2(n)=sinc2(a2×n×z),n为大于min(int(-π/(a1×z)),int(-π/(a2×z))),小于max(int(-π/(a1×z)),int(-π/(a2×z)))的整数,min()表示最小值,max()表示最大值,int()表示取整运算;
步骤e、将I1(n)与矩形函数做卷积运算,结果记为I'(n,hi),有: hi为非0整数,也是矩形函数的偏移量,还是矩形函数的半宽度;
步骤f、从I'(n,hi)与I2(n)中提取半高以上数据,分别为I3与I4;
步骤g、计算I3与I4的残差res(i),其中,与res(i)最小值对应的hi记为hmin,该点高度校正值为hmin×z;
步骤h、在待校准点测得高度值上减去hmin×z。
上述基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法,所述的步骤f中,提取半高以上数据的具体实施方式为:
对于I'(n,hi),以I'(n,hi)最大值为中心,左右各取int(N/4)个点数据,这些数据记为I3,其中,int()表示取整运算;
对于I2(n),以I2(n)最大值为中心,左右各取int(N/4)个点数据,这些数据记为I4,其中,int()表示取整运算。
有益效果:本发明通过拟合薄膜、厚膜轴向响应曲线,实现对荧光膜膜厚引入误差的补偿,有效校正镀膜膜厚不均引起的误差,并将此误差降低到十分之一膜厚以下。
附图说明
图1是本发明膜厚误差校正方法流程图。
图2是镀膜待测样品三维形貌图。
图3是镀膜待测样品三维形貌梯度最大点的剖面图。
图4是与I1对应的拟合结果。
图5是与I2对应的拟合结果。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进行详细说明,以便对本发明的目的、技术方案有更深入的理解。
本实施例的基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法流程图如图1所示,包括以下步骤:
步骤a、获得镀膜待测样品三维形貌,具体步骤可参照申请人同日申请的另一项发明专利《基于荧光共焦显微技术的光滑大区率样品测量装置与方法》,轴向扫描间隔z=50nm,扫描层数N=141,镀膜待测样品三维形貌如图2;
步骤b、选取三维形貌梯度最大点,即剖面图图3中点A,将A点轴向响应曲线数据归一化,记为I1,将其余点轴向响应曲线数据归一化,不失一般性,记其余任一点的数据为I2;
步骤c、以sinc2(a(x×z-b))为目标函数,利用Levenberg-Marquardt算法分别拟合I1与I2,求得两组a和b,第一组对应I1的最优拟合参数,记为a1和b1,第二组对应I2的最优拟合参数,记为a2和b2,其中a1、b1、a2和b2分别为0.5、4.32、0.455和4.50;与I1对应的拟合结果如图4所示,与I2对应的拟合结果如图5所示;
步骤d、分别计算I1(n)=sinc2(a1×n×z)和I2(n)=sinc2(a2×n×z),n为大于min(int(-π/(a1×z)),int(-π/(a2×z))),小于max(int(-π/(a1×z)),int(-π/(a2×z)))的整数,min()表示最小值,max()表示最大值,int()表示取整运算,I1(n)与I2(n)曲线分别对应图4与图5中“拟合sinc2曲线”;
步骤e、将I1(n)与矩形函数做卷积运算,结果记为I'(n,hi),有: hi为非0整数,也是矩形函数的偏移量,还是矩形函数的半宽度;
步骤f、从I'(n,hi)与I2(n)中提取半高以上数据,分别为I3与I4;
步骤g、计算I3与I4的残差res(i),其中,与res(i)最小值对应的hi记为hmin=2,该点高度校正值为hmin×z=100nm;
步骤h、在待校准点测得高度值上减去100nm。
按照上述步骤将A以外的任意一点高度进行校正,最终可得校正后的三维形貌。
这里需要说明的是,同sinc4(a(x-b))相比,采用sinc2(a(x-b))函数为目标函数进行拟合,对于表面不平滑的样品,测量结果对于样品三维形貌的表达更加准确。
本发明不局限于上述最佳实施方式,任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化或方法改进,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤a、获得镀膜待测样品三维形貌,轴向扫描间隔为z,扫描层数为N;
步骤b、选取三维形貌梯度最大点,将该点轴向响应曲线数据归一化,记为I1,将其余点轴向响应曲线数据归一化,记为I2;
步骤c、以sinc2(a(x×z-b))为目标函数,利用Levenberg-Marquardt算法分别拟合I1与I2,求得两组a和b,第一组对应I1的最优拟合参数,记为a1和b1,第二组对应I2的最优拟合参数,记为a2和b2;
步骤d、分别计算I1(n)=sinc2(a1×n×z)和I2(n)=sinc2(a2×n×z),n为大于min(int(-π/(a1×z)),int(-π/(a2×z))),小于max(int(-π/(a1×z)),int(-π/(a2×z)))的整数,min()表示最小值,max()表示最大值,int()表示取整运算;
步骤e、将I1(n)与矩形函数做卷积运算,结果记为I'(n,hi),有: hi为非0整数,也是矩形函数的偏移量,还是矩形函数的半宽度;
步骤f、从I'(n,hi)与I2(n)中提取半高以上数据,分别为I3与I4;
步骤g、计算I3与I4的残差res(i),其中,与res(i)最小值对应的hi记为hmin,hmin高度校正值为hmin×z;
步骤h、在待校准点测得高度值上减去hmin×z。
2.根据权利要求1所述的基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法,其特征在于,所述的步骤f中,提取半高以上数据的具体实施方式为:
对于I'(n,hi),以I'(n,hi)最大值为中心,左右各取int(N/4)个点数据,这些数据记为I3,其中,int()表示取整运算;
对于I2(n),以I2(n)最大值为中心,左右各取int(N/4)个点数据,这些数据记为I4,其中,int()表示取整运算。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410616949.4A CN104279983B (zh) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | 基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410616949.4A CN104279983B (zh) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | 基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104279983A CN104279983A (zh) | 2015-01-14 |
CN104279983B true CN104279983B (zh) | 2016-10-05 |
Family
ID=52255112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410616949.4A Active CN104279983B (zh) | 2014-11-05 | 2014-11-05 | 基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104279983B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1851522A (zh) * | 2006-05-26 | 2006-10-25 | 清华大学 | 激光扫描共聚焦显微镜扫描畸变现象的全场校正方法 |
CN102207378A (zh) * | 2011-03-09 | 2011-10-05 | 浙江大学 | 球面干涉检测中基于波前差分的高精度调整误差校正方法 |
CN102654638A (zh) * | 2010-12-29 | 2012-09-05 | 徕卡显微系统复合显微镜有限公司 | 用于校正共聚焦扫描显微镜中的图像失真的方法 |
CN102853780A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-01-02 | 厦门大学 | 抛光工件表面轮廓各频段误差的分离方法 |
CN102866492A (zh) * | 2011-07-06 | 2013-01-09 | 黄书伟 | 平衡检测共聚焦显微镜成像系统及其三维影像重建方法 |
JP5597205B2 (ja) * | 2009-11-19 | 2014-10-01 | キヤノン株式会社 | 被検面の形状を計測する装置及び被検面の形状を算出するためのプログラム |
-
2014
- 2014-11-05 CN CN201410616949.4A patent/CN104279983B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1851522A (zh) * | 2006-05-26 | 2006-10-25 | 清华大学 | 激光扫描共聚焦显微镜扫描畸变现象的全场校正方法 |
JP5597205B2 (ja) * | 2009-11-19 | 2014-10-01 | キヤノン株式会社 | 被検面の形状を計測する装置及び被検面の形状を算出するためのプログラム |
CN102654638A (zh) * | 2010-12-29 | 2012-09-05 | 徕卡显微系统复合显微镜有限公司 | 用于校正共聚焦扫描显微镜中的图像失真的方法 |
CN102207378A (zh) * | 2011-03-09 | 2011-10-05 | 浙江大学 | 球面干涉检测中基于波前差分的高精度调整误差校正方法 |
CN102866492A (zh) * | 2011-07-06 | 2013-01-09 | 黄书伟 | 平衡检测共聚焦显微镜成像系统及其三维影像重建方法 |
CN102853780A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-01-02 | 厦门大学 | 抛光工件表面轮廓各频段误差的分离方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
A three-step system calibration procedure with error compensation fo 3D shape measurement;Haihua Cui ect.all;《CHINESE OPTICS LETTERS》;20100110;第8卷(第1期);第33~37页 * |
自适应光学高分辨率共聚焦显微成像技术;谭佐军等;《激光与光电子学进展》;20121231;第090002-1~090002-7页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104279983A (zh) | 2015-01-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103370598B (zh) | 用于光学扫描表面区域内或上的边缘的方法 | |
CA3155820A1 (en) | ACCOUNTING FOR ERRORS IN OPTICAL MEASUREMENTS | |
CN104296684B (zh) | 基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法 | |
CN108362469A (zh) | 基于压敏漆与光场相机的尺寸与表面压力测量方法与装置 | |
CN208588391U (zh) | 一种多光轴平行性校准装置及系统 | |
CN109325927A (zh) | 工业相机摄影测量图像亮度补偿方法 | |
CN104408709A (zh) | 一种线阵ccd相机图像灰度不匀快速矫正方法 | |
CN105180846A (zh) | 一种陶瓷插芯同轴度检测方法 | |
CN108961392B (zh) | 一种基于fpm平台的三维样本的图像重构方法 | |
CN105259645B (zh) | 一种大视场无畸变缩比物镜 | |
CN108088658A (zh) | 一种眩光测量方法及其测量系统 | |
CN105568227B (zh) | 一种同质双层氧化铪减反膜及其制备方法 | |
CN104279983B (zh) | 基于表面镀膜共焦显微形貌测量装置的膜厚误差校正方法 | |
CN103808257A (zh) | 测量发光二极管模块的光源的光轴的方法 | |
Sun et al. | Lens distortion correction for improving measurement accuracy of digital image correlation | |
CN206132006U (zh) | 光电校轴仪 | |
Holwerda et al. | Spiral disk opacity from occulting galaxy pairs in the Sloan Digital Sky Survey | |
CN110889874A (zh) | 一种双目相机标定结果的误差评估方法 | |
CN101963666B (zh) | 一种条纹管成像激光雷达强度像畸变的校正方法 | |
CN107192671B (zh) | 一种基于光谱曲面匹配的土壤类型识别方法 | |
CN109102545A (zh) | 一种基于非度量的畸变校正方法 | |
CN209690607U (zh) | 一种小型化长工作距离的物方远心光学系统 | |
CN112683178B (zh) | 用于光学镜头与光电探测器装配的垫片厚度确定方法 | |
CN110634115B (zh) | 一种基于双光融合的配电设备监控方法及系统 | |
CN109461155B (zh) | 一种生丝质量检测方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |