CN111220088A

CN111220088A - 测量系统和方法

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Publication number: CN111220088A
Application number: CN201811415699.2A
Authority: CN
Inventors: 陈鲁; 杨乐; 马砚忠; 张威; 李小辉
Original assignee: Skyverse Ltd
Current assignee: Skyverse Ltd
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-06-02
Anticipated expiration: 2038-11-26
Also published as: CN111220088B

Abstract

本公开提供了一种测量系统和方法，涉及测量技术领域，所述测量系统包括：光源，用于产生检测光束；物镜，被配置为使所述检测光束照射到被测物体的被测区域，根据来自所述被测区域的反射光束得到待处理光束；分光器，被配置为对所述待处理光束进行分光，以得到第一光束和第二光束；成像装置，被配置为根据所述第一光束得到探测图像；光强探测装置，被配置为根据所述第二光束得到预设波长的光对应的强度；移动设备，被配置为在不同时刻下使所述物镜沿光轴方向相对于所述被测物体移动；处理系统，被配置为根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息。

Description

测量系统和方法

技术领域

本公开涉及测量技术领域，尤其涉及一种测量系统和方法。

背景技术

在集成电路制造领域，为提高产品良率，需要对晶圆的三维形貌进行测量，以检查晶圆制造的工艺过程是否符合标准。基于白光干涉技术的三维形貌测量方式以其无接触、快速、高精度等特点在集成电路检测领域广泛使用。

白光干涉技术以相干长度很短的白光作为光源，通过干涉信号强度的峰值可以定位被测物体的表面形貌。白光相移干涉技术在分析干涉信号强度的同时融入了被测物体反射的反射光束的相移，提高了测量精度。

目前的测量方式中，根据在不同时刻下预先设置好的对反射光束引入的相移和不同时刻下的干涉图像，计算被测物体不同位置的高度分布。但是，由于测量装置的移动误差、测量装置的振动、环境振动等因素，预先设置好的相移与实际对反射光束引入的实际相移并不相同，这种相移误差将导致测量的高度分布具有一定误差。

发明内容

为了解决上述问题，本公开实施例提供了如下技术方案。

根据本公开实施例的一方面，提供一种测量系统，包括：光源，用于产生检测光束；物镜，被配置为使所述检测光束照射到被测物体的被测区域，根据来自所述被测区域的反射光束得到待处理光束；分光器，被配置为对所述待处理光束进行分光，以得到第一光束和第二光束；成像装置，被配置为根据所述第一光束得到探测图像；光强探测装置，被配置为根据所述第二光束得到预设波长的光对应的强度；移动设备，被配置为在不同时刻下使所述物镜沿光轴方向相对于所述被测物体移动；处理系统，被配置为根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息。

在一些实施例中，所述物镜被配置为：使所述检测光束的一部分形成参考光束，并且，使所述参考光束和所述反射光束相干涉以得到干涉光束，所述干涉光束作为所述待处理光束。

在一些实施例中，所述测量系统还包括：数据采集系统，被配置为在所述物镜移动至每个位置时均发出对应的同步触发信号；所述成像装置被配置为在每次接收到所述同步触发信号时，均执行所述根据所述第一光束得到探测图像的步骤；所述光强探测装置被配置为在每次接收到所述同步触发信号时，均执行所述根据所述第二光束得到预设波长的光对应的强度的步骤。

在一些实施例中，所述光强探测装置被配置为使得所述第二光束的一部分通过，以得到第三光束；根据所述第三光束得到预设波长的光对应的强度。

在一些实施例中，所述光强探测装置包括：第一光阑，被配置为使得所述第二光束的一部分通过，以得到所述第三光束；光谱仪，被配置为根据所述第三光束得到预设波长的光对应的强度。

在一些实施例中，所述光强探测装置包括：滤光片，被配置为对所述第二光束进行滤光，以得到所述预设波长的光；第二光阑，被配置为使得所述预设波长的光的一部分通过，以得到所述第三光束；光强探测器，被配置为根据所述第三光束得到预设波长的光对应的强度。

在一些实施例中，所述处理系统被配置为根据如下方式确定所述被测区域的高度信息：根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度，确定不同时刻下由所述移动设备引入的实际移动参量；根据不同时刻下由所述移动设备引入的实际移动参量和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息。

在一些实施例中，所述处理系统被配置为根据如下方式确定不同时刻下由所述移动设备引入的实际移动参量：控制所述移动设备在多个预设时刻下带动所述物镜沿光轴方向相对于所述被测物体移动，以对所述反射光束引入多个期望移动参量；获取所述多个预设时刻下所述预设波长的光对应的多个参考强度；根据所述多个预设时刻下的多个参考强度和多个期望移动参量，确定不同时刻下对所述反射光束引入的实际移动参量。

在一些实施例中，所述处理系统被配置为根据如下方式确定不同时刻下对所述反射光束引入的实际移动参量：以每个预设时刻下的期望移动参量为自变量，以该预设时刻下的参考强度为因变量对待拟合函数进行拟合，以得到拟合函数；根据所述拟合函数和不同时刻下的预设波长光的强度，确定不同时刻下对所述反射光束引入的实际移动参量。

在一些实施例中，所述期望移动参量为期望相移量，所述实际移动参量为实际相移量；所述处理系统被配置为：以每个预设时刻下对所述反射光束引入的期望相移量作为θ、以该预设时刻下所述预设波长的光对应的参考强度作为I，对下式进行拟合，以得到A、θ₀和B：I＝A×cos(θ-θ₀)+B；在得到A、θ₀和B后，根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度I和上式计算不同时刻下的θ，以计算得到的每个时刻下的θ作为该时刻下对所述反射光束引入的实际相移量。

在一些实施例中，所述处理系统被配置为根据如下方式确定所述被测区域的高度信息：根据不同时刻下的探测图像的灰阶值，确定光强最大的探测图像对应的时刻；根据光强最大的探测图像对应的时刻下的实际移动参量，确定所述被测区域的高度信息。

在一些实施例中，所述处理系统被配置为根据如下方式确定所述被测区域的高度信息：根据不同时刻下的探测图像中对应所述被测区域某一位置的像素的灰阶值和不同时刻下所述预设波长的光对应的强度，确定该位置的高度信息；根据多个位置的高度信息，确定所述被测区域的高度信息。

在一些实施例中，所述被测物体包括多个所述被测区域；所述处理系统还被配置为：将多个所述被测区域的高度信息拼接，以得到所述被测物体表面的三维形貌。

根据本公开实施例的一方面，提供一种测量方法，包括：通过物镜使来自光源的检测光束照射到被测物体的被测区域；通过所述物镜根据来自所述被测区域的反射光束得到待处理光束；对所述待处理光束进行分光，以得到第一光束和第二光束；根据所述第一光束得到探测图像；根据所述第二光束得到预设波长的光对应的强度；通过移动设备在不同时刻下使所述物镜沿光轴方向相对于所述被测物体移动；根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息。

在一些实施例中，所述测量方法还包括：通过所述物镜使所述检测光束的一部分形成参考光束；其中，根据来自所述被测区域的反射光束得到待处理光束包括：使所述参考光束和所述反射光束相干涉，以得到干涉光束，所述干涉光束作为所述待处理光束。

在一些实施例中，根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息包括：根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度，确定不同时刻下由所述移动设备引入的实际移动参量；根据不同时刻下由所述移动设备引入的实际移动参量和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息。

在一些实施例中，根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度，确定不同时刻下由所述移动设备引入的实际移动参量包括：控制所述移动设备在多个预设时刻下带动所述物镜沿光轴方向相对于所述被测物体移动，以对所述反射光束引入多个期望移动参量；获取所述多个预设时刻下所述预设波长的光对应的多个参考强度；根据所述多个预设时刻下的多个参考强度和多个期望移动参量，确定不同时刻下对所述反射光束引入的实际移动参量。

在一些实施例中，根据所述多个预设时刻下的多个参考强度和多个期望移动参量，确定不同时刻下对所述反射光束引入的实际移动参量包括：以每个预设时刻下的期望移动参量为自变量，以该预设时刻下的参考强度为因变量对待拟合函数进行拟合，以得到拟合函数；根据所述拟合函数和不同时刻下的预设波长光的强度，确定不同时刻下对所述反射光束引入的实际移动参量。

在一些实施例中，所述期望移动参量为期望相移量，所述实际移动参量为实际相移量；以每个预设时刻下的期望移动参量为自变量，以该预设时刻下的参考强度为因变量对待拟合函数进行拟合，以得到拟合函数包括：以每个预设时刻下对所述反射光束引入的期望相移量作为θ、以该预设时刻下所述预设波长的光对应的强度作为I，对下式进行拟合，以得到A、θ₀和B：I＝A×cos(θ-θ₀)+B；根据所述拟合函数和不同时刻下的预设波长光的强度，确定不同时刻下对所述反射光束引入的实际移动参量包括：在得到A、θ₀和B后，根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度I和上式计算不同时刻下的θ，以计算得到的每个时刻下的θ作为该时刻下对所述反射光束引入的实际相移量。

在一些实施例中，根据不同时刻下由所述移动设备引入的实际移动参量和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息包括：根据不同时刻下的探测图像的灰阶值，确定光强最大的探测图像对应的时刻；根据光强最大的探测图像对应的时刻下的实际移动参量，确定所述被测区域的高度信息。

在一些实施例中，根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息包括：根据不同时刻下的探测图像中对应所述被测区域某一位置的像素的灰阶值和不同时刻下所述预设波长的光对应的强度，确定该位置的高度信息；根据多个位置的高度信息，确定所述被测区域的高度信息。

在一些实施例中，所述被测物体包括多个所述被测区域；所述测量方法还包括：将多个所述被测区域的高度信息拼接，以得到所述被测物体表面的三维形貌。

本公开实施例提供的测量系统中，光强探测装置根据第二光束得到预设波长的光对应的强度，处理系统根据不同时刻下预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定被测区域的高度信息。一方面，根据不同时刻下预设波长的光对应的强度和探测图像得到的高度信息更为准确。另一方面，光强探测装置与探测图像的成像光路共光路，结构紧凑，且不会影响探测图像的成像结果。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，其描述了本公开的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理，在附图中：

图1是根据本公开一些实施例的测量系统的结构示意图；

图2是根据本公开另一些实施例的测量系统的结构示意图；

图3是根据本公开又一些实施例的测量系统的结构示意图；

图4是根据本公开一些实现方式的确定被测区域的高度信息的流程示意图；

图5示出了图4中的步骤402的一个具体实现方式；

图6是根据本公开一些实施例的测量方法的流程示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

图1是根据本公开一些实施例的测量系统的结构示意图。

如图1所示，测量系统可以包括光源101、物镜102、分光器103、成像装置104、光强探测装置105、移动设备106和处理系统107。

光源101用于产生检测光束。在一些实施例中，检测光束为白光。

物镜102被配置为使来自光源101的检测光束照射到被测物体A(例如晶圆等)的被测区域，根据来自被测区域的反射光束得到待处理光束。

在一些实施例中，物镜102可以为干涉物镜，相应地，待处理光束可以是干涉光束。在另一些实施例中，物镜102可以为共聚焦物镜，相应地，待处理光束可以是被测物体的反射光束。

例如，物镜102可以使检测光束的一部分形成参考光束，并且使参考光束和被测区域反射的反射光束相干涉，以得到干涉光束，以得到的干涉光束作为待处理光束。例如，物镜102可以使检测光束的一部分照射到参考面，经参考面反射后得到参考光束。

在一些实施例中，来自光源101的检测光束可以经整形镜组201整形后入射到分光器202，经分光器202反射后入射到物镜102。例如，整形镜组201可以对检测光束进行准直、滤波等整形操作。

分光器103被配置为对来自物镜102的待处理光束进行分光，以得到第一光束和第二光束。作为示例，被分光器203反射的待处理光束可以为第一光束，透过分光器103的待处理光束可以为第二光束，反之亦可。在一些实施例中，参见图1，来自物镜102的待处理光束可以经过分光器202的透射和汇聚透镜203的汇聚后入射到分光器103。

成像装置104被配置为根据分光器103分光后的第一光束得到探测图像，例如干涉图像。成像装置104例如可以是照相机、摄像机等。

光强探测装置105被配置为根据分光器103分光后的第二光束得到预设波长的光对应的强度。在一些实现方式中，预设波长是固定波长。在另一些实现方式中，预设波长不固定，可以由光强探测装置105来调整。后文将结合图2和图3介绍这两种实现方式。

移动设备106被配置为在不同时刻下带动物镜102沿光轴方向相对于被测物体移动。例如，移动设备106可以在处理系统107的控制下带动物镜102沿光轴方向相对于被测物体移动。这里，光轴方向可以理解为待检测光束的出射方向，例如图1中的双向箭头所指方向。例如，移动设备106可以是相移器。

处理系统107被配置为根据不同时刻下预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定被测区域的高度信息。例如，处理系统107可以是计算机等其他能够进行处理的设备。

一种方式下，被测区域很小，可以视为一个点。这种情况下，可以根据不同时刻下预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像的灰阶值，确定被测区域的高度信息。

另一种方式下，被测区域较大。这种情况下，可以根据不同时刻下预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像中对应被测区域某一位置的像素的灰阶值，确定该位置的高度信息。这样，可以得到每个位置的高度信息。然后，根据每个位置的高度信息，可以确定整个被测区域的高度信息。

在一些实施例中，被测物体可以包括多个被测区域。可以移动被测物体，以利用测量系统对被测物体的多个被测区域进行测量，从而得到每个被测区域的高度信息。在得到每个被测区域的高度信息后，可以将多个被测区域的高度信息拼接，以得到被测物体的三维形貌。

上述实施例中，光强探测装置根据第二光束得到预设波长的光对应的强度，处理系统根据不同时刻下预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定被测区域的高度信息。一方面，根据不同时刻下预设波长的光对应的强度和探测图像得到的高度信息更为准确。另一方面，光强探测装置与探测图像的成像光路共光路，结构紧凑，且不会影响探测图像的成像结果。

在一些实施例中，参见图1，测量系统还可以包括数据采集系统108，例如数据采集卡。数据采集系统108被配置为在物镜102移动至每个位置时均发出对应的同步触发信号。相应地，成像装置104被配置为在每次接收到同步触发信号时，均执行根据第一光束得到探测图像的步骤；光强探测装置105被配置为在每次接收到同步触发信号时，均执行根据第二光束得到预设波长的光对应的强度的步骤。这样，成像装置104可以得到一系列的不同时刻下的探测图像，光强探测装置105可以得到一系列的不同时刻下预设波长的光对应的强度。数据采集系统108可以从成像装置104采集探测图像数据，并从光强探测装置105采集预设波长的光对应的强度数据，并传输至处理系统107。

在一个或多个实施例中，光强探测装置105可以被配置为使得分光器103对待处理光束进行分光后得到的第二光束的一部分通过，以得到第三光束；根据第三光束得到预设波长的光对应的强度。

这样的方式下，第二光束对应被测物体的被测区域，而第三光束对应被测区域的部分区域，也即，可以认为被测区域的部分区域的高度变化情况与被测区域的整个区域的高度变化情况一致。故，可以减小后续处理系统的数据处理量，提升处理速度，从而提高高度信息的测量速度。

下面结合图2和图3介绍光强探测装置的不同实现方式。需要说明的是，本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。

图2是根据本公开另一些实施例的测量系统的结构示意图。如图2所示，该实施例中的光强探测装置105包括第一光阑115(例如孔径光阑)和光谱仪125。光谱仪125包括探测器和光栅。

第一光阑115被配置为使得第二光束的一部分通过，以得到第三光束。光谱仪125被配置为根据第三光束得到预设波长的光对应的强度。

在一些实施例中，光谱仪125中的探测器为区域探测器或线探测器。这种情况下，第一光阑115用于使光强探测装置105仅探测一个很小区域处的光强，从而能够减小该区域周围光的影响，提高检测精度。

在某些实施例中，光谱仪125中的探测器为点探测器。这种情况下，测量系统可以不包括第一光阑115。

这里，光谱仪125可以得到多个波长的光对应的强度。处理系统107可以根据任意一个波长的光对应的强度进行后续分析。

图3是根据本公开又一些实施例的测量系统的结构示意图。如图3所示，该实施例中的光强探测装置105包括滤光片135、第二光阑145(例如孔径光阑)和光强探测器155(例如光电探测器)。

滤光片135被配置为对第二光束进行滤光，以得到预设波长的光。第二光阑145被配置为使得预设波长的光的一部分通过，以得到第三光束。光强探测器155被配置为根据第三光束得到预设波长的光对应的强度。这里，第三光束即为预设波长的光。

与图2所示实现方式相比，图3所示方式利用滤光片135直接得到了预设波长的光，光强探测器155直接探测该预设波长的光对应的强度即可，无需光谱仪，成本更低。

下面结合图4和图5介绍处理系统确定被测区域的高度信息的具体实现方式。

图4是根据本公开一些实现方式的确定被测区域的高度信息的流程示意图。

在步骤402，处理系统根据不同时刻下预设波长的光对应的强度，确定不同时刻下由移动设备引入的实际移动参量。

这里，移动参量为由于物镜的移动引起的参量，其随物镜移动距离的变化而变化。具体的，移动参量例如可以是物镜移动的距离，或者，移动参量可以是对反射光束引入的相移量。

在步骤404，处理系统根据不同时刻下由移动设备引入的实际移动参量和不同时刻下的探测图像，确定被测区域的高度信息。

例如，可以根据不同时刻下的探测图像的灰阶值，确定光强最大的探测图像对应的时刻。应理解，这里的探测图像整体对应一个灰阶值，即，被测区域可以认为是一个点。

以干涉图像为例，光强最大的探测图像即干涉强度最大的干涉图像。

然后，根据光强最大的探测图像对应的时刻下的实际移动参量，确定被测区域的高度信息。

例如，光强最大的探测图像对应的时刻下的实际移动参量例如可以是物镜移动的实际距离。根据物镜移动的实际距离可以确定被测区域的高度信息。

上述实施例中，光强最大的探测图像对应的时刻为参考光束的光程与反射光束光程相等的时刻。根据参考光束的光程确定反射光束的光程，从而确定物镜与被测区域之间的距离；根据物镜与被测区域之间的距离及该时刻物镜的移动的实际距离，确定被测区域表面的高度信息。

在其他实施例中，物镜为共聚焦物镜，光强最大的探测图像对应的时刻为物镜与被测区域之间的距离等于物镜焦距的时刻；根据物镜焦距可以确定物镜与被测区域之间的距离，从而确定被测区域表面的高度信息。

需要说明的是，物镜移动的距离是个相对的概念，其可以以物镜处于任意某个位置为基准。

图5示出了步骤402的一个具体实现方式。

参见图5，在步骤412，控制移动设备在多个预设时刻下带动物镜沿光轴方向相对于被测物体移动，以对反射光束引入多个期望移动参量。

在步骤422，获取多个预设时刻下预设波长的光对应的多个参考强度。

在步骤432，根据多个预设时刻下的多个参考强度和多个期望移动参量，确定不同时刻下对反射光束引入的实际移动参量。

例如，可以以每个预设时刻下的期望移动参量为自变量，以该预设时刻下的参考强度为因变量对待拟合函数进行拟合，以得到拟合函数。

应理解，待拟合函数用于表示强度与移动参量之间的关系。待拟合函数例如可以包括三角函数展开式、多项式、傅里叶展开式等。

在得到拟合函数后，可以根据拟合函数和不同时刻下的预设波长光的强度，确定不同时刻下对反射光束引入的实际移动参量。也即，将不同时刻下的预设波长光的强度输入拟合函数中，从而得到不同时刻下对反射光束引入的实际移动参量。

下面以三角函数为例介绍步骤416的一个具体实现方式。该实现方式中，期望移动参量为期望相移量，实际移动参量为实际相移量。

可以以每个预设时刻下对反射光束引入的期望相移量作为θ、该预设时刻下预设波长的光对应的强度作为I，对下式进行拟合，以得到A、θ₀和B：

I＝A×cos(θ-θ₀)+B。

上式中，A为幅度，θ₀为初始相位，B为平均强度。

例如，不同预设时刻下预设波长的光对应的参考强度分别为I₁、I2、I3…，对应的不同预设时刻下对反射光束引入的期望相移量为θ₀₁、θ₀₂、θ₀₃…。以θ₀₁、θ₀₂、θ₀₃…分别作为θ、以I₁、I2、I3…分别作为对应的I，对上式进行拟合，例如最小二乘法拟合等，从而可以得到A、θ₀和B。

在得到A、θ₀和B后，即得到了预设波长的光的光强I与对反射光束引入的实际相移量θ的关系式。因此，可以根据不同时刻下预设波长的光对应的强度I和上式计算不同时刻下的θ，以计算得到的不同时刻下的θ作为不同时刻下对反射光束引入的实际相移量。例如，将不同时刻下的I₁’、I₂’、I₃’…代入上式，即可得到对应的实际相移量θ₁₁、θ₁₂、θ₁₃…。

由于预设波长的光对应的光强与相移量之间符合上式，以上式为待拟合函数能够简化计算过程，提高检测速度。

需要说明的是，处理系统107在对每个被测区域进行测量时，均可以按照上述方式拟合出相应的A、θ₀和B，然后进行后续处理。这样的方式得到的被测物体的高度信息更为准确。

需要说明的是，当待拟合函数为三角函数展开式、多项式、傅里叶展开式时，可以对待拟合函数进行三角函数拟合、多项式拟合或傅里叶级数拟合。这种情况下，期望移动参量可以为期望相移量，实际移动参量可以为实际相移量；或者，期望移动参量可以为物镜的期望移动距离，实际移动参量可以为物镜的实际移动距离。

在其他实施例中，待拟合函数可以为下式：

其中，λ为预设波长光的波长；x₀为物镜的初始移动距离；

不同预设时刻下预设波长的光对应的参考强度分别为I₁、I₂、I₃…，对应的不同预设时刻下物镜的期望移动距离为x₀₁、x₀₂、x₀₃…。以x₀₁、x₀₂、x₀₃…分别作为x、以I₁、I₂、I₃…分别作为对应的I，对上式进行拟合，例如最小二乘法拟合等，从而可以得到A、x₀和B。

在得到A、x₀和B后，即得到了预设波长的光的光强I与物镜的实际移动距离x的关系式。因此，可以根据不同时刻下预设波长的光对应的强度I和上式计算不同时刻下的x，以计算得到的不同时刻下的x作为不同时刻下物镜的实际移动距离。例如，将不同时刻下的I₁’、I₂’、I₃’…代入上式，即可得到对应的物镜的实际移动距离x₁₁、x₁₂、x₁₃…。

图6是根据本公开一些实施例的测量方法的流程示意图。该测量方法可以基于上述任意一个实施例的测量系统来实现。

在步骤602，通过物镜使来自光源的检测光束照射到被测物体的被测区域。物镜例如可以是干涉物镜或共聚焦物镜等。

在步骤604，通过物镜根据来自被测区域的反射光束得到待处理光束。

例如，可以通过物镜使检测光束的一部分形成参考光束，使参考光束和反射光束相干涉，以得到干涉光束。所得到的干涉光束作为待处理光束。

在步骤606，对待处理光束进行分光，以得到第一光束和第二光束。

在步骤608，根据第一光束得到探测图像。

在步骤610，根据第二光束得到预设波长的光对应的强度。

在步骤612，通过移动设备在不同时刻下使物镜沿光轴方向相对于被测物体移动。

在步骤614，根据不同时刻下预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定被测区域的高度信息。

例如，可以根据不同时刻下预设波长的光对应的强度，确定不同时刻下由移动设备引入的实际移动参量。在一些实施例中，可以参照上面介绍的图5所示流程确定不同时刻下由移动设备引入的实际移动参量。

然后，根据不同时刻下由移动设备引入的实际移动参量和不同时刻下的探测图像，确定被测区域的高度信息。

例如，被测区域很小，可以视为一个点。这种情况下，可以根据不同时刻下的探测图像的灰阶值和不同时刻下的实际相移量，确定被测区域的高度信息。

又例如，被测区域较大。这种情况下，可以根据不同时刻下的探测图像中对应被测区域某一位置的像素的灰阶值和不同时刻下的实际相移量，确定该位置的高度信息。这样，可以得到每个位置的高度信息。然后，根据每个位置的高度信息，可以确定整个被测区域的高度信息。

上述实施例中，根据第二光束得到预设波长的光对应的强度，根据不同时刻下预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定被测区域的高度信息。一方面，根据不同时刻下预设波长的光对应的强度和探测图像得到的高度信息更为准确。另一方面，光强探测装置与探测图像的成像光路共光路，结构紧凑，且不会影响探测图像的成像结果。

在一些实施例中，被测物体可以包括多个被测区域。在得到每个被测区域的高度信息后，可以将多个被测区域的高度信息拼接，以得到被测物体的三维形貌。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种测量系统，包括：

光源，用于产生检测光束；

物镜，被配置为使所述检测光束照射到被测物体的被测区域，根据来自所述被测区域的反射光束得到待处理光束；

分光器，被配置为对所述待处理光束进行分光，以得到第一光束和第二光束；

成像装置，被配置为根据所述第一光束得到探测图像；

光强探测装置，被配置为根据所述第二光束得到预设波长的光对应的强度；

移动设备，被配置为在不同时刻下使所述物镜沿光轴方向相对于所述被测物体移动；

处理系统，被配置为根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息。

2.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述物镜被配置为：

使所述检测光束的一部分形成参考光束，并且，使所述参考光束和所述反射光束相干涉以得到干涉光束，所述干涉光束作为所述待处理光束。

3.根据权利要求1所述的测量系统，还包括：

数据采集系统，被配置为在所述物镜移动至每个位置时均发出对应的同步触发信号；

所述成像装置被配置为在每次接收到所述同步触发信号时，均执行所述根据所述第一光束得到探测图像的步骤；

所述光强探测装置被配置为在每次接收到所述同步触发信号时，均执行所述根据所述第二光束得到预设波长的光对应的强度的步骤。

4.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述光强探测装置被配置为使得所述第二光束的一部分通过，以得到第三光束；根据所述第三光束得到预设波长的光对应的强度。

5.根据权利要求4所述的测量系统，其中，所述光强探测装置包括：

第一光阑，被配置为使得所述第二光束的一部分通过，以得到所述第三光束；

光谱仪，被配置为根据所述第三光束得到预设波长的光对应的强度。

6.根据权利要求4所述的测量系统，其中，所述光强探测装置包括：

滤光片，被配置为对所述第二光束进行滤光，以得到所述预设波长的光；

第二光阑，被配置为使得所述预设波长的光的一部分通过，以得到所述第三光束；

光强探测器，被配置为根据所述第三光束得到预设波长的光对应的强度。

7.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述处理系统被配置为根据如下方式确定所述被测区域的高度信息：

根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度，确定不同时刻下由所述移动设备引入的实际移动参量；

根据不同时刻下由所述移动设备引入的实际移动参量和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息。

8.根据权利要求7所述的测量系统，其中，所述处理系统被配置为根据如下方式确定不同时刻下由所述移动设备引入的实际移动参量：

控制所述移动设备在多个预设时刻下带动所述物镜沿光轴方向相对于所述被测物体移动，以对所述反射光束引入多个期望移动参量；

获取所述多个预设时刻下所述预设波长的光对应的多个参考强度；

根据所述多个预设时刻下的多个参考强度和多个期望移动参量，确定不同时刻下对所述反射光束引入的实际移动参量。

9.根据权利要求8所述的测量系统，其中，所述处理系统被配置为根据如下方式确定不同时刻下对所述反射光束引入的实际移动参量：

以每个预设时刻下的期望移动参量为自变量，以该预设时刻下的参考强度为因变量对待拟合函数进行拟合，以得到拟合函数；

根据所述拟合函数和不同时刻下的预设波长光的强度，确定不同时刻下对所述反射光束引入的实际移动参量。

10.根据权利要求9所述的测量系统，其中，所述期望移动参量为期望相移量，所述实际移动参量为实际相移量；

所述处理系统被配置为：

以每个预设时刻下对所述反射光束引入的期望相移量作为θ、以该预设时刻下所述预设波长的光对应的参考强度作为I，对下式进行拟合，以得到A、θ₀和B：

I＝A×cos(θ-θ₀)+B；

在得到A、θ₀和B后，根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度I和上式计算不同时刻下的θ，以计算得到的每个时刻下的θ作为该时刻下对所述反射光束引入的实际相移量。

11.根据权利要求7所述的测量系统，其中，所述处理系统被配置为根据如下方式确定所述被测区域的高度信息：

根据不同时刻下的探测图像的灰阶值，确定光强最大的探测图像对应的时刻；

根据光强最大的探测图像对应的时刻下的实际移动参量，确定所述被测区域的高度信息。

12.根据权利要求1所述的测量系统，其中，所述处理系统被配置为根据如下方式确定所述被测区域的高度信息：

根据不同时刻下的探测图像中对应所述被测区域某一位置的像素的灰阶值和不同时刻下所述预设波长的光对应的强度，确定该位置的高度信息；

根据多个位置的高度信息，确定所述被测区域的高度信息。

13.一种测量方法，包括：

通过物镜使来自光源的检测光束照射到被测物体的被测区域；

通过所述物镜根据来自所述被测区域的反射光束得到待处理光束；

对所述待处理光束进行分光，以得到第一光束和第二光束；

根据所述第一光束得到探测图像；

根据所述第二光束得到预设波长的光对应的强度；

通过移动设备在不同时刻下使所述物镜沿光轴方向相对于所述被测物体移动；

根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息。

14.根据权利要求13所述的测量方法，还包括：

通过所述物镜使所述检测光束的一部分形成参考光束；

其中，根据来自所述被测区域的反射光束得到待处理光束包括：

使所述参考光束和所述反射光束相干涉，以得到干涉光束，所述干涉光束作为所述待处理光束。

15.根据权利要求13所述的测量方法，其中，根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息包括：

16.根据权利要求15所述的测量方法，其中，根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度，确定不同时刻下由所述移动设备引入的实际移动参量包括：

17.根据权利要求16所述的测量方法，其中，根据所述多个预设时刻下的多个参考强度和多个期望移动参量，确定不同时刻下对所述反射光束引入的实际移动参量包括：

18.根据权利要求15所述的测量方法，其中，根据不同时刻下由所述移动设备引入的实际移动参量和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息包括：

19.根据权利要求13所述的测量方法，其中，根据不同时刻下所述预设波长的光对应的强度和不同时刻下的探测图像，确定所述被测区域的高度信息包括：

根据多个位置的高度信息，确定所述被测区域的高度信息。

20.根据权利要求19所述的测量方法，所述被测物体包括多个所述被测区域；

所述测量方法还包括：

将多个所述被测区域的高度信息拼接，以得到所述被测物体表面的三维形貌。