TWI269022B - Phase-shifting interferometry method and system - Google Patents

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TWI269022B TW91135414A TW91135414A TWI269022B TW I269022 B TWI269022 B TW I269022B TW 91135414 A TW91135414 A TW 91135414A TW 91135414 A TW91135414 A TW 91135414A TW I269022 B TWI269022 B TW I269022B
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1269022 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於干涉術, 【先前技術】 並且係特別有關於相位移干涉術。 干涉光學技術已廣泛地用 密光學元件之幾何與折射率性 板0 以量測光學厚度、平坦度及其它精 質,像是應用於微影光罩之玻璃基 舉例而言,為了量測-待測表面之表面外觀,可以利用干涉 儀將待測表面反射的量測波前與參考物表面反射的參考波前結 口形成-光學干涉圖案。此光學干涉圖案強度曲線之空間變化, 就^=表面相對於參考物表面之外觀變化,造成結合的量測波 =茶考波前之間的相位變化。相位移干涉術_可用以精確地 測疋相位差以及待測表面之對應外觀。 其光於參考波前與待測波前之間的各個相位移,記錄 敕循U:""更產生—連串的光學干涉圖案,其跨越至少一完 涉(例如,從錢性干涉到破壞性干涉,並且又恢 -連串的強度值;對於其空間位置,:广圖案測- 波前ϋ 偏移㈣於結合的量測波前與參考 相差。應用已知的數值技術,對於各個空間位置的 =二弦狀的強度值取出,以便提供待測表面相對於 多考表面之外觀。此種數值技術—般稱為相位移演算法。 於PSI中的相位移可藉由改變 表面至干涉儀的光路徑長度而獲得。例如,參考:面歩:::於自參考 1269022 露於波長調制PSI, 且已 疋的、非零光路#差。之後的巾請案已揭 揭露於美國專利第4,954,400號。 【發明内容】 t明提供-種方法與系統,其中PSI資料被轉換成一數域, 其產生光譜狀分_峰值,每—峰值對應藉由許多對表面定義的 干涉腔至㈣特定的—對表面。關於腔室内—特定對表面,每一 =值,供光路徑長度與表面反射資訊。結果,來自此腔室的干涉 貧料提供關於各種表面的即時資訊。例如,關於任何特定表面的 貧訊可被精確地測定。進—步,本發明之實施例對於不同的外觀 表面提供三維相_特1再者,即使對於藉由單—對表面形成 j空穴,本發明之實_不需要則技的料發好涉。尤其, ’料可在不而要於相鄰資料點之間預設相位間隔的情況下被測 疋,其中相位間隔與特殊的腔室長度有關。 為了產生光譜分離的峰值,干涉信號可使用任何方法而相位 移’其以不同頻率調制來自不同光路徑之腔室的共獻值。例如, 波長調制的PSI資料產生此種結果,因為光頻率的變化於干涉相 位方面產生對應的變化,其正比於光路徑長度(QPL)。相同地,例 如,干涉訊號可藉由改變照射於腔室的光束的傾斜角度而相位移。 於實施例中,相位移係大體與時間呈線性關係,轉換可為一 頻率轉換(例如傅立葉轉換),其將干涉訊號自時間域轉換至頻率 域。於此種情形下,於轉換域内的每一頻率對應一特定的OPL。 於其匕貝把例中,干涉訊號被轉換成〇pL域。此種轉換可藉由計 异相位移分量(例如波長調制源的調制特徵),以及對於任何非線性 的相位移補償其頻率轉換而獲得。或者,相位移可即時被監視, 例如使用一參考腔室以便提供干涉訊號直接轉換至OPL域(其將 1269022 接著被當作OPL轉換而參考)。 / 除了測定單一與許多表面外觀外,本發明之實施例揭露關於 / /各種成雙的表面的使用資訊,以便測定光學厚度、物理厚度及本 |質特性(像是折射率變化)。此外,此技術可用以量測複雜的光學元 Y件,像是弧形表面、高精密的腔室、稜鏡、楔型物及許多元件的 \光學組合,像是全反射角、介面及於此種結構中的缺陷。 一般而言,於一型態中,本發明提供一種干涉術之方法,其 包括:i)將許多表面反射的光波前之不同部位結合,形成一光干涉 影像;ii)隨著不同光波前之變化特性,造成多對具有不同光路徑 之表面提供不同的干涉訊號,於光學干涉影像之不同部位,記錄 一干涉訊號;iii)轉換至少一部位的干涉訊號,以便於光譜座標上 產生對應每一對表面、具有一峰值的光譜;以及iv)鑑別峰值的光 譜座標,對應被選擇的每一對表面。 本發明之實施例可包括下列特徵。 才多表面可包括至少一參考表面與至少一待測物表面。此 外’例如’選擇的表面可包括光學元件或光學組件的各個表面。 再者’於某些實施例中,自選擇的表面之—反射的波前部位,自 光學元件之内面經由反射被導引至另—表面。相同地,於其它實 施例中’自選擇的表面之-反射的波前部位,自光學組件之兩個 凡件之間的介面,經由反射被導引至另一表面。 此方法可能更包括,對於各個位置,於對應被選擇的一對表 面的峰值光㈣標,汲取得到干涉訊號的光譜相位。於某些實施 例中’對於各個位魏取得到干涉訊號的光譜㈣,包括對於各 個與峰值光譜座標有關_餘位置,其對應於被選擇的—對表面 1269022 而轉換干涉訊號。於農它奢 訊號的光譜相位,包括對於"個,子於各個位置汲取得到干涉 便產生—===_換,以 得相:::進根據對於光學干涉影像的許多部位取 者,此方法可進擇Γ對表面之間的光路徑的變化。再 7包括·根制量剌的變化,計算被選擇的 的表面外觀;根據測量得到的變化,計算被選擇的 -對==_;根據測量得到的變化,計算被選擇的 擇的料度,且/或根_#得到的變化,計算被選 释的對表面之間的同質性。 ik著改變光波前的光頻率,井 的不同部位。 、干〃《可儲麵光學干涉影像 儲存=著:變光波前的行進方向(例如傾斜角),干涉訊號可 子;“干涉影像的不同部位。例如,光波前的行進 可包括改變用以產生光波前的照明 的行進方向變化包括改變用以產生光波前的環狀光 可=將干涉訊號自時間維度轉換成頻率維度而產生光譜。 精由將干涉訊號轉換成光路徑差維度而產生光譜。 2法可進一步包括,隨著自光波前的額外步位,監視自參 tli的參考相位。例如,根據監視的參考相位,藉由將干涉

相:於V、成7^徑差維度而產生光譜。於這類實施例中,光譜S OPD轉換,其可以表示成: 田;㈣户叫2,其中D係關於光路徑差的變數且OPLTZ) 係、一 ΟΡΤΊ ^ 4^ ^ _ _ι_ ^ 1269022 N~\

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D 旦其中/對於光波前變化特性,具有到固增加量;/係到固增 力里j係:t曰加里j的干涉訊號;%係増加量)的加權值·,乃从對 應於參考㈣光職長度、係增加量7•的監視參考相位;以及 ,係相對應於增加幻·的監視參考相位之增加量。於某些實施例 中,亚未應用加權的功能,例如⑺。此方法更可㈣ 麟值的QPD座標,測量被選擇的—對表面之_光路徑差。此 OPD測量可對—個或多條置執行。財法亦可包括,對於每個 位置’於對應於被選擇的—對表面的峰值光譜鍊處,汲取得干 涉§«的光譜相位,歧取得的純Μ可計算自㈣3柳犯 ’其中係峰值的光譜座標。 …=錄的干涉訊號可進-步包括,於波前特性變化期間,監視 光波則的強度變化,並且對於強度變化作補償。 斜此方法可進—步包括,於光譜中根據至少某些峰值的振幅, -於被4擇的-對表面之至少—者,計算關於表面反射率的資訊。 被選擇的-對表面可為高精確孔穴的表面。例如,高精 穴的表面可具有大於70%的反射率。 擇的此=可進—步包括’根據於許多部位的光譜,測量於被選 對表面之間是否存在缺陷。缺陷的存在可對應於,許多部 位之至少之—者的光譜出現的額外峰值。例如,被的— :可為光學科之前、後表面,缺陷可為光學元件中的氣泡,或 者於光學元件中的雜質。 / 此方法可進一步包括,鑑別出對應於許多表面之第二對被選 1269022 擇表面的峰值光譜座標。再者,此方法進―步包括,對於每一位 置,自對應於第—對被騎表面的峰值座標以及對應於第二對被 選擇表面的峰值隸巾,汲取得的干涉訊狀光譜相位。例如, 被4擇的表面可包括光學元件(例如稜鏡)的許多表面。此外,例 如,被選擇的表面可包括光學構件的許多表面,其中許多表面之 一者為光學構件之兩元件之間的介面。 於其他實施例中,被選擇的一對表面可包括一第一參考表 面,第-光學兀件表面及一第二參考表面,其中波前部位之一, 經:光學元件之至少一内部表面反射,指引向第二參考表面。於 此情形中’此方法可進—步包括,根據②取得的相位,測量光學 元件之内部表面相料光學元件之第_表面的角度方向。此外: 此方法可進-步包括,根據汲取得的相位,測量光學元件之内角, 其中至少-内部表面包括用以測量内角的兩個内部表面。例如, 此光學元件可為—稜鏡(例如,直角稜鏡)。於某些實施例中,直角 稜鏡具有兩個定義正交直角的兩個内部表面;以及至少—内部表 面’其具有定義正交直角的兩個内部表面;並且光學元件之第一又 =係直角稜鏡之正面。於其他實施财,直㈣鏡具有定義正 :直土的兩個表面,並且至少一内部表面係直角三肖形的斜面, 、,疋義正交直角的兩個表面,以及光學元件之第—表面係定義 正父直角的兩個表面之一者。 #於其他型恶中,本發明之特徵在於光學構件方法包括:將一 =枝讀與—第二光學元件結合,則更製作—光學構件,·利 述=術方法,測量得光學構件之干涉特徵;以及根據干涉 寺將¥—光學元件與第二光學元件重新結合。 10 1269022 …$般而a,於其他型態中,本發明之特徵在於提出測量存在 於光學元件内的缺陷的方法。此方法包括:i)藉由將自許多表面反 射=波前不同部位結合,形成光學干涉影像,其中許多表面包 括光子7L件之至少一表面;⑴隨著光波前特性改變,造成具有不 同光路從分隔的許多對表面產生不同的干涉訊號,記錄位於光干 β & 不同部位之干涉訊號;in)對於至少一位置轉換干涉訊 號二對應於許多表面之每—對,於光譜座標產生具有不同峰值的 光Μ ,以及IV)根據光譜,測量缺陷是否存在於光學元件中,其中 缺陷係對應於光譜中許多位置之—者的異常峰值。舉例而言1 陷可包括於光學元件巾的一线泡、於光學元件巾_質、且/或 於光學元件之次元件之間的不完美結合之部位。 …一般而言’於其他型態中,本發明特徵在於此㈣包括··〇 一光源’其具有-調制的構成元件,配置用以變化自光源產生的 “皮鈉特('生,11)干涉计,於操作期間將光波前的不同部分導引 午夕表面it且將不同部分再結合以便形成一光干涉影像;叫 -複數單it的光檢知器,隨著經由調制構成元件改變光波前特 ^設置用以記錄位於不同光干涉影像位置的干涉訊號,其中波 前特性的變化造成具有不同光路徑分隔的許多對表面產生不同地 干涉訊號;以及iv)-電子控制器,與光源及光檢知器補,其中, 於操作期間,電子㈣器:對於至少_位置轉換干涉訊號,以便 於對應於每—複數表面對的光譜座標,產生具有峰值的光譜;以 及鑑別對應於被的複數對表_峰值光譜座標。 系統的實施例可包括以下特徵。 干涉儀可包括至少一參考表面,其中複數表面包括至少一參 1269022 一光學元件或構 考表面以及至少-個表面的_測試目標物(例如 件)。 對於每-不同位置,電子控制器可汲取得,位於對應 擇的-對表面的夸值座標處之干涉訊號光譜相位。舉例而言,- 二位置轉換干涉訊號’以便產生對應至被選擇的」 子表面心、有峰值的對應光譜,控制器可對於每一位置汲

有歩光譜相位。或者,舉例而言,藉由對於與峰值光譜座桿 ^關的母-剩餘位置,其對應於被選擇的_對表面,轉換干涉气 〜’控制&可對於每—位置沒取得干涉訊號之杨相位。 =器亦可根據對於光干涉影像之複數位置汲取得的相位變化, 測里被選擇的表面對之間的光路徑距離變化。 光源可以是頻率可調制的光源,調制元件可為一攸 ^源的輸出頻率,以及藉由調制元件改變的波前特性可為波前= 或者’調制元件可被設置用以改變波前人射許多表面的傾斜 丄ί且藉由調制元件改變的波前特性可為傾斜角度。舉例而 ^糟由改變光源之照射位置,調制元件可被設置用以改變傾斜 被:署再者,光源可被設置用以產生環狀輸出,並且調制元件可 被故置用以改變環狀輪出的直徑。 糟由自時間域轉換干涉訊號至頻率域,控制器可產生光講。 2、者错由將干涉訊號轉換至光路徑差(QPD)域,控卿產生光譜。 寸h儀可包括-茶考穴與一檢知器,其用以監視來自與光波 於、員外指有關之參考穴的參考相位。於此類實施例中,根據 硯的參考相位,藉由將干涉訊號轉換成光路徑差(〇pD)領域,控 12 1269022 對應於第二選擇表面對之峰值座標。 於此類實施例中,干涉儀包括一第一參考表面與一第二來考 表面,其中複數表面包括該第一與第二參考表面以及一光學元件 之一第一表面,並且該干涉儀配置用以導引波前部位之一,經由 反射自該光學元件之至少一内表面至該第二參考表面。再者, 控制器可進一步根據汲取得的相位,測量光學元件之内表面相對 於光學元件之第一表面的角度方向。此外,控制器可進一步根據 沒取得的相位,測量光學元件之内角,其中至少_内表面包括定 義該内角的兩個内表面。 般而5,於另一種型態中,本發明之特徵在於提供一種用 ^測量光學元件中存在的缺陷的系統。該系統包括:卜光源,其 ’、有凋制疋件,配置用以變化自光源產生的光波前特性;ii) 一 干涉冲’於#作期間將光波前的不同部分導引至許多表面,並且 將:同^再結合以便形成—光干涉影像;叫_複數單元的光檢 隨著經由調制元件改變光波前特性,設置用以記錄位於不 同光干涉影像位置的干涉訊號,其中波前特性的變化造成具有不 同t路仏^ ^料多對表面所產生不同的干涉訊號;以及iv) 一電 • ^制與光源及光檢知器耦接,其中,於操作期間,電子控 制裔··對於至少_位置轉換干涉訊號,以便於對應於每—複數表 =的光譜座標,產生具有峰值的光譜;以及根據光譜,測量缺 Z否存在於光學元件中,其中缺陷對應於光譜中至少-位置的 盔值牛例而吕,該光源可為一頻率調制光源’·該調制元件 . ’、文交光源的輸出頻率;以及藉由調制元件變化 的波前特性可為波前的頻率。 14 1269022 本發明的實施例可包括以下所有的優點。 相位移干涉計可執行線性或非線性相位移增加。本發明之某 些實施例可對於凹處表面量測反射率,且/或描述高精密的凹處。 本發明之某些實施例亦可以三維座標,標示缺陷位於光學元件之 裡面或表面。本發明之某些系統或方法亦可執行内角量測,並且 可描述複數元件的光學構件。描述的複數元件之光學構件可包 括,例如,確認元件之間的介面是否完整,元件的角度,檢知元 件内的缺陷,以及藉由比較構件被調整前及調整後之量測,可以 計算/評定構件(構件之各零部件)之外觀。 除上述定義之外,所有在此被使用的技術與科學名詞,對於 熟習此技術之人士可輕易地了解其具有相同的意義。在此被提及 的所有的公開文獻、申請專利、專利及其他參考資料在此加入以 供參考。如果發生衝突,將由本說明書包含定義來管制。 本發明之其他實施例之詳細說明將進一步傪隨著以下圖式與說明 而說明之。本發明之其他特徵、目的及優點將藉由以下說明與圖式, 以及申請專利範圍而更加清楚。 【實施方式】 本發明提供一種實施相位移干涉儀(PSI)之方法與系統,其利 用,像是,於不同路徑的干涉儀(例如Fizeau干涉儀)中的光頻率 調制,以便產生相位移。PSI資料被轉換(例如,頻率轉換)產生光 譜分離的峰值(例如,頻率峰值),每一個對應位於藉由複數表面對 定義的干涉凹處中的不同的表面對。干涉術之實施例在此參考當 作頻率轉換相位移干涉術(''FTPSI〃)。參考這類FTPSI實施例, 不管使用何種特殊的轉換型式。例如,轉換可為以下描述的OPL 轉換。 15 1269022 於兩表面凹處中,光頻率變化導致引起對應的干涉相位變 化’其正比於光路徑長度(OPL)。相同地,於具有超過兩個表面的 凹處中’複數反射表面將產生干涉圖案;對於相同光頻率變化, 其具有不同的相位移。每一不同的相位移對應位於凹處内之每一 表面對(例如,基本的兩個表面凹處)之間的光路徑差。結果,來自 凹處的波長調制干涉資料被轉換成頻率域(例如藉由利用傅立葉 轉換)’以便產生一組頻率分隔的頻率峰值。每一峰值對應凹處中 特定的表面對,並且提供與表面對有關的光路徑長度資訊。再者, 可σ又置本發明之實施例,因此於干涉儀中的每一表面對的干涉相鲁 位移頻率可彼此被區隔開。 每一凹處的峰值頻率可利用凹處微小的光學厚度及微小的光 頻率凋制率的資料而被量測。或者,每一凹處的峰值頻率可自頻· 率轉換干涉資料獲得。每一凹處的干涉相位可自分離的傅立葉轉 換干涉資料而被測量,鑑定大體位於峰值頻率。跨越每一凹處的 干涉相位分佈(或相位圖)可被用以測量,例如,每一凹處之光厚度 變化。進-#,於相同的實施例巾,相位圖可用以測量折射= 化(例如,折射率的橫向變化),以及於凹處中的透明待測物的物理鲁 厚度變化。 "再者,藉由頻率轉換資料之第一次取得的高解析度頻率光 譜’其可以相關地測量每-凹處的峰值頻率之精確值。峰值頻率 之精確值可以量測每-凹處之絕對光學厚度。於某些實施例中, 其提供量測於凹處中的待測物之絕對物理厚度及絕對折射率。 干涉儀系統⑽之概要圖式顯示於第i圖中。系統1〇〇適人 量測自透明待測物(例如,-光學層)之前表φι〇2與後表面^ 16 1269022

之間的光干涉。量測的光干涉分別包括參考物⑽與⑽之表面 ⑴與12!的額外反射的貢獻。例如,參考物m與⑽可為參考 層,其具有已充分描述的表面。然而,藉由表面⑵定義 的參考表面不需要已充分描述。表面1Q2係藉由—狹縫125與表 面⑵分隔,並且表面1〇3係藉由另一狹縫ιΐ5與表面⑴分隔。 糸統100包括一底座,相對於參考物11〇與12〇及電腦19〇設置 待測物ΗΠ。系、統1〇〇額外地包括一調制光源14〇(例如一雷射二 極體)、連結光源140用以調制其輸出光頻率之-驅動器145、一 =广150、一準直光學13。、一攝像光學16。、一 CCD照相 以及儲存藉由照相機17〇感知的影像的畫面捕捉器18〇。於 '、些貫施例中,-單—裝置可執行控制與量測兩種功能(例如,書 ==⑽可與電腦⑽結合)。經由與微小光頻率^關的頻 、乾V驅動器145調制光源140的光頻率v。 沾止於私作㈣,控制器19G使驅動器145控制自光源140發射 =頻率,並且使畫面捕捉器、18〇儲存藉由CCD照相機⑽對於 :月確的光頻率拍攝的光干涉影像。晝面捕捉器⑽將每一參

=送至控制器、_,其利用psi運算法則分析它們… 例中,驅動器14S綠an —貝她 、動為1.45線性地調制光源14〇的光頻率,如同一連串 ==制=率於其他實施射’ 1咖可以分階段或根 雜作期間,光源_導引具有光頻率v的光至光 :接著導弓丨光至準直透鏡⑽以便將光準直成—平面場: 要地,一繁—止土 ^ 器,以下將:考第;=(未顯示)導引一部分光 少考弟5圖作進一步說明。表面121反射一第_部分 17 1269022 光並形成一第一芩考波前105a,並且待測物1〇1之表面1〇2與1〇3 反射光的額外部分並分卿成波前·與版。表面ul亦反射 一部为光以便形成一第二參考波前105d。透鏡13〇與16〇接著將 波前105a、105b、105c、105d成像至CCD照相機17〇上於其 形成-光干涉圖案。光干涉圖案亦包括於凹處1〇9内更高階反射 的貢獻。更高階反射包括,例如,反射自表面121的光,與表面 102第-人反射後接著自表面121反射再自表面1〇2反射的光,其 彼此之間的干涉。

於下列刀析中,第一次考慮基本的兩表面干涉儀凹處,像是 藉由表面121與表面102形成的凹處,其調制光頻率產生的光干 涉圖案。該等表面利用一物理間距z分隔並且包含具有折射率” 的一介質。例如狹縫可填滿空氣,其具有折射率大約為丨。折射率 與狹縫厚度之乘積,从,標示#作光學厚度(對於空氣而言,物理 厚度大體等於Z)。自表面1G2反射具有波數(的光束,與自表面 103反射p次的光束之間的總相位差ψ,接著表示成: y) = 2pknL(x, 3;) + φ = 2 pnl(x, y) ^ + φ c χ

其中ν是光的光頻率,c是光速,及φ係總常數相位。與狹縫間隔 尤相關的XI以及相位9明確地顯示於等式⑴,並顯示空間變: :相位。於某些實施例中,折射率”亦具有⑺相關變數。相位 變化或相位圖之汲取,—般係源自於PSI的資訊。為了簡潔的緣 故’於下列等式中將省略明確的X、少變數。 調制光源頻率,V,產生干涉相位變化十其與光頻率調制 頻率,,及凹處之光路徑差相關,並可表示成 [1 + 7/] (2) pnLv c 18 1269022 表示對於時間微分。此項《係由於折射率色差 逍耆波長⑹b)。計算折射率色差可勒量測精確度 μ 對的Ϊ測。因此,凹處干涉以頻率介變化,其可由等式♦=、於、、巴 fc :亨[1切] (3) 因此’於基本的凹處中,複數反射產生頻率的干涉,… 階(就是p=l)簡諧頻率。 y、疋弟一 於某些實施例中,假如光學厚度^的微量值及光頻率_率 ’、、、 頻率/C可自等式(3)獲得。此外,頻率/c可藉由利用rr 照相機170獲得的干涉強产資料缠施 卞"強度貝#轉換成頻率域(像是利用傅立荦棘 頻:釔別出來。此轉換產生一頻率光譜且鑑別光譜中對應峰值的 户的已經獲得,且對於讀祕的頻率_,任何基本凹 ==涉相位可湘分裂傅立葉轉換(DFT)之干涉複雜振幅而重 新焱侍,對於該凹處計算各個第一階頻率处: lm(DFT(y^ MDFT{fc)) -1 (4) Ψ = tan 其中 (5) DFT ifc ) = Σ IjWj exp[ 於#式(5)中係量測光頻率 ^ ^ ^ ^ ^ ^ 、凋制的弟y個光頻率的強度樣本。# 係而要的強度樣本之總數。y v你興傅立葉函數r相關的取樣權 重,以及/〗係取樣頻率。傳古笹 + #葉函數w一般選擇用來抑制相位之 貝獻,其计鼻來自與处不 ,,,,^^ 貞外頻率以及來自有限次觀察間隔 勺效應。傳立葉函數的例子包 . τ τ ^ ,y amming 函數及 Tukey 函數。

Turkey函數於具有一個或多 飞夕個罪近/c的額外頻率峰值之實施例中 19 1269022 具有優點,例如函數之尖端寬度可被選擇對位於/c的該等額外頻 率有效地零權重。 相位φ的獲得係利用每一 CCD像素對於凹處產生相位分布$ 氏勿(或相位圖)。光學厚度(或與光學厚度相關)的變化可自等式工 。此外,對於參考表面121之表面形狀為已知的情況,相位 刀布可用來測量表面102之表面外觀。請注意利用等式4與5定 義的相位沒取結果產生相位模2π。利用習知的2兀相位不明確展開 技術,其已是習知技術,此等相位不明確可用來計算相位圖。 以上討論的相位汲取分析提供與凹處有關的資訊(例如像素 與像素之間的變化)。它亦可以測量關於凹處的所有資訊。根:等 式3 ’可以根據第-ρ皆峰值頻率/〇測量絕對光學厚度心頻 制頻率ν>及色差。然而,這虺測量 σ 係根/c^可被量測的 1度有關。再者,絕對光學厚度π之讀^數可藉由自對庫 CCD照相機170之每一像辛 - 率/C而獲得。 〜素的干"強度負料分別鑑別出第-階頻 於某些實施例中,可獲得凹處之一小部位的高解析頻率光级 ^如,對應-個CCD像素),以便精確地量❹。因此曰 處之絕對光學厚度之精確 '凹 眘4 里“茨凹處邛位。利用相同的量測 =讯,可以獲得整個凹處的低解析頻率光譜。利用等式4鱼5,此】 貝:可用來測量相關的相位圖及凹處的相關光學厚 凹處的絕對辟厚度接著可參考轉厚度關於量 /固 絕對光學厚度變化,而測量得到。解/凹處之 於以下討論。 羊先稍析度的參數將 以上描述的分析,其條件為待測物ι〇ι為不透明,且只有考 20 1269022 量表面102與待測物1〇1 t反射。然而,於某些實施例中,待測 物ιοί為透明的,且必須考慮來自表面121、ι〇2、ι〇3的反射。 於以下刀析中,自參考㉟UG表面的反射將被忽略。舉例而十, 參考層U0可被移除。現在具有三個第一階基本的兩表面㈣, 其分別對應於表面對121與1()2、121與103及102與103。表面 121與表s 102以距離z(即狹縫125)分隔。以下描述中,狹縫125 中假設填滿空氣並且折射料於丨。待測物1G1具有厚度r與折射 率《。假已S&置干涉儀’則所有的基本凹處具有獨特的〇pL,s。 接著第P白頻率係光譜分隔,並且任何基本凹處的干涉相位可利 用頻率分解及等式4與5提供的相位汲取方式㈣得。因此,對 於複數基本凹處,其光學厚度及其相關可同時獲得。 對於每一凹處而精確地測量峰值頻率处,有必要對於有興趣 ㈣-峰值作光譜解析。傅立葉分解之光譜解析度限制係與觀察 時間成倒數,因此最小的可解析干涉頻率為

J mm--:— -----

At N 所有第-p皆頻率分隔成/min以便被解析。參^被引入當作實用内 容。當㈣日寺’發生理論解析度限制,但是實際上,最小可解析 頻率應稍微大於上述’以便對❹潛在的缺失及相位失真敏感度 負責處理。 設定/c=/min,等式3意味著對於調制範圍Δν_χ的最小可解析 光路徑差可表示成 ⑺

_ c{\ +μ) Δν max 例如,假若μ二〇,對於80 gigahertz的最大調制範圍,其結果是3 ·75 millimeters。主要凹處狹縫應大於利用等式7規範的限制,以便將 21 1269022 第階頻率分開。再者,對於絕對量測,俨芒 第一階峰佶、假右^為要精確地測量 白峰值頻率,調制範圍應更大於等式7的規範。 干、、牛ΐ此Γ的分析方法理論可總結歸納:對於每-基本凹處, 處被建造錢生—㈣的〇PL,因此經由m 2干涉頻率。當光頻率變化時,接著對干涉圖像取樣。以每 =存的干涉圖像接著利用頻率轉換而被光譜狀分解: 中儉刖山+ 弟^頻率峰值自轉換的資料 等式4與等式5汲取得到。重要㈣科值的光譜相位利用 於某些實施例中,利用等式5,位於明確的第一階頻率的頻率 =’適用於某些資料以便分別計算每一基本凹處的相位圖(利用 式4)。此相位圖可用以獲得資訊,舉例而言,-個或-個以上 的凹處表面之表面外觀,且/或—個或—個以上的基本 光學厚度。 …或者’或此外,峰值頻率值本身可用以獲得對應於凹處的絕 對光子厚度’其提供的調制範圍提供充分的解析度。關於光學厚 度的資訊及每-凹處之光學厚度變化可結合起來以便獲得每一凹籲 處之完整絕對光學厚度外觀。 於已知的光學厚度變化Λν’光學厚度亦可藉由相位變化~ 而獲得。光學厚度可利用等式2計算而獲得如下 ^l-A(P c Αν 4π(1 + η) (8) 假設Δφ與Δν係對於相同的時間間隔而量測得到的,分與ρ可分 別利用微分式f與|而近似得到。 22 1269022 於某些實施例中,FTPSI可用以測量不連續表面之表面外觀, 例如,一階梯狀表面。例如,考慮顯示於第2圖中的待測物側面 420。側面420具有兩個平行面42加與42〇b,以高度h分隔。表 面420a與420b係大體平行於參考層表面41〇。表面對41〇與 420a、及410與420b分別以狭縫430與440分隔開。 如上所述地,側面20之FTPSI分析將對於狹鏠43〇與44〇產 生不同的峰值頻率。關於表面42如與42〇b的表面外觀可利用如 上所述的每一凹處光譜分析而獲得。此外,表面420a與420b之 間的階梯高度可藉由比較狹縫43〇肖44〇之間的光學厚度變化而 獲得。此資訊可獲得具有兩似上表面的凹處中的料續表面。 上述分析可進-步延伸處理四表面的凹處,像是第丨途中顯 示=四表面凹處109。此凹處產生六個第一階基本二表面凹處。簡 而言之’例如藉由表面1〇2與1〇3限制的凹處被標示成m3。 因此’六個第一階基本凹處分別為121 : 1〇2、 找出采’如此所有的基本腔穴具有獨特的〇PL,S及獨特的第一階 狹縫125具有長度Zl(於處理三表面凹處中,此被標示成尤) 且狹縫115具有長度Z2。 根據等式4與等式5,可解析的第_階頻率峰值可以沒取得空 二及關於每一凹處的相對光學厚度。再者,提供的光頻 料W率可被解析至料精確,每—凹處之 、、巴對九予厗度可利用等式3獲得。 物101 利用藉由FTPSI分析而獲得的資訊,其可以測量待測 ί率變化或均勻性。假設折射率疗與層厚度f的微小值可 23 1269022 獲得,便可獲得高精密的折射率變化。根據等式 處觀察的總相位對應於: 於每一主要凹 9121:102^2^1 9102:103^2^77 (9) 9103:111^2^2 其中^¥。對於待測物101的121:111凹處相位變化 獲得相似的等式: 可 φι〇3:ιι 1=2仓(/>1 + 74^2)計算待測物101之折射率,Μ產生 _@102:103 (10)

η 01) ^121:111 "^103:111 ~ ^121:102 因為該等相位表示總相位,並且不是自DFT獾# 〇 ρ ^ 疋曰Η獲仔2π模相位,對方 任一凹處可描述成 (p = ^knL 4* φ (12) 其中4Γ為折射率與狹縫的微小值,並且嫣與總相位的局㈣ 位偏差值。對於一等式U中的每一各個相位,代入等式12產生 ”―—2妩τ+Φ'請 2A:f + 為21:⑴一‘川一為21 搬 (13) 舉例,當2厅》4l:lu4〇3:i丨广為

Ί21Λ02 待測物101之折射率變化= 〃 —5可表示成 並且忽略更高於第一階的項

2kT (14)

Λ” = 11 :也3川一 U

2kT 何自各個模2π相位圖而獲得,應注意‘3:⑴為空凹處的相位圖。 待測物101之物理厚度變化r — f測量,相同地依據,例如直接自 等式14以及待測物101之光學厚度變化量測而獲得。 24 1269022 主要凹處 121 : l〇2、i〇2 : 103 及 l〇3 : ln 沾士 單一量測獲得。結果,空間相位變化之相關方向===以 利用上述地FTPSI分析,可以測量待測物之 因)的線性變化。 聃為均勻起 一㈣到尾的量測維持完全相似的條件,於重複_及凹 疋性k出嚴格的需求。例如,自凹處1()9移除或 = 於參考表…U1之物理對準產生變化: 準備凹處H)9,因此待測物1G1出現的開口小於 口。於此種情形中,凹處1〇9 而步、〇 ·不開 _ 刀马兩表面凹處,同日專白扭 待測物101的該部位將成為四表面的凹處。對應於 ’ 部位對於量測具有控制/校正的 物、〈凹处的 於這此區域中的121.⑴·,、中待測物101已被移除, 對赢排列ΙΓ 光路徑長度之任何變化將對應至 對片排列的層120與110的變化。 化盥系# & ^ 里測之間的任何現況變 化與糸統偏離可利用上述分析而補償。 ,亦可以根據四表面凹處的量測,獲得待測物⑻的絕對折 射率及絕對物理厚度。對於每一 .4就 母主要凹處,相位變化可表示成: ^121:102 =-=1 (15a) 測 為 02:103 = 分103:11 4πνηΤ c 4πν12 c (15b) (15c) 再一次,等式15d表示移除待測物1()l之⑵ 解析折射率產生 η = __ ^102:101 111凹處的量 分 121:111 ^103:111 — ^121:102 (16) 25 1269022 其中4示_各仙歧_條件,觀察每1處的相位變化。 =用等^ 15b與等式16,待測物⑻之絕對物理厚度可經由下列 A子獲得 (17) 77 = £ifi2i:m -φ\〇3:\η ~Φη\·Λω) 4πν 於某些實施例,其中各個第一階峰值的頻率解析度為充分 盘’均勻性與物理厚度的絕對量測可根據與各個凹處有關的等式2 二3 ’分別自等式16與17獲得。然而,於其他實施例中,這種絕 j特性可利用—相位錄技術,如同以下所述的兩個圖表,而獲 传。 於等式16與17中,分子與分母兩者具有因子,皆為頻率。. 叙而言’頻率可以表示成微分式,例如㈣_。因此,只需 =計算等式16之各個相位的總變化,於相同週期,光頻率於一明 石的範圍Δν内調制,以便獲得待測物1〇之絕對折射率。相同地, ^相同週期内’只需要計算於等式17之各個相位中的總變化量, 頻率於-明確的範圍内調制,以便獲得待測物1〇 理厚度。 〜、巴可观 可利用-光頻率監視H來測量光料調制Δν。相位變化可利 用傅立葉相位汲取技術,即6知的滑動窗相位分析,而獲得;藉 :,相位自傅立葉分析的資料視窗群組汲取得,並且當視窗㈣ 越所有資料组的時間上滑動,職得的相位演變。因此,—般· 要的資料組遠大於㈣光學厚度量測得的資·。 又而 使用光頻率監視器可包括:可重複調制特 頻率突波的即時控制。進一步,哭赚1士# 又钇疋及先 Μ利逆乂瓜視為應具有解析度,對於最長 的干涉儀腔穴其足夠精密,且於整個調制範圍追蹤光頻率。 26 1269022 =上所述’光頻率監視器(再此亦可當作 篁4式17中的頻率 反長皿視益)亦可剛 率調制率㈣t: 於根據等式3的實施例中,頻 之絕對光學厚度可自^彻^鮮監視11測量,因此基本凹處 的帆的-監視凹處•㈣率監視。 了错由具有已知 歷的1==凹處具有藉由〜提供的光狹縫,以及於調制期間經 止的相㈣化m Π可改寫成: Φμ (18) 1制料式5所述的DFT計算,11視凹處可同時減少線性 _的需要。藉由計算每一取樣之間的相位移變化,其可 广變化而獲得。舉例而言,考慮具有一 0PL铒的一測試凹 且—監視凹處具有""故定的0PL~。用以測量待測相位的 N~\ 卿(乂)= g^>p、 〇9) 其中’對於時間取樣制凹處之所有干涉相位移。對於 固定光調制率v> Δ% (20) 2πνϋτ c 對於非固定的v/而言’於時間取樣y.的待測凹處的干涉相位移可經 由 、工 ^φΌ = ΑφΜ]

DT

Dm 而自監視器測得。 等式19至21發現,被轉換的FTPSI資料之頻率光譜等於一 (21) 27 1269022

光路徑長度光譜。藉由直接量測監視凹處的相位,可以將FTPSI 資料直接轉換成OPL維度。藉由關於波長調制的線性等式4與5, 其額外提高需求。FTPSI資料直接轉換成一 OPL光譜,當作一 OPL 轉換(OPLT),成為以下公式。對於傅立葉轉換以積分表示。 00 F(f)= jl(t)W(t)Qxp(-i27ft)dt (22) 其中/⑺為強度變化,V⑺為視窗功能且/係被分析的頻率。於干 涉儀中,頻率/為待測凹處干涉頻率,其藉由以下公式規範 / = ^ (23) c 其中為待測凹處的OPL。考慮FTPSI裝置,其包括具有已知為 固定的OPL 的一監視凹處。監視器可量測,其動用於兩個凹 處。 (24)

v = cIk dm 將等式22、23及24結合,可獲得 ¥(DT)= ]/(〇^(〇exp|^-^|^/M^ (25)

注意監視相位漸近值φΜ為 φΜ=2π/Μί (26) 並且影響變數變換自 00 ( D Λ ¥(DT)= \ΐ(φΜ)Ψ(φΜ)^χρ -ι2π—^φΜ άφΜ (27)

自連續的時間轉換成不連續的時間訊號,可獲得OPLT

n-\ ( n A OPLT(Dr)-X/^exp -ϊφ^-f- ί^φΜ] (28) 7=0 V uμ y

類似線性波長調制範例,於待測凹處中,單一像素(校正像素) 經歷之強度時間可產生OPL光譜S 28 1269022 S(Dr)=|OPLT(Dr)|2 (29) 每一峰值對應於一特殊凹處之OPL。一但於光譜中的峰值被 鑑別出來,位於特殊0PL峰值位置的每一像素之相位,決定對應 凹處之空間相位變化。對於待測區域中的每一像素,利用類似等 式4之公式計算空間相位變化 9r[Dr]=arg[OPLT(Dr)] (30) 其中arg[OPLT〇Dr)]做為位於處,返回的〇PL峰值之複數振幅 相位。 FTPSI演算法經常假設一固定的光束強度。對於許多光源而 言,當光束強度經常隨著許多内部與外部參數變化時,例如驅動 電流及/或溫度,此為一近似值。由於FTPSI之光譜選擇特性,與 大多數的PSI演算法比較,對於強度變化較為不靈敏;只要變化 的頻率内涵與注意的干涉頻率足夠遠離即可。其亦可消除於分析 期間的可能錯誤來源。首先要注意的是與兩干涉電場振幅办相 同的已知(即時)振幅變化r,干涉正比於〆 (ra+rb)(ra+rby=r2(\a\2+\b\2+a b+ab ) (31) 所以假設可以量測變化,就可以簡單的分割出來。標準的光感測 轉阻放大器模型提供其内部如何完成。標準模型假設產生的光電 流/〇與(固定)漏電流L藉由乘上一固定的轉阻增益G,產生觀察 電壓: V(t)=Gi〇(t)+GiL (32) 第二項導致產生一固定的電壓偏移,稱為基值。在此假設,數位 處理過程產生至多一額外的固定偏移量,其可以被加至基值。 假設一監視感測器,於進入干涉凹處之前,藉由對於光束取 1269022 樣,量測光束強度變化FM(i)。對於具有光源的感測器取消量測的 基值藉由一凹處感測器(例如照相機17〇)量測的一干涉訊號 MO,可經由以下公式修正光束強度變化

Corrected (33) 其中尸為凹處感測器之基值。此公式需要強度監視器與凹處感測 為兩者被夏測的基值,並且此兩者可同時藉由將雷射關閉取得資 料而獲知。注意等式33根據心⑺值再標示凹處資料。因為相位 舁頻率貝訊(OPL)皆為與刻度無關的,對於FTpsi分析這不是問 題。然而,某些基礎的儀器功能可能與刻度有關一像是光階控制與 像素飽和檢查。此等功能應優先於等式33之處理。 +於某些實施例中,此強度變化資訊可自波長監視器獲得,其 不而要刀開的強度感測器。與時間相關的波長調制強度變化之情 T ’其類似凹處干涉訊號,波長監視器提供量測強度變化之方法, ”要该等化出現隨著時間而變化,其明顯地與監視凹處干涉之 時間相關特性無關。考慮包含—固定長度之干涉凹處的監視哭, =調制期間’與時間相關聯的監視對Λ c(〇可經由以下公式被測 置(例如藉由一滑動視窗傅立葉轉換分析) N~\ twpwbmj/fs) / = 0 (34) 頻率、ι點為傅立葉窗之子窗w窗的係數以 /()柄間相關的干涉頻率。對比函數c(〇與強度變化成正比, 化且:若:涉光束與測試光束皆同樣受影響則其可用以修正變 ’、、了這目的,定義與干涉訊號不相干的一強度 I,j=1j,Cj (35) 30 1269022 並且於所有分析(等式29與30)中,使用此訊號代替/;。 光頻率監視器可被包含於系統1〇〇(參考第1圖)光路徑之任何 部位。舉例而言,監視凹處可對應兩個參考面,其設置於待測物 101之前面、後面或包圍該待測物。此外,例如,監視器凹處可為 凹處121 : 111,其藉由參考層120與110規範。或者,設置光束 分割器以便導引來自光源140的一小部分光直接進入一分隔的監 視凹處。 例如一光頻率監視器,於第3途中顯示該監視器500。監視器 500係一零差干涉儀,其包括一高精密平面鏡干涉儀(HSPMI)501 及一 90度相位差感測器505。HSPMI501包括一偏振光束分光器 520、反射器515與540、1/4波板514與516、角立方體回歸反射 器521以及屋脊稜鏡(或分開的回歸反射器)522。90度相位差感測 器505包括四個感測器590、591、592與593 ;光束分割器570 ; 偏振光束分光器560與580以及1/4波板550。整個組件理想地固 定於一低擴張板;例如形成自零擴張玻璃或鎳鐵合金。假如需要, 該板可利用一抗加熱元件而執行熱控制。 來自光源140的一偏振輸入光束經由一反射器511被導引入 HSPMI501。屋脊稜鏡522設置於薄平面之下,因此至干涉儀的輸 入光束通過它。於某些實施例中,輸入光束係以45度角線性偏振; 或者其可為圓形偏振。光束分割器520將輸入光束分割成垂直偏 鎮的參考光束與量測光束。未導引至屋脊稜鏡522之前,參考光 束於鏡面515及角立方體回歸反射器521之間來回兩次行進。相 同地,量測光束於鏡面540及角立方體回歸反射器521之間來回 兩次行進。隨著兩次分別傳遞至鏡面515與540,角立方體回歸反 1269022 射σσ 521減弱至屋脊稜鏡522平面之參考光束與量測光束,因此 ^成光束兩_人額外的傳遞至鏡面515與540。之後,光束再一次結 ❺成輸出光束,其被導引至90度相位差感測器505。 “相對於發射自HSPMI5〇1的兩個偏振,9〇度相位差感測器 之光束分割平面係以45度。因此,結合偏振並且產生一光束,其 已a正比於監視裔〇pL的干涉訊號及光頻率調制率。度相位差 感測器5G5進-步產生四個複製的干涉光束,每—複製的干涉相 位以90度偏移。藉由監視強度,即於調制期間每一複製的认(其 払不感測為),監視凹處的相位可以自每一時間取樣的整個干書 涉相位移獲得 ^arctan 丛如 - A们 1 , 、於其他實施财,光鮮監視器並未被限制於上述的零差干 涉儀。-般而言,☆ FTPSI測量過程中,任何—種可測量錢率 及光頻率調制率至要求精確度的監視器係可接受的。例如,烫差 干涉儀可執行此功能。 ^ 於所有實施例中’關注的第—階頻率與藉由干涉儀產生的所 =干涉頻率及包括_複數干涉凹處(等式3中ρ>ι)產生的頻率益 下略述的㈣具體㈣干涉幾何術,_般保證對於第二階 ^寺式3中片)的頻㈣實不相干。—4表面干涉儀在此當作一 靶列,但疋步驟可應用於任意表面數量的干涉。 :慮-4表面凹處系統刚。四表面自14個拓撲分離光束路 六個第一階頻率及二十七個第二階頻率。二十七個第二階 有革中的六個是可與第-階頻率完全相同且無法分開;但是直口 子於相位計算提供—整體DC偏移1 —階頻率並非全不相干: 32 1269022 所以沒有必要對六個都量紗 小與鄰近第二階頻率及彼此二 言,六個頻率係用來縮 -個不同的第二階凹=的干涉。關於六個第-階凹處與二十 以主要狹縫表示。於效帆已標示於第4圖的兩欄表中, 干涉頻率。、表中的狹縫可與等式3共同使用,以便獲得 ηΤ 以同等式7所定義的最小可解析帆 非常方便的。在此定義比^為 纟不的主要帆係 q Γ (37) 並且主要狹縫125、115的具许(τ 一 A u 的長度Z1、L的比例,可以表示成 (38a) (38b) nT Tq 式3、6、7,可以使干涉頻率乂相對於/⑽正規化,並 且可以使㉔正規化的頻率以r “函數表示。關於三表面凹處 的錢化且不相干的第—階頻率及第二階頻率,列於第4圖之表 中的第3攔。所有的頻率㈣g縮小,因此改變調制钱圍以便 消除此關係: q (39) 假如πΓ假設為最小的光狹縫,搜尋大於丨的广與^值,其放 大第一 頻率與第一階頻率的分隔,r=3、^=9便是一個組合例子。 一般而言,一完整的分析顯示,最佳的凹處幾何為幾何術,其中 任兩個主要狹縫的光長度之比例為三者中的主要放大率。假如不 同的主要狹縫假設為最小的,以下說明類似的分析。 隨著調制範圍Δν及狹縫心與b被固定,只剩下測量取樣數 33 1269022 擇的’最大的第二階頻率(即μ㈣對應於〇凡 大=大的Γ轉換成最小頻率,藉由至少兩次光譜解析限制仍舊 ’對於—處,其預測 N~(l+M)(6r+S+es) (40) 其中假若μ=〇,可以計算至8〇個取樣。 荨式39與40及厂=3、s=9 —走巳宗差 曰从 . I疋義一攻佳凹處幾何及第一階 V員率弟5圖顯不說明該結構 320 664,^^ 九% 31〇。弟一階凹處頻率 ^^曰«示標示出第—階與第二階峰值之_良好分隔。 "H,四表面凹處有無限種可能的設置,其產生最佳的 第一階頻率分隔。其對應凹處,其中比例…分別為1 其中X與j;為整數I 4 — 数办邦另一種可能的配置為1,其中,與s 兩者藉由大於一的常數縮小。 一 當然’本發明並未限制於具有最佳配置的凹處表面之設置。 於某些實施例中’某些基本凹處(例如,主要的凹處)係最佳設置 的。其餘的基本凹處可為非最佳化設置。舉例而言,其餘 凹處可設置讀具有«佳帆,s,其係讀與主要凹處之帆^ 不同。 於上述中,FTPSI係利用兩表面、三表面及四表面凹處說明。 然而’本發明絲如此受限。此分析可延伸至任t數量的表面。 具有任意數量表面的凹處可減少對應於每一對表面之基本兩表 凹處之組合。只要對應於主要二表面凹處的相位轉可被再: 析’且充分與其他頻率不相干,此分析將產生與凹處有關的有用 資訊。 關於相位移干涉系統的光源可為一雷射,例如一氣體雷射、 34 1269022 口,田射τ㈣染料雷射或半導體雷射。光源亦可為具有可調 制技段光譜濾鏡的白色光源。此外,於某些實_中,光源可 頻率操作,以便自汲取得的相位圖中再次解析相位 二::;“舉例而言,光源可於HeNe雷射、Argon雷射或二極 豆;< ί之複數線之間,或者於商業應用的調制通訊雷射於不同的 ITU,雜頻率之間調整操作。此外,於某些實施例中,光源可利 絲纖麵合至干涉儀。光源的光頻率調制可以於光源内部或外部

、+彳彳而σ,雷射光源之凹處長度可為熱或壓電機械調制, 以^周制雷射輸出的光頻率。相同地,雷射光源之增益介質的注 =電=可以被調制’以便調整雷射輸出的光頻率。或者,舉例而 言’雷射光源的光頻率輸出可利用聲光、電光或光機調制作外部 調制。 於某些實施例中,關於PSI系統的光源可為一偏振的光源(例 如線1±偏振光)。舉例而言,系統i⑼可包括—偏振元件,以便對 於來自光料光產生偏振。上述每—量測技術可執行光偏振狀態 功此。舉例而言’折射率量測技術可執行複數不同已知的偏振狀 態(至少兩種偏振狀態’像是正交偏振狀態)。折射率、光厚度或待_ 測物⑻的相對光學厚度變化,如同-偏振函數,其與待測物101 的光干各向異性相關。因此,於某些實施例中,技術可用 以標示-待測物或凹處的光學各向異性(如雙折射、二色性等等)。 於某些實施例中,得知光的絕對波長係重要的。舉例而言, 於一相關的量測中,外觀的缺失係直接正比於波長的缺失。當使 用通汛雷射(例如一 1550 nm的二極體雷射),該雷射調制經常包 含稱為模態鎖定的裝置,其將雷射鎖定於ITU(國際通訊單元)網柵 35 1269022 般絕對精確度為+/-1GHz(精確至5 ppm) 中的一特別波長。一 般已充分的精確了。 經由波長湘量職對長度可應㈣量測絕對波長。此係藉 由=下_說明H量測兩表面凹處的絕對長度;接著 ^處長度,同時追針涉(例如計算_之純變化。—但得知凹 處之絕對長度,再一次量測虛 波長可表不成^ = 4;r Αφ 期間,………△處的、巴對長度。於凹處長度改變的 進一步,雖然第1圖中的相位移系統⑽包括-非左干、、牛儀 =他實施例中可使用不同型式的干涉儀,例* 一 一 ac Zehnder . Michels〇n . Fabry_per〇t ^ ^ ^ v、"卜,干涉儀可為-大口徑顯微鏡,或光纖感測干 -:Γ::物可呈現許多型式。舉物 明二 先罩、一平面顯示器或-石夕晶圓(其包含紅外線昭 Γ/Γ步,待測物可為結合的光學元件或空氣間隔的光學構 新月==可為或包括—球面或非球面半球型物、隱形眼鏡、 鏡片。一般而言,對於光源的波長,軸^ 石夕曰/ ^ °再者’待測物可為任何結構,例如微機電 其提供與待測物之表面及/或空間特徵相關㈣ 學資訊可與待測物之選擇表面之拓撲相關,或與光學圖相 包含㈣物之全料被選擇部分之折 對於不同的待測物進行討論。 a以下將 再者’雖然使用於上述分析的頻率轉換係—傅立 2並纽定於此。實施例耗„他翻式的頻㈣換,、

Hilbert轉換。 丨界疋 36 1269022 雖然上述範例討論利用光頻率調制相位移一干涉訊號,本發 明之實施例並未限制它。一般而言,干涉訊號可利用任一種方法 而被相位移,其以不同頻率調制來自不同光路徑之凹處之貢獻。 舉例而言,干涉訊號可藉由改變光束照射凹處的傾斜角度而被相 位移。使用此相位移方法的實施例包括說明於美國專利申請案第 09/848,055 號,標題為 vvApparatus and Method for Reducing the Effects of Coherent Artofacts”,申請於 2001 年 5 月 3 日,在此歹1J 入參考。其中的一實施例將說明如下。 參考第6圖,利用非左幾何術的干涉儀600之0PL與光源之 ® 原始點位置d有關。干涉儀6100具有一凹處長度1及準直焦距長 度/。照明光束之傾斜角度α係藉由tan(a)=(i/2/給定,例如對於小 a,可利用a=d/2/近似。自參考表面610與待測表面620反射的光 之間的相位差Δφ,為非左凹處内的0PL函數,如同光波長一樣。 0PL係測量自包含凹處之兩表面之間的距離Ζ,和傾斜角度一樣。 以下包括 Αφ = ^-· 〇PD = · 2Lcos(a) (41) 其可以調制相位差Δφ,並且藉由改變光源位置及照明光束之傾斜 角度a相位移任何產生的干涉訊號。舉例而言,參考第1圖的實 施例,傾斜角度可隨著沿垂直於光轴的方向移動光源14〇位置而 改變,因此改變產生自透鏡130的準直光束之行進方向。可應用 一換能器或馬達以便調制光源本身的位置,或者用以改變光束方 向的次要光學元件或光學元件(例如一對楔型物)的位置。 如同申睛案〇9/848,055所揭露,薄環狀空間延伸的光源經由 空間平均後可用以縮小相干物之作用。假如由於空間平均作用於 37 1269022 空間解析度上產生共同少量的損失可被接受,此種光源亦可有利 地使用FTPSI。控制環狀光源的直徑可改變照明光束之傾斜角度。 舉例而言,環狀光源可取代第1圖實施例中的光源140,並且同樣 地可以設置於透鏡130之後焦平面。 環狀光源之實施例可包括一收斂光束,其通過一圓錐鏡 (axicon)或繞射物。藉由轴上偏移圓錐鏡或繞射物之位置,改變環 的直徑。另一實施例包括一光纖束。參考第7圖,複數模態光纖 束700可應用於一光源。光纖束700具有一圓形輸入側711,及一 環狀輸出側712。經由一透鏡系統704,雷射光源702照射於光纖 輸入面。透鏡系統704係設計用以控制入射角度,且數值孔鏡與 複數模態光纖700吻合,以便產生環狀照明706,其可以進一步利 用光學元件708控制並提供準直的環710。例如,改變雷射進入多 模態光纖700之條件,可選擇性的改變環706的直徑。 如上所述,FTPSI可用以量測的特徵,例如表面外觀、物理 與光學楔型物以及光學元件之相關均質性。到目前為止,此說明 已經使用平行板當作一待測物的範例,以便說明量測是如何執行 的。一般而言,FTPSI可用以量測且得知各種簡單及複雜光學元 件之特性。以下敘述將藉由範例說明FTPSI的某些功能。 FTPSI可用以標示高精密凹處的特徵。當基本凹處之表面反 射率相當高(例如至少 10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、 80%、90%、95%以及99%)時,光功率轉換至更高能階,增加許多 干涉,於第一階簡諧頻率產生更強的干涉。產生的變形條紋圖案 經常使PSI演算混淆。FTPSI將這些簡諧分離,因此第一階頻率可 個別分析,產生表面大體失真外觀。第8圖顯示獲得自高精確凹 1269022 参 處的頻率光譜,其干涉圖案顯示於第9圖。 、,高精密凹處分析中’設定凹處幾何形狀係很重要的,以確 二且的』率刀出第—階簡證。注意高精密凹處可利用分析任何 間為頻率峰值或結合(例如線性結合)許多不同簡諸分析的結 得知特徵。 =PSI亦可用以顯示彎絲面之外觀與特徵(例如球面或)。一 般而言’可以被騎任何—種表面形狀,利用干涉儀可提供量測 表面,其係局部近似於平行該表面。換言之,量測波前之局部波 向量大約垂直於彎曲待測表面。 _ / -般而言,參考表面可具有任何形狀或曲率。使用參考表面 係有益處的,其表面上遵照待測表面之形狀,這可以減少系統的 動態範圍以便執行測量。 FTPSI亦提供關於定義基本凹處的表面反射率的資訊。於 FTPSI頻率光讀中的第_階峰值振幅提供定義相關基本凹處之表 面反射量測。考慮三表面凹處(例如,定義三基本凹處的三表面) 之範例。標記該等表面&、&與^。自每一表面反射的第一階電 場振幅分別為〜、心、七。於照相機感測的干涉訊號係正比於該=^ 二個場振幅疊加之強度。對於第一階,強度為 /(0 = af + α22 + α32 + 2a^2 cos(^12r + ^2) + + + + ^ (42) 23 其中仍mn與多mn為分別藉由表面&與&定義基本凹處產生ac之相 位與頻率。該訊號之頻率光譜將清楚地維持峰值於⑺η、⑺Η與叫” 具有正比於各個場振幅乘積的每一峰值之強度(振幅)。藉由比較於 頻率光譜中主要峰值之相對振幅,操作者可以獲得關於相對應凹 39 1269022 處表面之相關反射率的資訊。舉例而言,於等式42中,位於%、 ㈣與邮的峰值獨特地測量反射率係數q n之相對值。12此 外’將場振幅正規化成輸人光束之強度,或對照—校正用參考面, 產生每一表面之絕對反射率量測。

於FTPSI,於凹處内的每一光介面產生一指示峰值給轉換光 譜(假設調制改變量與範圍係適當的)。此特徵可用以感測光學元件 内的光學缺陷。參考第1G圖,—透明的平行板9()1利用打⑼標 示特徵。板9〇1適當地相對於參考表面91〇設置。平行板表面= 與903,與參考表面91〇 一起定義三個基本凹處。 於FTPSI標示特徵期間,一光束92〇被引進系、統中。表面_ 與903及參考表面91〇分別反射光束922、923及92卜一 CCD照 相機999感測該等反射光束之疊加;並且產生正比於疊加強度之 干涉訊號。強度訊號藉由上述說明分析。 又

包含於平行板901的是兩個缺陷93〇與94〇。該等缺陷係位於 平行板9G1内之區域中’具有不同於包圍材料的折射率,並且將 入射光散射回感測器。於平行板9G1之材料内,缺陷之種類包括 空氣泡泡或雜質。提供的缺陷係由足夠的尺寸與形狀所構成;背 景散射分量,分別以光線931與941描述,藉由凹處内的其他表 面形成類似於該等散設的平面波。於其發生的系統剖面内的特殊 區域,缺陷930與940貢獻於CCD照相機999之感測疊加值;並 且表現類似-表面,其定義額外的基本兩表面凹處的系統。 因此,像素共同調整不規則峰值發生處,標示於平面9〇ι中 缺陷的旁邊位置。正比於、'基本凹處〃之帆的頻顿由缺陷定 義,並且其他表面產生關於平板中的缺陷深度位置。因此,不只 1269022 是缺陷可利用FTPSI,而且可以測量三維的精確位置。 更小的缺陷亦可利用FTPSI感測。藉由少量缺陷散射的光形 成近_形波前,—部分將貢獻於感測器之干涉訊號。由於被散 射波g自然«’自缺陷散㈣光對於所有制像素提供干涉 。結果’輕易的鑑別對應於頻率光譜產生的像素,並未輕易 的允賴別缺陷的橫向位置。然而,缺陷可經由之後的FTPSI分 析其提供的干涉圖像;例如藉由鑑別無法掩倚的環狀圖案之中心。 翏考第u圖,量測各種光學元件之内角(例如稜鏡或立方體) 亦可利用FTPSI仔知。例如,第u圖顯示量測一直角棱鏡 ,9〇度角及角錐誤差。對於第„_階,於離開凹處前,光線刪 ‘、、、射4表面(實際上’照射2表面兩次)。該等表面被標示為Μ”、 而2、1011,及1〇12,;上標指的是第二次自該表面反射。表面 而1(及1011’)係一參考表面。1〇11: 1〇12凹處提供量測表面⑻2 之外觀與方向。表面1012之面方向對於角錐誤差提供非返回方向 的!考值。於返回方向凹處則:1GU,之傾斜測量⑼度直角誤 差。注意直接返回的光束回到照相機,一般需要使用具有良好動 恶範圍的照相機。則左邊的虛線標*光束停止ϋ可以使用的位 置,以便假如有需要可以移除直接返回的光束。傳統的psi量測 角度需要移除表面則且量測凹處⑻2 :⑼2,;然而,幾何顯 τ八允泎對照已知的參考表面同時量測表面。一般而言,藉 由I測源自參考波前的返回波前之誤差量,FTpsi用以計算光學 π,之内部角度。由於配置干涉系統,FTpsi量測内部角度誤差 之些微以度。關於回歸反射㈣例子,藉由已量測的光學元件 自然的提供返回波前。關於非回歸反射器,—額外的表面,例如 41 1269022 參考表面或反射鏡,(利用既定的幾何)應被包含於凹處以便對於感 測器提供返回波前。 上述FTPSI量測可參考簡易的光學系統(例如計算單一稜鏡之 内角,或單一光學板之折射率的均勻性)。然而,於一單一次量測 中,當FTPSI提供關於複數基本凹處之資訊,可利用FTPSI標示 具有許多表面之複雜光學構件(例如至少五個表面、六個表面、七 個表面、八個表面、九個表面、10個表面)。舉例而言,於複雜光 學構件中,FTPSI可用以計算元件的對準與耦合。於製造複雜光 學構件期間,元件之間的空間關係應被維持。於組合過程中,藉 由量測各個步驟中該等關係,FTPSI可個別檢測每一元件,量測 部分完整構件並且檢測完整構件。FTPSI亦可於部署與使用完整 構件之後才使用,以便維持且/或再調教構件。於該等構件中, FTPSI係用以同時量測光學元件之相對位置與表面外觀(例如平坦 性)。再者,FTPSI係用以計算光學耦合元件之間的介面。以下說 明係FTPSI如何可以使用的說明範例。 參考第12圖,於一光學構件中的第一元件,一直角棱鏡 1201,係相對於參考表面1210設置。一光束經由參考表面1210 被導引至稜鏡1201。參考表面1210反射光束返回感測器1299, 提供參考光束1211。棱鏡表面1203反射光束1220朝向稜鏡表面 1204。注意於感測器1299中,光學元件係用以準直光束,以及於 第12圖省略用以導引它進入且通過凹處以避免圖式不必要地變複 雜。於一般系統中可包括許多其它元件,第12圖描述的除外。 稜鏡表面1202與1204兩者反射部分光束1220返回至感測器 1299。該等部位分別顯示為光束1230與1240。感測器1299感測 42 1269022 光束1211、1230與1240之疊加,並且於每一像素產生正比於疊 加值的干涉訊號。一電腦系統,與感射器1299聯繫,接收與分析 該訊號。 稜鏡表面1202與1204及參考表面1210定義三個基本凹處(藉 由表面1202與1204、1202與1210及1204與1210構成的凹處)。 從每一凹處提供的干涉訊號利用FTPSI分析。 FTPSI頻率轉換產生一光譜,其包括頻率力、/2與/3的峰值。 關於基本凹處對應於第一階干涉頻率的峰值,分別藉由表面1210 與1202、1210與1204、1202與1204(經由1203)定義。頻率正比 於關於每一基本凹處的總OPL及光頻率調制率。藉由應用等式4 至來自表面1202與1204表面外觀的每一力、/2與/3,一相位圖測 量每一凹處;並且於光行進於稜鏡之不同部位内之路徑長度變化 可被計算。 一第二參考表面1250,例如一參考反射鏡,選擇性地包括於 凹處中,以便將額外的量測光束經由稜鏡1201返回至感測器。例 如使用上述方法,此提供使用者從微量值量測稜鏡角度之任何誤 差。參考第13圖,一第二元件,例如一透明平行板,被加在稜鏡 1201以便產生一兩元件光學構件。一透明平行板1301之第一表面 1302耦合於稜鏡1201之表面1203。耦合之前,透明平行板1301 利用FTPSI標示特徵,以便獲得關於板表面1302與1303的表面 外觀、楔型板(例如平行板剖面的厚度變化)以及板的折射率均勻 性。 於該範例中,光學介面就是介面1310(例如,於稜鏡1201與 平行板1301之間具有一反射鍍膜或不吻合折射率),一額外表面、 1269022 平行板表面1303加入系統,並且基礎雙表面凹處數量從3增加至 5。 此系統的FTPSI分析產生第一階轉換頻率/、/2、/3、/2'、//。 相對於參考表面1210提供稜鏡之位置並未自先前量測位置改變, 對應於原始三基本凹處的該等頻率加上兩個藉由表面1210與 1204(經由1302)(至峰值/2'對應的)及表面1202與1204(經由 1302)(至峰值/3'對應的)定義的額外基本凹處。一相位係利用等式4 自每一頻率峰值獲得。注意,/2與/2'對應藉由表面1210與1204 定義的凹處;以及/3與刀對應藉由表面1202與1204定義的凹處。 因此,於該等雙凹處之間的相位圖中的任何差額係屬於平行板 1301且/或稜鏡與平面之間的校準。當板1301已分開的FTPSI量 測事先標示特徵,由於平板1301產生的該等相位圖中的差額可被 計算,並且元件之間的任何錯位產生的貢獻可被量測。 或者,稜鏡1201與平行板1301係由光學相似材料(例如具有 相同折射率)構成,以及元件係以完美光學耦合;稜鏡表面1301 應沒有反射,並且沒有額外基本雙表面凹處加入該系統;然而, 由於出現平行板,其頻率將對應增加的OPL而變化。 於此範例中,當稜鏡1201與平行板1301之間的耦合係理想 的時,FTPSI分析只產生頻率乂、/2'、//,其分別對應藉由表面對 1210 與 1202、1210 與 1204(經由 1302)以及 1202 與 1204(經由 1302) 定義的基本凹處。利用等式4,關於每一基本凹處的相位圖係對 /、刀、//測量。當相對於彼此的表面1202與1204之方向係已知 (根據單一稜鏡量測),於此方向中的任何偏移起因於表面1302非 平行對準於表面1203。位於/2與/3的任何不規則峰值表示介面 1269022 1319不理想的耦合。藉由分析不規則峰值之強度及其位置,使用 者可以決定該部位是否需要重新接合。注意,該等峰值只出現於 介面的小面積,其可以自感測器像素座標位置測量得不規則峰值 出現(例如,類似於上述缺陷分析)。再者,當峰值頻率正比於產生 的基本凹處之OPL,可以確定缺陷耦合之深度座標。當只有一個 光學介面於構件中時;於此範例,當此資訊過多時,只要光學構 件之複雜度增加,此資訊係非常有用的,只要其直接於三維空間 指出缺陷介面之正確位置。 參考第14圖,此方法應用於擴張的複雜光學構件1401,其包 含稜鏡1201與平行板1301。擴張的複雜光學構件1401係部份組 合自習知技術。當每一新的部位被連接之後,對該構件執行FTPSI 分析。如上所述,每一新的光學介面提供一反射光束以便疊加, 並且增加系統中基本雙面凹處之數量。於複雜構件中,每一凹處 之頻率相位產生關於每一介面之完善性。 於一部分已理想的光學耦合於先前的元件時的範例中,藉由 表面定義的基本凹處之頻率應自頻率光譜中消失。觀察得的頻率 峰值標示不完美的麵合,於其他元件接合於構件之前可以重新接 合。 一般而言,此方法可應用於任何複雜的光學構件。於光學元 件包括於光學構件之前或之後,利用FTPSI標示光學元件之特 徵,當製造該構件時,提供於元件表面之光學表面完整性(例如位 置、平坦度、反射率)之間做比較。對於所有凹處,於頻率光譜中 顯示一峰值,光頻率調制率應相當大並足以解析構件中最短的基 本凹處,並且於調制中的光頻率增加量應相當小,並在未超過2π 1269022 相位移下足以提供最大的凹處。理想上,每_基本凹處應具有不 同的OPL’以便對於每—基本凹處的第—_率峰值的相位可獲 付面度精確性。此外,所有先前提道的量測(例如表面反射率、高 精確凹處、折射率同質性、缺陷分析)可應用於複雜的光學構件。 於上述任何實關中,電腦可包括硬體、軟體 其他元件之线以及分析相位移影像,錢獲得關於待測物3 要貧訊。上述分析可洲標準程絲言技術之電腦程式實施。此 釭式係设計用以執行程式化電腦,其包括一處理器 系統(包括記憶體及/或儲存單元)、至少一輸入裝置、至==子 =是顯示器或印表機。程式碼應用於輸人資料(像是,來自 ⑽4機的相位移影像)以便執行在此描述的功能並且產生資 擇表面的拓撲)’應用於一個或多個輸出裝置。每一電腦 ^切執^高階程序或目的導向程式語言或組合語言或機械語 ;:—程式可儲存於電腦可讀取儲存媒體(例如,CCD職 二===,當藉由電腦讀取時可造成電腦中的處理器執行在 及發明Hr㈣之許多實施例。此外,依本發明中請專利範圍 ° /内讀作之簡單的等效變化與修飾,皆應仍屬本發 乃寻利涵盍之範圍内。 【圖式簡單說明】 =圖疋—種具有許多對表面之凹處的干涉計儀H之示意圖; 圖是具有科續表面料涉相處的示意圖; =圖是與第⑶之干料儀器之—種波長監視器之示意圖; 圖顯不藉由四個表面凹處產生的第—階與第二階頻率之 46 1269022 表格; 第5圖疋—圖式,其顯示藉由四個表面凹處產生的第一階與 第二階頻率之振幅; 第6圖顯示計算藉由自位於光源盤之邊緣,照射軸上的測試 點而產生的干涉之間的光路徑長度(〇pL)差; 第7圖顯示一照明系統之實施例的概要立體圖,其藉由調制 照明角度產生相位移; 第8圖顯示源自一高精密凹處之干涉光譜圖; 第9圖顯示高精密邊界之範例; 第10圖顯示一腔室實施例,其係具有缺陷的光學元件; 弟11圖顯示具有直角棱鏡之凹處的實施例; 第12圖顯示具有一稜鏡的凹處實施例; 第13圖顯示具有兩個耦接光學元件之腔室的實施例;以及 第14圖顯示具有一複雜光學構件之腔室的實施例。 於各種圖式中,相似的參考符號標示相似的元件。 符號說明: 100…····. •干涉儀系統 101........ •待測物 102........ •前表面 103........ •後表面 105........ •固定模板 105a....... •弟 參考波kl 105b ······ •波k 105c....... •波前 47 1269022 105d ···· …第二參考波前 109…… …腔室 110…… …參考物 111…… …爹考表面 115 ······ …狹縫 120…… …參考物 121…… …爹考表面 125…… …狹縫 130…… …準直光學元件 140…… …调制光源 145…… …驅動态 150·..··· …光束分割器 160…… •…攝像光學元件 170…… ···· CCD照相機 180…… …·晝面捕捉器 190"… •…電腦 310••… •…干涉光譜 320····. •…第二階頻率 410••… …·參考層表面 420 "… •…待測物側面 420a···· …·表面 420b … …·表面 430 ••… •…狹缝 440••… …·狹縫

48 1269022 h.............面度 500 .........零差干涉儀 501 ..........高精密平面鏡干涉儀 505.......... 90度相位差感測器 514 ......... 1/4 波板 515 .........反射器 516 ......... 1/4 波板 520 .........偏振光束分光器

521 .........角立方體回歸反射器 522 .........屋脊稜鏡 540 .........反射器 550 ......... 1/4 波板 560 .........偏振光束分光器 570 .........光束分割器 580 .........偏振光束分光器

590 .........感測器 591 .........感測器 592 .........感測器 593 .........感測器 600 .........非左幾何術的干涉儀 610.........參考表面 620 .........待測表面 f.............準直焦距長度 L............間隔距離 49 1269022 700…… …光纖束 702…… …雷射光源 704…… …透鏡系統 706…… …環狀照明 708…… …光學元件 710…… …準直環狀光束 711…… …圓形輸入側 712…… …環狀輸出側 901…… …透明平行板 902·_·.·_ …表面 903 ··"·· …表面 910…… 參考表面 920…… •…光束 921 ·····. •…反射光束 922••… •…反射光束 923 ·.··· •…反射光束 930••… •…缺陷 931 ··.·· •…背景散射分量 940·.··· •…缺陷 941 ••… •…背景散射分量 999··.·· ·_·· CCD照相機 1001 … •…直角稜鏡 1010 … …·光線 1011 … …·表面

50 1269022 1011,……表面 1012.......表面 1012’……表面 1201……直角稜鏡 1202 .......表面 1203 .......表面 1204 .......表面 1210.......參考表面 1211……參考光束 1220 .......光束 1230……反射光束 1240……反射光束 1250……第二參考表面 1299……感測器 1301 .......透明平行板 1302……第一表面 1303……平行板表面 1310……光學介面 1401 複雜光學構件

Claims (1)

1269022 拾、申請專利範圍: L種相位移干涉術之方法,其包括: 藉由將反射自複數表面之一光波前之不同部位結合,形成 一光學干涉影像; 、—Ik著改變上述光波前特性,其引起具有不同光路徑分離之 、"數表面對提供不同的上述干涉訊號,記錄上述光學干涉影像 之不同位置的一干涉訊號; 對於至少一上述位置轉換該干涉訊號,以便於光譜座標 、皆應於.轉複數表面對之每—對,產生具有—峰值的一 if;以及 鑑別對應於該等複數表面對之一被選擇對的該峰值之光譜 味專利範n[第旧所述之相位移干涉術之方法,其 中’更包括:對於每-位置,對應於該被選擇的表面對,取得 立於鱗值之光譜座射㈣干涉_之光譜相位。 ·: W專㈣n第1項所述之相位移干涉術之方法,
同位上述光波前之光學頻率,於該光學干涉影像之 置上’ §己錄該干涉訊號。 由4·如申請專利範圍第i項所述之相位移干涉術之方法, 隨著改變上述光波前之行進方向,於該光學干涉影像之 同位置上,記錄該干涉訊號。 位移干涉術之方法,其 改變用以產生上述光波 5·如申請專利範圍第4項所述之相 中,改變該光學波前之行進方向包括, 前之一照明光源之位置。 52 1269022 12·如申請專·圍第胸所述之相位移干涉術之方法,盆 中’更包括自朗應峰值之QpD座標,測量 ^ 間的一光路徑差。 、伴衣面對之 η.如申請專·圍第u項所述之相位移干涉術之 直 括對於每—位置,於對應該被選擇表面對的該峰值i ::,取得該干涉訊號之光譜相位,其中取得的相”二 「arg[〇PZrzM計算得,其中〜係該峰值之光譜座標。 14·如申請專利範圍第2項所述之相位移干涉術之方法,盆 中’對於母一位置取得該干涉訊號之光譜相位包括:對於每一
㈣該干涉訊號,以便產生具有對應該被選擇表面對 之该峰值的一對應光譜。 15·如申請專利範圍第2項所述之相位移干涉術之方法,其 中’對於每—位置取得軒涉減之光譜相位包括於岸 =;面對之該峰值的光譜座標’對於每—剩餘位㈣
16.如申請專利範圍第2項所述之相位移干涉術之方法,並 ^包括:對於該光學干涉影像之複數位置,根據取得的相 位受化’於被選擇表面對之間,於—光路徑距離中測量變化。 η.如申請專利範圍第16項所述之相位移干涉術之方法,盆 中,更包括:根據該測量變化,計算被選擇表面對之一的 面外觀。 & 18. 如申請專利範圍第16項所述之相位移干涉術之方法,其 中’更包括:根據該測量變化,計算被選擇表面對之間的 學厚度外觀。 & 19. 如申請專利第16項所述之相位移干涉術之方法,其 中’更包括:根據該測量變化,計算被選擇表面對之間的_物 54 1269022 理厚度外觀。 2〇·如申請專利範圍第16項所述之相位移干涉術之方法,其 中,更包括··根據該測量變化,計算被選擇表面對之 質性外觀。 ^ 如申請專利範圍第1項所述之相位移干涉術之方法,其 ,該等複數表面包括至少一參考表面以及—待測物之至少;; 表面。 泛如切專利範圍第旧所述之相位移干涉術之方法,其 ^錄上述干涉訊號包括:於該波前特性變化期間,監視該 ,則之強度變化,以及對於強度變化補償該干涉訊號。 3·如申凊專利範圍第旧所述之相位移干涉術之方法,其 更包括:根據該光譜中的至少某些峰值之振幅,對於至少 一被選擇表面對,計算關於表面反射率之資訊。 中巾凊專利範圍第1項所述之相位移干涉術之方法,1 的中::擇表面對係一高精密凹處之表面,其具有大於7。% 中,=申清專利範圍第15項所述之相位移干涉術之方法,其 於被選擇表面對之間。 測置—缺陷是否存在 中,mr利範㈣25韻述之相位移干涉術之方法,其 U在的缺陷對應一額外峰值,其位於至少一複數位置的該 中,面專Γ範圍第25項所述之相位移干涉術之方法,其 包括位先學元件之前、後表面,且其中的缺陷 G栝位於该先學元件中的一空氣泡。 ★申π專利乾圍第25項所述之相位移干涉術之方法,其 55 1269022 中,被選擇表面料_光學元件之前 包括位於該光學元件中的—雜質。 义’且其中的缺陷 料·㈣1韻叙杨移干涉術之方法, 其 中’更包括: 鏗別對應於該等複數表 光譜座標。 ㈣表面之H擇表㈣的該峰值之 ,30.如中請專圍第29項所述之相位移干涉術之方法, 中,更包括: 其 對於每一位置, 座標及未於該第 二被 譜相位。 取得位於對應該第-被選擇表面對之峰值 選擇表面對之峰值座標的該干涉訊號之光
3 L如申睛專利範圍第30項所述之相位移干涉術之方法,苴 中,該被選擇表面包括:—第—參考表面、—光學元件之一第 一表面及-第二參考表面,其中該波前部位之-經由—反射, 自該光學元件之至少一内部表面被引導至該第二參考表面。 32·如申睛專利範圍第31項所述之相位移干涉術之方法,其 中’更包括·根據取得的相位,測量該光學元件之内部表面相 對於該光學元件之第一表面的一角度方向。 33_如申睛專利範圍第31項所述之相位移干涉術之方法,其 中,至少-内部表面包括:定義一内部角度的兩内部表面,且 其中ϋ亥方法更包括根據取得的相位測量該内部角度。 34·如申請專利範圍第31項所述之相位移干涉術之方法,其 中’该光學元件係一棱鏡。 35·如申請專利範圍第34項所述之相位移干涉術之方法,其 中σ玄光本元件係一直角稜鏡,其具有定義一直角的兩内部表 面’且其中至少一内部表面包括定義該直角的兩内部表面,並 56 1269022 且該光學元件之第一表面係該直角稜鏡之一正面。 36.如申請專利範圍第%項所述之相位移干涉術之方法,其 中,該光學元件係、具有^義―直角之兩表面的—直角稜鏡,其 中至^ 0部表面係-直角三角形斜邊面,其連接定義該直角 的兩表面’且該光學元件之第—表面錢義該直角之兩表面之 —~ 〇 P·如申料利範圍第30項所述之相位移干涉術之方法,其 中,该被選擇表面包括一光學元件之複數表面。 38.如申請專利範圍第37項所述之相位移干涉術之方法,盆
中,該光學元件係一稜鏡。 〃 39.如申凊專利範圍第29項所述之相位移干涉術之方法,盆 ,該被選擇表面包括-光學構件之複數表面财 面之一為該光學構件之兩元件之__介面。〃中稷數表 40·如巾請專利項所述之相位移干涉術之方法,皇 中,該被選擇表面包括一光學元# ^ ..^ 尤予70件之表面,且其中自該被選擇 " 反射的該波前之部分,經由一反射自爷光風矛杜夕 内部表面導引至該表面。 反射自件之-
中t =請料⑽圍第1韻収杨奸涉術之方法, 表面Γ選擇表面包括—光學構件之表面,且其中自該被勒 元\牛之^射_波前之部分’經由—反射自該光學構件之F π件之間之一介面導引至該表面。 I2·:種用以測量存在於光學元件中之缺陷的方法,包括 —光:反射自複數表面之—光波前之不同部位結合,形β 表^干涉影像,其切等《細包㈣絲元件之至少_ 隨著改變上述光波前特性 其引起具有不同光路徑分離之 57
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