TWI401413B - 測量物體表面形貌之裝置及方法 - Google Patents

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Description

測量物體表面形貌之裝置及方法
本發明係關於測量物體表面形貌之技術。特別是，本發明係關於測量物體表面形貌之相位測量干涉法及裝置。
製造像是平板顯示器，主動電子設置，光伏打設置，和生物性陣列這種設置的基板通常是需要完全沒有缺陷，而且扁平度在數微米內的表面。因此，可很容易地測量這些表面的缺陷和扁平度是很重要的。相位測量干涉法(PMI)是用來測量表面形貌的一種光學測量技術範例。PMI通常是透過光束和物體表面交互作用產生干涉圖案，並且偵測干涉圖案，這些偵測出的干涉圖案可用來再建構表面形貌。PMI通常是根據區域掃瞄攝影機來偵測干涉圖案。然而，以區域為主的PMI在高速檢查譬如用在平板顯示器的大型基板時，有使用上的限制。一種挑戰是區域掃瞄攝影機有限制的視野。另一種挑戰是區域掃瞄攝影機很難比例繪製。大致而言，區域掃瞄攝影機越大，區域掃描攝影機越複雜會導致較長的掃瞄時間和高成本。
在一項中，本發明是關於測量物體表面形貌的裝置。此裝置包括可執行下列功能的光學設計機制(i)在物體表面導引第一光束，(ii)提供一第二光束，該第二光束與該第一光束同調且相對於該第一光束呈空間上相位偏移，和(iii)從該第二光束和來自該物體表面之該第一光束的一反射 來產生該一干涉光束。此裝置進一步包括至少一個用來偵測和測量干涉光束的線掃瞄感測器。
在另一項中，本發明是關於測量物體表面形貌的方法，其包括在物體表面導引第一光束，提供一第二光束，該第二光束與該第一光束同調且相對於該第一光束呈空間上相位偏移；從該第二光束和來自該物體表面之第一光束的一反射產生一干涉光束，和使用至少一個線掃瞄感測器來偵測和測量干涉光束。
在另一項中，本發明是關於測量物體表面形貌的方法，包括在物體表面導引第一光束，提供一第二光束，該第二光束與該第一光束同調且相對於該第一光束呈空間上相位偏移，從該第二光束和來自該物體表面之第一光束的一反射產生一干涉光束，製造多個干涉光束的複製品，透過多個空間相位分裂器的其中之一，傳輸每個干涉光束的複製品，以及使用和多個空間相位分裂器組合的多個線掃瞄感測器來偵測和測量干涉光束的複製品。
本發明其他特性及優點揭示於下列說明，以及部份可由說明清楚瞭解，或藉由實施下列說明以及申請專利範圍以及附圖而明瞭。
現在參考本發明優先實施例詳細作說明，其範例顯示於附圖中。在優先實施例中，揭示出許多特定詳細說明以提供完全了解本發明。不過，業界熟知此技術者了解並不需要這些部份或全部之特定詳細說明而加以 實施。在其他情況中，為人所熟知的特性及/或處理步驟並未詳細加以說明而模糊本發明說明。除此，整個附圖中相同的參考數字代表相同的或類似的元件。
圖1是用來測量測試物體102表面形貌的裝置100示意圖。裝置100包括干涉儀105用來測量經由和測試物體102的測試表面104光學交互作用所產生的干涉光束圖案。干涉儀105在測試表面104導引光束。光束大小通常比測試表面104的表面區域小的多。干涉儀105可以置放在平移架176上，可平移跨越整個測試表面104以取得一系列測得的干涉儀光束圖案，從這些圖案再建構測試表面104的表面形貌。或者，可相對於干涉儀105平移測試表面104以取得一系列測得的干涉儀光束圖案。在這個範例中，測試物體102耦合到平移架(未顯示出)，使得測試表面104和干涉儀105之間可以相對移動。干涉儀105探查的測試表面104可以是小型或大型的表面區域。測試表面104可以是扁平的，而且可以或不可以包括表面區域。藉著測量測試表面104和參考表面(未顯示在圖1)之間的表面高度變化，干涉儀105可偵測測試表面104內的缺陷。具有測試表面104的測試物體102可以是基板，用在需要高扁平度和最小表面缺陷基板的裝置上，譬如平板顯示器，主動電子設置，光伏打設置，生物性陣列，和偵測器陣列。這種設置的機板，通常是需要完全沒有缺陷，而且扁平度在數微米的表面。用來製造譬如平板顯示器裝置的基板可能非常大，例如3m x 3m。具有測試表面104的測試物體102可以是由適合所需應用的任何材料製成，譬如玻璃，玻璃陶瓷，和塑膠材料。
干涉儀105包括干涉光束產生器106，光束調節模組108，和影像模組110。干涉光束產生器106包含可在測試表面104導引第一光束的光學設計機制，和產生來自第一光束反射和第二光束的干涉光束，其中第二光束和相對於第一光束的空間相位偏移同調。這裡和以下的段落中所稱的一致性是指時間的一致性。第二光束的相位偏移依據測試表面104的形貌而有所變化。光束調節模組108導引藉由干涉光束產生器106中的光學設計機制產生的干涉光束到影像模組110。光束調節模組108可包括任何光學元件的組合，譬如校準透鏡，孔徑和繞射元件，用來塑型干涉光束，和聚焦乾擾射束到影像模組110。影像模組110偵測並測量干涉光束產生器106所產生的干涉光束。裝置100包括資料獲取模組112，以收集從影像模組110測得的資料。資料獲取模組112可包括用來和影像模組110溝通的輸入/輸出介面170用來紀錄測得資料的資料紀錄器172，和用來處理資料的資料處理器174。資料處理器可以執行從測得資料再建構測試表面104表面形貌的處理程式。
干涉儀105可以是Twyman-Green型態，Fizeau型態，或其他適合用在相位測量干涉法(PMI)的干涉儀型態。然而，相對於知名以PMI為主，用來測量表面形貌的干涉儀，干涉儀105是使用線性光學元件的系統。干涉儀105使用根據線掃瞄感測器的影像模組110，以同時偵測和測量來自單一干涉光束的多個干涉圖。為了達到高解析度的測量，設計干涉儀105內的模組，使得由影像模組110偵測到的干涉光束具有真正線性的外形。
圖2顯示Twyman-Green設計的干涉儀105。在圖2中，干涉光束產生器106包括光源114，提供光束BI用在探查的測試表面104。光束BI可利用主動和/或被動元件(未分別顯示出)來提供，也可以是在光源114的附近或遠處。當主動元件是在光源114的遠處時，可使用譬如透鏡，鏡子和光纖的被動元件從被產生的遠處位置導引光束BI到光源114。光源114提供的光束BI可以是一種低凝聚性的雷光束或其他低凝聚性的光束。在一些實施例中，干涉光束產生器106的光學設計包括光束成形器116，用來將光束BI成形成所需的形狀。為了達到線性影像模組110較高的效能，光束成形器116最好是可將非線性光束，譬如圓形光束成形成真正線性光束的直線產生器，例如線型光束，高橢圓形光束，或其他高縱橫比的光束。例如，光束成形器116可以是繞射元件或全像擴散器。
干涉光束產生器106的光學設計進一步包括偏極光束分裂器122，而且可包括透鏡125。在光束成形器116中，光束BI通過光束成形器116，藉由透鏡125聚焦到偏極光束分裂器122。偏極光束分裂器122分裂光束BI成兩個正交偏極的光束BT和BR。一般而言，光束BR是和相對於光束BT和空間相位偏移或相分隔同調的。干涉光束產生器106的光學設計包括具有扁平且有已知表面形貌參考表面120的參考物體118。通常，參考物體118是正面的鏡子，或參考表面120可能是以反射材料製成或塗層的表面。由偏極光束分裂器122產生的光束BT和BR分別在測試表面104和參考表面120被導引。光束BT和BR分別照在測試表面104和參考表面120，並且分別以反射光束BTR 和BRR ，被反射回偏極射束分裂器 122。反射光束BTR 和BRR 的路徑長度分別受測試表面104和參考表面120形貌的影響。
就低凝聚性的系統而言，相對於測試表面104和參考表面120放置偏極光束分裂器122以使偏極光束分裂器122和每個測試表面104和參考表面120之間的光長度是在光源114的光凝聚長度之內。凝聚長度是兩個光束在其相位關係變的隨機(也因此不會產生干涉圖案)之前，可以經過的光距離。當光束BT入射到測試表面104，部份的光束BT會以反射光束BTR 反射回干涉儀105。反射光束BTR 再結合來自參考表面120的反射光束BRR 產生干涉光束IB，可在影像模組110被偵測出。假使光源114的凝聚長度是大於測試物體102光學厚度的兩倍，那麼部份的光束BT會通過測試表面104到測試物體102的背面103也會反射回到干涉儀105，並和反射光束BTR 和BTR 再結合產生干涉光束IB。為了最小化或避免背面反射產生干涉圖案，我們需要具有低凝聚長度的光源114。通常最好光源114的凝聚長度是小於測試物體102的光學厚度。通常更好是光源114的凝聚長度是小於測試物體102光學厚度的兩倍。測試物體102的光學厚度是沿著光束BT入射方向所測得的測試物體102的厚度(也是已知的干涉儀105測量臂)和測試物體102折射率的乘積。
四分之一波片124,126放置在偏極光束分裂器122和測試和參考表面104,120之間的光徑中。四分之一波片124,126改變線型的偏極光到圓形偏極光，反之亦然。在向前的方向，四分之一波片124,126的功能可以使在偏極光束分裂器122線型偏極的光束BT和BR，在測試和參考表面10 4,120圓形偏極。在相反的方向，四分之一波片124,126的功能可以使在測試和參考表面104,120圓形偏極的反射光束BTR 和BTR ，在偏極光束分裂器122線型偏極。在一些實施例中，使用聚焦透鏡128從偏極光束分裂器122或四分之一波片124，聚焦光束BT到測試表面104。同樣地，也可使用聚焦透鏡(未顯示出)，從偏極光束分裂器122或四分之一波片126，聚焦光束BR到參考表面120。
在偏極光束分裂器122處接收的反射光束BTR 和BTR ，在離開偏極光束分裂器122時，形成再結合的光束RB。再結合的光束RB在光束調節模組108中被接收，以干涉光束IB離開光束調節模組108。影像模組110偵測並測量干涉光束IB。如前面提及的，光束調節模組108包括用來調節和聚焦光束到影像模組110的光學元件。在圖2顯示的例子中，射束調節模組108包括聚焦透鏡123，用來聚焦再結合的光束RB到影像模組110。或者，光束調節模組108也可包括光學模組149，用來製造再結合光束的複製品，提供再結合光束的複製品到影像模組110。例如，光學模組149可以包括繞射元件或全像擴散器。當影像模組110包括多個線掃瞄感測器以測量干涉光束時，光學模組149是很有用的，這些將在以下詳細討論。
圖3顯示的是Fizeau設計的干涉儀105，譬如在Inter-national Publi cation WO 2006/080923所描述的。在圖3中，干涉光束產生器106包括光源114，如以上所述提供探查的測試物體102的測試表面104所用的光束BI。如以上所述，由光源114提供的光束BI通過光束成形器116，二 分之一波片163，和光束展開透鏡182，接著入射到光束分裂器180。照在光束分裂器180的光束BI被反射朝向測試物體102的測試表面104，和參考物體169的參考表面167。來自光束分裂器180的光束BI可藉由校準透鏡165聚焦到表面104,167。在圖3顯示的設計中，測試表面104和參考表面167是在一直線上的而且互相傾斜，使得從這些表面反射的光束BTR 和BTR 是空間分隔的。如同先前的範例中，光束BTR 和BTR 也是凝聚的。一般而言，光源114凝聚的長度最好是小於測試物體102和參考物體169光學厚度的和。一般而言，光源114凝聚的長度更好是小於測試物體102和參考物體169光學厚度和的兩倍。測試物體102光學厚度定義如上。參考物體169的光學厚度是參考物體169的厚度(沿著干涉儀105的測量臂測得)，和參考物體169折射率的乘積。在圖3所示的設計中，參考物體169是由透明材料製成。例如，參考物體169可以是具有扁平表面167的透明透鏡。反射光束BTR 和BTR 通過光束分裂器180，在光束調節模組108接收。在光束調節模組108中，反射光束BTR 和BTR 聚集在校準透鏡184焦點表面的一點。空間偏極濾光器186安排在校準透鏡184的焦點表面上，使得反射光束在離開校準透鏡184時有正交的偏極狀態。具有正交偏極狀態光束可附加地通過影像透鏡171和偏極光束分裂器173，並以干涉光束IB離開射束調節模組。影像模組110偵測並測量干涉光束IB。
參考圖1-3，影像模組110安排在光束調節模組108的下游處。在一些實施例中，如圖4所示，影像模組110包括線性像素相位光罩130，作 為空間相位分裂器。在一些實施範例中，線性像素相位光罩130是重複圖案的偏極元件134線型陣列。在一些實施例中，線型陣列偏極元件134的安排可使兩個鄰近的偏極元件134不會有同樣的偏極角度。在其中，偏極角度是相對於干涉儀105的偵測軸或參考臂(圖1-3中的105)。每個重複單元132包括具有不同偏極角度的偏極元件134。在一些實施例中，每個重複單元包括四個偏極元件134，每個有偏極角度0,90,180和270度。在一些實施例中，每個重複單元內的偏極元件安排成使得鄰近的偏極元件134之間的偏極角度差是90度。舉例而言，重複單元132可包括循序的安排，即偏極角度0度的偏極元件134a，偏極角度90度的偏極元件134b，偏極角度180度的偏極元件134c，和極化角度270度的偏極元件134d。
圖5顯示圖4的影像模組110，四分之一波片136在線性像素相位光罩130前面。四分之一波片136轉換圓形偏極輸入光束成線型偏極輸入光束，反之亦然，當輸入到影像模組110的光束IB不是圓形偏極，或是線型偏極時很有幫助。在圖4和5中，在不同相位延遲或相位偏移時，線性像素相位光罩130探查輸入光束的強度。相位偏移的數字對應於線性像素相位光罩130內表示的不同偏極狀態的數字。例如，線性像素相位光罩130的一個偏極元件重複單元，每個重複單元包括四個不同的偏極角度，在輸入光束中探查的相位延遲數字是四。這使得影像模組110可同時偵測和測量四個干涉圖。
在圖4和圖5中，影像模組110更進一步包括線掃瞄感測器146，和 像素相位光罩130一起來偵測和測量通過像素相位光罩130的干涉圖。線掃瞄感測器146包括光學元件148的線性陣列。在圖4和圖5所示的特別設計安排中，在線掃描感測器146的光元件148和線性像素相位光罩130的偏極元件134之間是一對一的對應。線掃瞄感測器146在線性像素相位光罩130內表示的不同偏極狀態和相位延遲，偵測和測量通過像素相位光罩130干涉光束的強度。
圖6顯示的範例是包括線性偏極陣列138a,138b,138c,138d的影像模組110。大致而言，影像模組110可以有兩個以上的偏極陣列，最好至少有三個偏極陣列。每個線性偏極陣列138a,138b,138c,138d包括一組偏極元件。在一項範例中，線性偏極陣列138a包括具有第一偏極角度的偏極元件，線性偏極陣列138b包括具有第二偏極角度的偏極元件，線性偏極陣列138c包括具有第三偏極角度的偏極元件，以及線性偏極陣列138d包括具有第四偏極角度的偏極元件，其中的第一，第二，第三和第四偏極角度是不同的。舉例說明，第一，第二，第三和第四偏極角度是0度，90度，180度和270度。在這種設計中，每個線性偏極陣列138a,138b,138c,138d在不同相位延遲或相位偏移，探查輸入光束的強度。如圖5中，假使輸入光束是線性偏極，每個線性偏極陣列138a,138b,138c,138d可以是在四分之一波片前面。偏極陣列138a,138b,138c,138d的作用方式類似線性像素相位光罩(圖4和5中的130)，只除了每個偏極陣列是固定一種偏極狀態。四個偏極陣列138a,138b,138c,138d，需要輸入或干涉光束IB的四個複製品。輸入光束IB的四個複製品可以由光學模組(圖2的149) 提供，譬如光束調節模組(圖2的108)中的繞射元件或全像擴散器。光學模組所提供的輸入光束IB的四個複製品也可以放置在影像模組110的輸入端，而不是光束調節模組中。
在圖6中，影像模組110包括分別和線性偏極陣138a,138b,138c,138d，組合的線掃瞄感測器146a,146b,146c,146d。線掃瞄感測器146a,146b,146c,146類似於圖4和圖5中說明的線掃瞄感測器146，並且偵測分別通過線性偏極陣138a,138b,138c,138d，的干涉圖。
圖7和8顯示線性分光相位偏移器160可用來作為空間相位分裂器，並取代線性像素相位光罩(圖4-5的130和圖6的138a-d)。線性分光相位偏移器160包括光束分裂器162，偏極光束分裂器164，光束分裂器166，和安排在線性堆疊中的稜鏡或鏡子168。鄰近分裂器166,162,164和稜鏡或鏡子168的分別是安排在線性堆疊中的空波片162a，四分之一波片164a，空波片166a，四分之一波片168a。鄰近波片堆疊的是安排在線性堆疊的三稜鏡162b,164b,166b和168b。參考圖8，在光束分裂器162接受輸入光束IB。光束分裂器162分裂輸入光束IB成兩個光束I1和I2。光束I1通過空波片162a到稜鏡162b。線掃瞄感測器(圖7的146)的一部分和稜鏡162b對齊以接收來自稜鏡162b的輸出光束。光束I2行進至偏極光束分裂器164，在這裡再分裂成具有正交偏極狀態的兩個光束I21和I22。光束I21通過四分之一波片164a到稜鏡164b。線掃瞄感測器(圖7的146)的一部分接收來自稜鏡164b的輸出光束。光束I22行進至光束分裂器166，在其中分裂成兩個光束I221和I222。光束I221通過空波片1 66a和稜鏡166b在線掃瞄感測器(圖7的146)被接收。光束I222行進至稜鏡或鏡子168。光束I222的反射光束I2221通過四分之一波片168a和稜鏡168b。線掃瞄感測器(圖7的146)的一部分接收稜鏡168b的輸出。最好設計光束分裂器和偏極光束分裂器162,164,166,168，以使輸出光束和強度密切匹配，而且有相似的訊號對雜訊比。
參考圖1-3，干涉光束產生器106經由和測試物體102的測試表面104光交互作用產生干涉光束。干涉光束IB通過光束調節模組108，聚焦在影像模組110。在影像模組110內，藉著線性像素相位光罩(圖4和5的130)或線性偏極陣列(圖6的138a-d)或線性分光相位偏移器(圖7和8的160)，一般統稱為空間相分裂器，依據使用的影像模組110設計，在不同相位延遲探查輸入光束IB。在影像模組110內，線掃瞄感測器(圖4和5的146)或多個線掃瞄感測器(圖6的146a-d)，依據使用的影像模組110設計，偵測和測量通過線性像素相位光罩(圖4和5的130)或線性偏極陣列(圖6的138a-d)或線性分光相位偏移器(圖7和8的160)，一般統稱為空間相分裂器的干涉圖。當干涉儀105在整個測試表面104線性平移時，干涉光束產生器106在干涉儀105跨越測試表面104的每個位置產生干涉光束。或者，也可以當測試表面104相對於干涉儀105線性平移時，干涉光束產生器106產生干涉光束。如前面所說明，可藉著影像模組110偵測和測量干涉儀105產生的干涉光束。影像模組110可以對干涉光束產生器106產生的每個干涉光束，同時偵測和測量來自干涉光束的多個干涉圖。測得的資料可傳輸到資料獲取模組(圖1的112)，利用廣 為人知的技術加以處理再建構表面形態，該技術例如說明於Cheng and Wyant,Applied Optics,24,p.3049(1985)。
干涉儀105的線性度可增進表面形態測量系統的可擴充性。為了測量測試表面的表面形態，干涉儀105的大小只需要匹配沿著一個維度或第一維度的測試表面。當干涉儀105進行測量時，藉由線性干涉儀105和沿著正交於第一維度的第二維度的測試表面之間的相對移動，取得完整的表面形態。影像模組110元件的線性比例相對可以很容易且花費少地完成，因為只要將線性方向的元件加上空間相位分裂器(圖4和5的130；圖6的138a-d；圖7和8的160)和線掃瞄感測器(圖4,5和7的146；圖6的146a-d)。或者，也可使用干涉儀105的線性陣列覆蓋沿著第一線性方向的測試表面，和在干涉儀105的線性陣列和沿著第二線性方向正交於第一線性方向的測試表面之間的相對移動以產生二維的表面形態。因為干涉儀105的線性，使干涉儀105和測試表面的對齊相當簡單。這使得用在製造環境線上測量的干涉儀105，很容易調度。
可使用裝置100來作物體表面形態的線上測量。可利用測得的表面形態來偵測物體測量表面上的缺陷。在譬如使用在平板顯示器的基板，這些缺陷可以是大約數百微米到數毫米長，而且可能發生在測量物體表面上的任何地方。測量表面的本身可能非常大，例如3m x 3m。小於1微米高度的缺陷，振動就很重要。裝置100使用即時相位測量干涉法(iPMI)以消除沿著測試或測量表面的一直線測量的振動效果。在iPMI中，可從一個干涉光束提取多個干涉圖。干涉光束是在一個時間框內產生， 在此時間內測試表面實際上是凍結的。在5微秒的干涉儀暴曬期間，大於50微米幅度的測試表面振動，和高於20Hz的頻率將會被實際凍結以使被測量的表面形態可精準到1nm或以下。除此之外，可藉著以高掃瞄率相對於測量表面移動干涉儀105，以最小的局部振動效果產生二維的表面形態。在高掃瞄率下，振動在沿著線的測量和在局部區域都被凍結。當測試表面實際上是凍結的時，那麼二維的表面形態就會結合局部形態測量，和在一個時間框期間擷取到的每次個局部形態測量。在每次局部形態測量內，缺陷的偵測是前後同調且可靠的。有多種方式可分析大型形態圖的局部缺陷記號。一種方式包括轉換大型形態圖成空間頻率的富立葉圖(或短暫的頻率，因為掃瞄速率為已知)，然後施加高通濾波器或帶通濾波器以隔絕這些缺陷。
在使用融化抽拉處理形成材料片時，裝置100也可用來測量表面形態，譬如在Dockerty的美國專利編號第3338696和3682609號，在這裡也併入參考。在融化抽拉處理中，材料片被抽拉時會移動。如果干涉儀105以比材料片振動還快的速度橫掃過材料片，也可以進行高解析度的測量。
雖然本發明已對一些有限數目實施例作說明，業界熟知此技術者受益於所揭示內容將瞭解能夠設計出其他實施例而並不會脫離在此所揭示本發明之內容。因而，本發明應該只受限於下列申請專利範圍。
100‧‧‧裝置
103‧‧‧背面
102‧‧‧測試物體
104‧‧‧測試表面
105‧‧‧干涉儀
106‧‧‧干涉光束產生器
138‧‧‧線性偏極陣列
108‧‧‧光束調節模組
138a‧‧‧線性偏極陣列
110‧‧‧影像模組
138b‧‧‧線性偏極陣列
112‧‧‧資料獲取模組
138c‧‧‧線性偏極陣列
114‧‧‧光源
138d‧‧‧線性偏極陣列
116‧‧‧光束成形器
146‧‧‧線掃瞄感測器
118‧‧‧參考物體
146a‧‧‧線掃瞄感測器
120‧‧‧參考表面
146b‧‧‧線掃瞄感測器
122‧‧‧偏極光束分裂器
146c‧‧‧線掃瞄感測器
124,126‧‧‧四分之一波片
146d‧‧‧線掃瞄感測器
123,125,128‧‧‧透鏡
148‧‧‧光學元件
130‧‧‧像素相位光罩
149‧‧‧光學模組
132‧‧‧重複單元
180‧‧‧光束分裂器
134‧‧‧偏極元件
160‧‧‧分光相位偏移器
134a‧‧‧偏極元件
182‧‧‧光束展開透鏡
134b‧‧‧偏極元件
162‧‧‧光束分裂器
134c‧‧‧偏極元件
162a‧‧‧空波片
134d‧‧‧偏極元件
162b‧‧‧稜鏡
136‧‧‧四分之一波片
163‧‧‧二分之一波片
164‧‧‧光束分裂器
174‧‧‧資料處理器
164a‧‧‧空波片
176‧‧‧平移架
164b‧‧‧稜鏡
BTR ‧‧‧反射光束
184,165‧‧‧校準透鏡
BT‧‧‧光束
186‧‧‧空間偏極濾光器
RB‧‧‧光束
166‧‧‧光束分裂器
IB‧‧‧干涉光束
166a‧‧‧空波片
BRR ‧‧‧反射光束
166b‧‧‧稜鏡
BR‧‧‧光束
167‧‧‧參考表面
BI‧‧‧光束
168‧‧‧稜鏡或鏡子
I1‧‧‧光束
168a‧‧‧空波片
I2‧‧‧光束
168b‧‧‧稜鏡
I21‧‧‧光束
169‧‧‧參考物體
I22‧‧‧光束
170‧‧‧輸入/輸出介面
I221‧‧‧光束
171‧‧‧影像透鏡
I222‧‧‧光束
172‧‧‧資料紀錄器
I2221‧‧‧光束
173‧‧‧偏極光束分裂器
底下所說明附圖顯示出本發明一般實施例以及並不考慮受限於本發明範圍，本發明允許其他相同有效之實施例。附圖並不會需要按照比例中，以及附圖特定特徵以及特定觀點之比例可放大或為了清析而示意性地顯示出。
圖1為量測物體表面形貌之裝置模組圖。
圖2為量測物體表面形貌之Twyman-Green型式干涉儀示意圖。
圖3為量測物體表面形貌之Fizeau型式干涉儀示意圖。
圖4為包含線性像素化相位遮罩以及線性掃瞄感測器之影像模組示意圖。
圖5為具有四分之一波板在線性像素化相位遮罩前之圖4影像模組示意圖。
圖6為包含多個像素化相位遮罩以及線性掃瞄感測器之影像模組示意圖。
圖7為光學地耦合至線性掃瞄感測器線性稜鏡式相位偏移器示意圖。
圖8為圖7所示線性稜鏡式相位偏移器之前視圖。
100‧‧‧裝置
102‧‧‧測試物體
104‧‧‧測試表面
105‧‧‧干涉儀
106‧‧‧干涉光束產生器
108‧‧‧光束調節模組
110‧‧‧影像模組
112‧‧‧資料獲取模組
170‧‧‧輸入/輸出介面
172‧‧‧資料紀錄器
174‧‧‧資料處理器
176‧‧‧平移架

Claims (14)

  1. 一種測量一物體之表面形貌之方法，該方法包括以下步驟：在該物體之一表面導引一第一光束；提供一第二光束，該第二光束與該第一光束同調且相對於該第一光束呈空間上相位偏移；從該第二光束和來自該物體表面之該第一光束的一反射產生一干涉光束；以及使用至少一個線性相位測量干涉儀來偵測和量測(measuring)該干涉光束，該線性相位測量干涉儀配置成以一線性方向進行擴展(scaled)且包含(i)一線性圖素化相位遮罩以及一線性掃瞄感測器的一線性排列(ii)複數個線性極化陣列以及複數個線性掃瞄感測器的一線性排列，其中該偵測與測量該干涉光束的步驟包含使用該線性圖素化相位遮罩或該線性極化陣列在不同相位延遲處探查(interrogating)該干涉光束。
  2. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中該第一光束及該第二光束實質上呈線性。
  3. 依據申請專利範圍第1或2項之方法，其中產生干涉光束之步驟包含在具有一已知形貌之一參考表面上導引該第二光束且從該參考表面之該第二光束的一反射以及該物體表面之該第一光束之一反射產生該干涉光束。
  4. 依據申請專利範圍第1或2項之方法，其中感測及量測干涉光束之步驟 包含同時從該干涉光束獲得多個干涉圖形。
  5. 依據申請專利範圍第4項之方法，更包含使用該等干涉圖形再建構該物體之表面形貌。
  6. 依據申請專利範圍第1項之方法，更包括：製造該干涉光束的多個複製品；以及將該干涉光束之每一複製品通過該等線性極化陣列之一者；及使用與該等線性極化陣列相關之該等複數個線性掃瞄感測器來偵測和測量該干涉光束之該等複製品。
  7. 一種測量一物體之表面形貌之裝置，該裝置包含：一干涉光束產生器，該干涉光束產生器配置成(i)在該物體表面導引一第一光束，(ii)提供一第二光束，該第二光束與該第一光束同調且相對於該第一光束呈空間上相位偏移，和(iii)從該第二光束和來自該物體表面之該第一光束的一反射來產生該一干涉光束；以及一線性相位測量干涉儀，該線性相位測量干涉儀用於偵測和測量該干涉光束，該線性相位測量干涉儀配置成以一線性方向進行調整且包含(i)一線性圖素化相位遮罩以及一線性掃瞄感測器的一線性排列(ii)複數個線性極化陣列以及複數個線性掃瞄感測器的一線性排列，該等線性極化陣列以及該等線性掃瞄感測器之每一者配置成在不同相位延遲處探查(interogating)該干涉光束。
  8. 依據申請專利範圍第7項之裝置，其中該干涉光束產生器包含一光源， 該光源能夠提供具有小於物體一光學厚度兩倍之一同相干長度之一光源光束。
  9. 依據申請專利範圍第8項之裝置，其中該干涉光束產生器包含一光束分裂器，該光束分裂器能夠分裂該光源光束成為該第一光束及該第二光束。
  10. 依據申請專利範圍第9項之裝置，其中該干涉光束產生器包含與該第二光束作用之一干涉表面。
  11. 依據申請專利範圍第8項之裝置，其中該干涉光束產生器更包含一光束成形器，該光束成形器能夠將該光源光束成形為一實質上呈線性之光束。
  12. 依據申請專利範圍第7~11項中之任一者之裝置，更包含一光學模組，該光學模組用於製造該干涉光束的多個複製品且該光學模組將該干涉光束之每一個複製品導引至該等複數個線性極化陣列之一者。
  13. 依據申請專利範圍第7項之裝置，更包含一種相對於物體表面而移動該干涉光束產生器以及該線性相位測量干涉儀之機制。
  14. 依據申請專利範圍第7項之裝置，更包含一資料獲取模組，該資料獲取模組用於收集來自該線性相位測量干涉儀之資料以及用於處理該等資料以再建構該表面形貌。
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