专利名称：干涉系统的测量方法
技术领域：
本发明涉及一种测量方法，特别是一种干涉系统的测量方法。
背景技术：
在测量技术的领域中，有非常多的测量方法被广泛的运用，干涉系统即为其中一种，一般来说，干涉系统可以被运用来测量待测物的二维与三维表面形貌。请参阅图1，图1为待测物的示意图。白光干涉系统应用光干涉原理，先以白光照明系统透过准直透镜发射平行光，并经过45度分光镜反射后进入干涉显微物镜，而显微物镜会将入射光分成两道光，一道经由参考镜面反射，另一道则经由置放于扫描平台上的待测物100反射，最后二道反射光再度重合并因光程差不同产生干涉，干涉影像再经45度分光镜、成像物镜聚焦而成像于影像感测装置。通过干涉显微物镜或扫描平台沿垂直扫描路径Dl的移动，使影像感测装置能接收到一系列由不同光程差所产生的干涉影像，而计算机即可对所有的干涉影像中的每一像素点进行分析，以得到待测物100的表面形貌。请参阅图2，图2为具有干涉条纹的二维形貌图像。虽然白光干涉系统在测量待测物100时，可以经由上述的分析方式得到待测物100的表面形貌高度信息，并通过高度信息得到待测物100的三维形貌图像，然而，由于干涉显微物镜在聚焦时会产生干涉现象，造成影像感测装置所接收到的二维形貌图像IO含有干涉条纹S，无法清楚的分辨待测物100的形貌边界。而现有技术为了解决二维形貌图像IO含有干涉条纹S的问题，发展出了两种方式，其中一种方式是在干涉系统通过垂直扫描获得多张干涉影像，并由多张干涉影像得到待测物100的三维形貌图像后，再通过调整影像感测装置的位置到二道反射光不会产生光干涉之处，以避免二维形貌图像IO中含有干涉条纹S，然而此一测量方法待测物100的三维形貌图像与二维形貌图像IO通过不同的扫描过程分别取得，因此此一测量方法较传统的测量方法来的复杂。另一种测量方法于干涉系统通过垂直扫描获得多张干涉影像，并由多张干涉影像得到待测物100的三维形貌图像后，再将干涉显微物镜更换为非干涉的显微物镜，以避免光干涉的产生，并藉以避免二维形貌图像IO中含有干涉条纹S，然而此一测量方法相较于传统的测量方法不仅需要多余的扫描流程，且需要多制备一组非干涉的显微物镜，亦增加了硬件的成本。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种干涉系统的测量方法，此测量方法的目的在于不增加硬件成本与撷取待测物影像流程的情况之下，得到清晰的待测物的二维形貌图像。为了实现上述目的，本发明提供一种干涉系统的测量方法，用以于一干涉系统沿一垂直扫描路径对一待测物进行一垂直扫描，并在该垂直扫描路径的多个扫描高度依序分别产生多张干涉影像后，藉以利用这些干涉影像以产生一二维形貌图像，其特征在于，该方法包括以下步骤(a)对各干涉影像中的每一个像素点取样，以得到该干涉影像的一干涉区域面积， 并利用该干涉影像所对应的该扫描高度与该干涉区域面积建立一高度-干涉面积对应比 fn息；(b)利用该高度-干涉面积对应比信息，在这些干涉影像所对应的这些干涉区域面积中撷取一相对峰值，藉以撷取该相对峰值所对应的该扫描高度，并将其定义为一特征高度；以及(c)撷取该特征高度与邻近该特征高度上下各一第一预定张数的干涉影像进行一数值处理，以产生该二维形貌图像。所述的干涉系统的测量方法，其中，该数值处理为一影像叠加处理。所述的干涉系统的测量方法，其中，该高度-干涉面积对应比信息用以记载于各扫描高度下，所对应的干涉影像中的该干涉区域面积所占的面积百分比。所述的干涉系统的测量方法，其中，当该干涉系统沿该垂直扫描路径对该待测物进行该垂直扫描时，于该垂直扫描路径的一干涉波包的范围内产生一第二预定张数的干涉影像。所述的干涉系统的测量方法，其中，该第一预定张数相等于一半的该第二预定张数。为了实现上述目的，本发明还提供一种干涉系统的测量方法，用以于一干涉系统沿一垂直扫描路径对一待测物进行一垂直扫描，并在该垂直扫描路径的多个扫描高度依序分别产生多张干涉影像后，藉以利用这些干涉影像以产生一二维形貌图像，其特征在于，该方法包括以下步骤(d)对各干涉影像中的每一个像素点取样，以得到该干涉影像的一干涉区域面积， 并利用该干涉影像所对应的该扫描高度与该干涉区域面积建立一高度-干涉面积对应比 fn息；(e)利用该高度-干涉面积对应比信息，在这些干涉影像所对应的这些干涉区域面积中撷取至少二相对峰值，藉以撷取这些相对峰值所对应的这些扫描高度，并将其定义为至少二特征高度；以及(f)撷取这些特征高度与邻近这些特征高度上下各一第一预定张数的干涉影像进行叠加，以产生该二维形貌图像。本发明对照现有技术的功效相较于现有的干涉系统测量方法，本发明于干涉系统通过垂直扫描获得多张干涉影像后，可以直接通过这些干涉影像获得不含干涉条纹的待测物的二维形貌图像，不需要增加硬件成本或者进行额外的撷取待测物影像流程，不仅节省成本，且测量过程亦较为简便。本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及图式作进一步的说明。
图1为待测物的示意图2为具有干涉条纹的二维形貌图像；图3为高度-干涉面积对应比信息；图4为干涉系统于一个干涉波包范围中的扫描取样点示意图；图5为自所有干涉影像中撷取部份干涉影像进行叠加的示意图；以及图6为不含干涉条纹的二维形貌图像示意图。其中，附图标记待测物100顶面11垂直扫描路径 Dl二维形貌图像 IO干涉影像Ibase干涉影像Il IlO二维形貌图像 Ieng干涉条纹S特征高度H1、H具体实施例方式本发明关于一种测量方法，尤指一种干涉系统的测量方法。以下兹列举一较佳实施例以说明本发明，然熟习此项技艺者皆知此仅为一举例，而并非用以限定发明本身。有关此较佳实施例的内容详述如下。请先参阅图1，图1为待测物的示意图。本发明的干涉系统的测量方法用以于干涉系统沿垂直扫描路径Dl对待测物100进行垂直扫描，并在垂直扫描路径Dl的多个扫描高度依序分别产生多张干涉影像后，藉以利用这些干涉影像以产生二维形貌图像；其中， 干涉系统的种类对于本发明的测量方法并没有影响，干涉系统可以是Mirau白光干涉仪、 Michelson白光干涉仪、Linnik光干涉仪或者其它常见的干涉仪。请继续参阅图3，图3为高度-干涉面积对应比信息。本发明的干涉系统的测量方法包括数个步骤，首先，必须先对各干涉影像中的每一个像素点取样，以得到每一干涉影像的干涉区域面积，并利用每一干涉影像所对应的扫描高度与干涉区域面积建立出高度-干涉面积对应比信息，以图1的待测物100为例，由于待测物100的顶面11占了俯视图的大部分面积，因此于高度-干涉面积对应比信息中，顶面11所对应的扫描高度及邻近扫描高度处就会显示占了相当大的面积，而本实施例中为了方便操作者观察，可以将每一扫描高度所对应的干涉区域面积显示为百分比状态。接着，利用高度-干涉面积对应比信息，在这些干涉影像所对应的这些干涉区域面积中撷取一个相对峰值，藉以得到此相对峰值所对应的扫描高度，并将其定义为特征高度HI。请参阅图4与图5，图4为干涉系统于一个干涉波包范围中的扫描取样点示意图， 图5为自所有干涉影像中撷取部份干涉影像进行叠加的示意图。在判断出特征高度Hl之后，即可自所有干涉影像中撷取特征高度Hl与邻近特征高度Hl上下各一第一预定张数的干涉影像进行数值处理，以产生二维形貌图像，而于本实施例中的较佳者，所述的数值处理为一影像叠加处理；此外，于本实施例中的较佳者，若干涉系统沿垂直扫描路径Dl对待测物100进行垂直扫描时，于垂直扫描路径Dl的一个干涉波包的范围内产生了第二预定张数的干涉影像，换以言之，即是在一个干涉波包的范围内进行了第二预定张数的取样，那么上述的第一预定张数可以是相等于一半的第二预定张数。请同时参考图6，图6为不含干涉条纹的二维形貌图像示意图。举例而言，当干涉系统在一个干涉波包内对11个扫描高度做取样，并产生11张干涉影像，那么在得到特征高度Hl后，即可自所有干涉影像中撷取特征高度Hl所对应的干涉影像rtase，并将干涉影像 Ibase与邻近特征高度Hl上下各5张的干涉影像Il IlO进行叠加，以得到清晰的二维形貌图像Ieng，此处清晰是指二维形貌图像Ieng不含有干涉条纹。此外，于本实施例中的较佳者，将干涉影像Ibase与干涉影像Il IlO进行叠加的过程，其主要目的在于将每一干涉影像Il IlO与干涉影像Ibase在每一个像素点的灰阶值差异，叠加至二维形貌图像Ieng相对应的像素点，并将二维形貌图像Ieng像素点的灰阶值除以一个干涉波包内的取样点数，在本实施例中即是除以11，来使二维形貌图像Ieng 的灰阶范围正规化，即可利用多张干涉影像制作出清晰的二维形貌图像Ieng，此处清晰是指二维形貌图像Ieng不含有干涉条纹。综合以上所述，相较于现有的干涉系统测量方法，本发明于干涉系统通过垂直扫描获得多张干涉影像后，可以直接通过这些干涉影像获得不含干涉条纹的待测物的二维形貌图像Ieng，并不需要增加硬件成本或者进行额外的撷取待测物影像流程，不仅节省成本， 且测量过程亦较为简便。此外，本发明的干涉系统的测量方法并不局限于对一特征高度Hl进行干涉影像的叠加动作，以上述实施例而言，待测物100具有一个凹槽，因此在图3的高度-干涉面积对应比信息中可以清楚发现，在另一扫描高度处亦具有相对峰值，因此该相对峰值亦对应了一个特征高度H2，本测量方法可以对特征高度H2所对应的干涉影像与对特征高度H2上下各一第一预定张数的干涉影像进行叠加，即可获得待测物于特征高度H2处的不含干涉条纹的二维形貌图像；更进一步来说，当待测物100具有二个以上的特征高度Hl与H2时， 亦可将特征高度Hl与H2所对应的干涉影像以及所有特征高度Hl与H2上下各一第一预定张数的干涉影像进行叠加，以获得另一清晰的二维形貌图像，此处清晰是指二维形貌图像不含有干涉条纹。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种干涉系统的测量方法，用以于一干涉系统沿一垂直扫描路径对一待测物进行一垂直扫描，并在该垂直扫描路径的多个扫描高度依序分别产生多张干涉影像后，藉以利用这些干涉影像以产生一二维形貌图像，其特征在于，该方法包括以下步骤(a)对各干涉影像中的每一个像素点取样，以得到该干涉影像的一干涉区域面积，并利用该干涉影像所对应的该扫描高度与该干涉区域面积建立一高度-干涉面积对应比信息；(b)利用该高度-干涉面积对应比信息，在这些干涉影像所对应的这些干涉区域面积中撷取一相对峰值，藉以撷取该相对峰值所对应的该扫描高度，并将其定义为一特征高度； 以及(c)撷取该特征高度与邻近该特征高度上下各一第一预定张数的干涉影像进行一数值处理，以产生该二维形貌图像。
2.根据权利要求1所述的干涉系统的测量方法，其特征在于，该数值处理为一影像叠加处理。
3.根据权利要求1所述的干涉系统的测量方法，其特征在于，该高度-干涉面积对应比信息用以记载于各扫描高度下，所对应的干涉影像中的该干涉区域面积所占的面积百分比。
4.根据权利要求1所述的干涉系统的测量方法，其特征在于，当该干涉系统沿该垂直扫描路径对该待测物进行该垂直扫描时，于该垂直扫描路径的一干涉波包的范围内产生一第二预定张数的干涉影像。
5.根据权利要求1所述的干涉系统的测量方法，其特征在于，该第一预定张数相等于一半的该第二预定张数。
6.一种干涉系统的测量方法，用以于一干涉系统沿一垂直扫描路径对一待测物进行一垂直扫描，并在该垂直扫描路径的多个扫描高度依序分别产生多张干涉影像后，藉以利用这些干涉影像以产生一二维形貌图像，其特征在于，该方法包括以下步骤(d)对各干涉影像中的每一个像素点取样，以得到该干涉影像的一干涉区域面积，并利用该干涉影像所对应的该扫描高度与该干涉区域面积建立一高度-干涉面积对应比信息；(e)利用该高度-干涉面积对应比信息，在这些干涉影像所对应的这些干涉区域面积中撷取至少二相对峰值，藉以撷取这些相对峰值所对应的这些扫描高度，并将其定义为至少二特征高度；以及(f)撷取这些特征高度与邻近这些特征高度上下各一第一预定张数的干涉影像进行叠加，以产生该二维形貌图像。
全文摘要
本发明有关于一种干涉系统的测量方法用以于干涉系统对待测物进行垂直扫描，并在多个扫描高度依序分别产生多张干涉影像后，利用这些干涉影像产生二维形貌图像，该方法包括以下步骤对各干涉影像中的每一个像素点取样，以得到干涉影像中的干涉区域面积，并利用干涉影像所对应的扫描高度与干涉区域面积建立高度-干涉面积对应比信息；在这些干涉影像所对应的干涉区域面积中撷取相对峰值，并将相对峰值所对应的扫描高度定义为特征高度；以及撷取特征高度与上下各一第一预定张数的干涉影像进行叠加，以产生不含有干涉现象的待测物的二维形貌图像。
文档编号G01B11/30GK102192704SQ20101013452
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者廖界程, 张维哲 申请人:致茂电子(苏州)有限公司