用低相干扫描干涉测量法的扫描误差校正的制作方法

专利名称：用低相干扫描干涉测量法的扫描误差校正的制作方法
技术领域：
本发明涉及干涉测量法(interferometry)。
背景技术：
干涉测量技术(interferometric techniques) 一般用以取得有关于测试物(test object)的信息，例如测测量试物的表面轮廓。为此，干涉测量仪(interferometer)将从所 关注的表面反射回来的测量光(measurement light)与从参考面(reference surface)反 射回来的参考光(reference light)结合以产生干涉谱(interferogram)。干涉谱中的条 纹表示关注的表面和参考面之间的空间变化。多种干涉技术已经成功地用于表征测试物。这些技术包括低相干扫描技术和相移 干涉测量法(PSI)。关于PSI，对于参考波前和测试波前之间的多个相移的每一者，记录光学干涉图 案，用以产生一系列的光学干涉图案。举例而言，一系列的光学干涉图案至少跨越了光学 干涉的一半周期(例如从建设性干涉至破坏性干涉)。对于光学干涉图案的每一个空间位 置，光学干涉图案定义了一系列的强度值，其中每一系列的强度值都与相移之间都具有正 弦关系，相位偏差(Phase offset)等于对于该空间位置的结合后的测试波前和参考波前相 差。使用数值(numerical)技术，每一个空间位置的相位偏差就能够由强度值的正弦关系 求出，用以提供与参考面有关的测试物表面轮廓。这些数值方法通常称为相移算法。PSI中的相移能够通过改变从测量表面至干涉测量仪与从参考面至干涉测量仪之 间的相对光程长度被产生。举例而言，参考面能够相对于测量表面移动。或者，可通过改变 测量光和参考光的波长，对于恒定且非零的光程差来产生相移。关于后者的申请已知为波 长调整PSI，且例如在授予G. E. Sommargren的美国专利No. 4，594，003中。另一方面，在与相互干涉的测试光和参考光的相干长度可比较(例如，使得发生 干涉条纹处具有至少某些相干包络线的调制)或大于其的范围内，低相干扫描技术扫描干 涉测量仪的参考光与测量光程之间的光程差来为每一个相机像素(camera pixel)产生扫 描式干涉测量信号，每一个相机像素被用来测量干涉谱。相较于PSI通常所使用的光相干 长度和测量中扫描的OPD的范围，该光的相干长度是比较短的。举例而言，通过使用白光光 源，可以产生低相干长度，这又称为扫描白光干涉测量法(SWLI)。典型的扫描白光干涉测 量(SWLI)信号是接近零光程差位置的数个条纹。该信号典型通过具有铃形条纹对比度包 络线的正弦载波调制(即“条纹”)来表征。低相干干涉测量法的传统构思利用条纹的局部 化(localization)来测量表面轮廓。低相干干涉测量处理技术包括两个主要的趋势。第一种方法是定位包络线的峰值 (peak)或中心(center)，假设这个位置对应于双光束干涉测量仪的零光程差，其中一个光 束反射自物表面。第二种方法是将信号转换至频域(frequency domain)并计算相位相对于 波长的变化速率，假设一个大致上线性的斜率正比于物位置。举例而言，请参考授予Peter de Groot的美国专利No. 5，398，113。第二种方法称为频域分析(FDA)。
低相干扫描干涉测量处理技术用以测量具有复杂表面结构的物体的表面形貌和 /或其他特性，所述物体例如薄膜、不相似材料的离散结构、或干涉显微镜的光学解析度 无法解析的离散结构。这些测量有关于平板显示器元件的表征、半导体晶片的测量，以及 原位薄膜或不相似材料分析。举例而言，请参考Peter de Groot等人的名为”Profiling Complex Surface Structures Using Scanning Interferometry“的美国专利公开 No.US-2004-0189999-Al (
公开日期2004年9月30日)，其内容通过引用合于此，以及 Peter de Groot 的为” Interferometry Method for Ellipsometry, Reflectometry, and Scatterometry Measurements,including Characterization of Thin Film Structures，， 的美国专利公开No.US-2004-0085544-Al (
公开日期2004年5月6日)，其内容通过引用 合于此。

发明内容
本公开总体涉及用以减少干涉测量中的不确定性的方法和系统。更具体而言，所 述方法和系统用以减少可在低相干干涉测量中产生的误差，在测量期间的两个连续的探测 器帧之间的实际光程差(OPD)增量背离理论(nominal)光程差增量时产生所述误差。这种 误差来自如振动的源并且被称为“扫描误差”。一种解决扫描误差问题的可能方法是表征或监测仪器的真正的扫描历史，并将这 些信息用于信号的处理以校正这些信息。一种收集这些信息的方法是使用与干涉测量仪协 作的激光位移测量干涉测量仪(DMI)。还一般地说，扫描历史能够使用监测干涉信号而被取 得，监测干涉信号使用具有大于光程差扫描范围的相干长度的源来取得。虽然扫描历史的 信息可以使用传统的PSI算法而从监测干涉信号被取得，但是申请人认为当振动频率高于 干涉测量仪的探测器的帧频时，所述分析将无法取得扫描误差的信息。然而，在多个监测信 号被取得且具有不同相位的情况，所述多个监测信号能够用来决定由这样的高频振动导致 的扫描误差的信息。因此，在低相干干涉测量数据的获取期间，本公开的系统同时在视场(FOV)中的 几点收集干涉数据，干涉数据具有一个范围的相位偏差或干涉频率偏差，使用相同于低相 干干涉测量数据获取时所用的干涉测量光学部件，但是采用操作于单一波长(或提供具有 足够大的相干长度的光的波段)的分立的探测器或等效的探测装置。处理器根据监测干涉 数据来决定扫描移动历史，监测干涉数据包括在一振动频率范围上的振动(包括低或高振 动频率)。接着，在进行任何的处理之前，这个信息用来校正宽带的干涉测量数据。普遍而言，本公开的方法和系统能够应用于将测试物成像至探测器的干涉显微 镜(传统的成像)，或是在探测器上的位置相应于测试物上的特定入射角的干涉显微镜 (例如将显微镜的光瞳平面成像在探测器上)。这种后者的配置在此被称为光瞳平面的 SWLI (PUPQ。举例而言，传统的成像系统提供测试物的表面特征的三维轮廓。在另一方面， PUPS则提供表面的小区域的详细的结构信息，包括多层膜厚度、折射率分析以及在测量范 围中无法被光学解析的特征的尺寸。所述两种测量模式通常在视场中使用多探测器元件 (例如摄影机)来收集数据，视场则涵盖了表面图像或光瞳平面图像。在传统的成像或PUPS中，数据通常是在1/10秒至数秒内被取得的，并且所述两种 测量模式都对数据获取时发生的机械振动敏感，其中扫描误差造成系统噪声的上升。
在使用PUPS测量无法被光学解析的特征中，系统的尺寸解析度反比于干涉测量 频谱振幅的噪声，其中该噪声是振动和扫描误差的复杂函数。一般认为，若能降低因振动 和扫描所造成的噪声，则PUPS工具的解析度会大幅地提升，随着特征尺寸的缩小，有助于 PUPS系统跟上例如半导体工艺测量方法。低相干干涉测量广泛地用于具有极差的环境控制的生产环境中，所述生产环境产 生极大的振动噪声。由于需要在所述环境中使用先进的3D光学测量，所以亟需振动的解决 方案，如本公开所披露的方法和系统。在另一方面中，本方法包括在取得扫描误差的数据之后，校正低相干干涉测量数 据的方法。当使用上述技术取得扫描误差信息时，其他方法也是可能的。举例而言，扫描误 差的信息能够以多种方法取得，例如使用加速度计、接触探针、电容计、气压计、光学编码器 和/或基于低相干干涉测量数据自身的解释的技术。普遍而言，当取得扫描误差信息之后，该信息被用于进一步的数据处理，尽可能地 产生接近未受扰动的系统的数据的数据。普遍而言，扫描误差的数据具有多种使用方式，用 以改善扫描干涉测量的精度。在一些实施例中，数据处理涉及频谱分析方法，所述方法使用扫描移动信息并取 代数据处理链的一部分的传统的离散傅立叶算法。然而，频谱分析方法被广泛地应用于各 种未均勻间隔取样的数据，并因此非仅限于本申请的一定类型。在一些实施例中，算法始于产生一组基函数，基函数对应于以给定的不均勻增量 取样的不同频率的纯振动信号。这些基函数表示失真的波。接下来，类似于使用常规的离 散傅立叶转换(DFT)计算的均勻取样的数据集的结果，通过求解线性方程系统，发现该关 注的信号的频谱分量，该关注的信号被分解为基函数。求解线性方程系统可以通过矩阵求逆的方法而被计算，其中矩阵的列为基函数。 接着，逆矩阵被乘上包括频谱分析后的数据的矢量。当分析使用传统成像所获得的低相干干涉信号时，要注意的是，应该对所有的像 素使用相同的逆矩阵。因此，频谱分析被简化为一个矩阵求逆以及P次将矩阵乘以矢量，其 中P为像素个数。就计算成本而言，这种方法不比执行常规的DFT来的快，这是因为对于离 散傅立叶转换(DFT)有高度优化的算法。或者，所述方法能够当在干涉测量仪的视场的不同位置记录的信号具有不同(但 已知)的取样增量时被使用。举例而言，在一些情况中，增量分布能够描述为干涉测量腔的 偏转(tilt)扰动和活塞移动(piston)扰动的组合。通过些许的改变，本方法能够补偿源(例如显微镜中的光源)强度波动的效应。基 函数则是在已知取样位置被取样的纯振荡信号，其中每一个数值乘上一个正比于相应光源 强度的因子，其在一独立的测量中是已知的。在一些实施例中，使用复合参考物来决定有关于扫描误差的信息。复合参考物是 具有至少二种参考界面的参考物。举例而言，参考界面为光学元件的表面、两种光学元件之 间的界面、光学元件与涂层之间的界面或是光学元件的两种涂层之间的界面。主参考界面 作为传统的参考界面，提供干涉测量系统中的参考光来检测物表面，例如表面高度或其他 特征。普遍而言，由主参考界面产生的干涉条纹在主相机或其他类型的成像装置上是可见 的，主相机或其他类型的成像装置连接到计算机或其他数据获取或处理设备。
当扫描干涉显微镜的光程差时，第二参考界面用提供信息，使得测试物相对于干 涉显微镜的移动能够被监测。普遍而言，第二参考界面相对于主参考界面机械固定。换言 之，在数据获取期间，第二参考界面关于主参考界面的相对位置和偏转是维持不变的。主参 考界面和第二参考界面的效应是提供依赖视场的复有效反射率，在系统的视场中，复有效 反射率至少在相位上是变化的。普遍而言，有效反射率被构建以有助于决定干涉成像的整 体的或低空间频率的相位偏移。在一些实施例中，复合参考物的第二参考界面的干涉结果是能够被第二相机(也 称为监测相机)所见的，但却是无法被主相机所见，主相机仅能看到主参考界面反射与例 如物体表面反射之间的干涉。在一些实施例中，主参考界面和第二参考界面具有相对的倾斜，因而在倾斜的方 向上产生相位骤变的有效反射率。普遍而言，仅根据例如监测相机看到的第二参考界面的干涉结果的分析提供了有 助于仅根据主相机看到的主参考界面的干涉效应的解释的信息。为了分辨主参考界面和第二参考界面之间的干涉效果，监测相机能够操作于源频 谱，该源频谱不同于主相机操作的频谱。举例而言，监测相机仅能看到频谱上窄带的光(例 如单色光)，而主相机则能够看到频谱上宽带的光。可替换的或附加的，监测相机可能看到 与到达主相机的光的不同波长的光。可替换的或附加的，第二参考界面能够被调整，而使其相对于主参考界面具有足 够的角度或其他几何特性，从而其反射可以被分离以仅能被监测相机所探测。举例而言，从 第二参考界面反射回来的光会沿着不入射主相机的路径传播。在一些实施例中，扫描误差的信息是使用光纤基的DMI而被获得。光纤基DMI可以 包括使用商用元件(例如通讯元件)而形成的简单小型的传感器。普遍而言，光纤基传感 器系统可独立于干涉测量系统而被操作，并且可通过使用例如共用处理器而被同步，该共 用处理器用以控制系统。独立的传感器可以使用例如共用光源和共用参考腔而被多路化。 传感器的例子可包括提供照明、外差、光分布、光探测以及相位提取的元件。在一些实施例 中，传感器系统的传感器被附加于干涉测量系统的不同部分，用以监测在测量过程中产生 的各种扫描移动(自由度)。来自光纤基DMI的信息能够用于干涉测量系统(例如干涉显 微镜)的自动聚焦。本发明的各个方面总结如下。普遍而言，在一方面中，本公开提供一种设备，其包括宽带扫描干涉测量系统，宽 带扫描干涉测量系统包括干涉测量光学部件，用以结合来自一测试物的测试光和来自一参 考物的参考光，而在探测器上形成干涉图案，其中测试光和参考光来自一共用光源。干涉测 量系统还包括一扫描台，用以扫描从共用光源至探测器的、测试光和参考光之间的光程差， 以及包括探测器的探测器系统，用以纪录一系列的光程差增量的每一者的干涉图案，其中 每一个光程差增量的频率定义一帧频。干涉测量光学部件还用以产生至少二个监测干涉测 量信号，当扫描光程差时，监测干涉测量信号的每一者表示光程差的变化，其中探测器系统 还用以纪录监测干涉测量信号。该设备也包括一电子处理器，电子处理器电性耦接于探测 器系统和扫描台，在大于所述帧频的频率，用以决定光程差增量对扰动灵敏度的信息。本设备的实施例可包括一或多个以下特征和/或其他方面的特征。举例而言，扫描台可用以在大于共用光源的相干长度的范围中扫描光程差。扫描台可通过改变干涉测量 光学部件相对于测试物的焦点来扫描光程差。扫描台可在不改变干涉测量光学部件相对于 测试物的焦点的情况下来扫描光程差。扫描台可通过改变参考物相对于干涉测量光学部件 的位置来扫描光程差。在一些实施例中，干涉测量光学部件包括Mirau物镜或Lirmik物镜。干涉测量光 学部件将测试物成像至探测器。干涉测量光学部件可定义光瞳平面并且用以将光瞳平面成像至探测器。扫描台可 用以扫描光程差，其中光程差根据光瞳平面中的位置而变化，并且决定光程差增量的信息 可包括考虑干涉图案的位置相关性。在一些实施例中，扫描台在不改变干涉测量光学部件 相对于测试物的焦点的情况下来扫描光程差。干涉测量光学部件可包括一光学元件，用以从输出光产生监测光，输出光是由干 涉测量光学部件所提供的，其中输出光包括测试光和参考光。光学元件为分束器，用以将输 出光的一部分导引至探测器，以及将输出光的另一部分导引至第二探测器，第二探测器用 以纪录监测干涉测量信号。可替换地或附加地，光学元件包括频谱滤波器，用以将输出光的 一部分导引至探测器系统，其中监测干涉测量信号是根据输出光的一部分而被探测的。输 出光的该部分可为输出光的单色光部分。监测光可来自共用光源。监测光可相应于测试光 和参考光的一频谱分量。干涉图案可相应于输出光的强度分布。监测光可来自一第二光源， 该第二光源不同于共用光源。该监测光源的相干长度可大于共用光源的相干长度。在一些实施例中，电子处理器通过将相应的正弦函数与至少二个监测干涉测量信 号的每一者匹配，用以决定光程差增量的信息。监测干涉测量信号的每一者可包括多个取 样数据点，所述取样数据点是在扫描光程差时使用探测器所取得的，将正弦函数与监测干 涉测量信号匹配可包括对取样数据点作内插以提供一内插信号。将正弦函数与监测干涉测 量信号匹配还可包括根据内插信号将理论干涉相位与每一个干涉测量信号相关联。决定光 程差增量的信息还可包括根据相应的理论干涉相位来计算监测干涉测量信号的测量相位 中的偏移。至少二监测干涉测量信号可具有不同的干涉相位。至少二监测干涉测量信号可具 有不同的频率。在一些实施例中，第二探测器为多元件探测器，该多元件探测器可包括用以纪录 所述至少二监测干涉测量信号的多个元件。探测器系统包括分立于主探测器的第二探测器，第二探测器用以纪录至少二监测 干涉测量信号。第二探测器为多元件探测器，用以使得每个元件纪录一相应的监测干涉测量信号。电子处理器还可用以根据相应于干涉图案的主干涉信号来决定测试物的信息，干 涉图案是使用探测器而被记录的。决定信息可包括根据光程差增量的信息来减少信息的不 确定性。普遍而言，在另一方面，本发明的方法包括提供提供低相干干涉测量信号，低相干 干涉测量信号使用扫描干涉测量系统产生，其中使用干涉测量光学部件，将来自测试物的 测试光和来自参考物的参考光结合以在一探测器上形成干涉图案，所述探测器用以纪录所 述干涉图案，同时扫描所述测试光和参考光之间的一光程差，对于一系列的光程差增量的每个，所述扫描干涉测量系统产生所述低相干干涉测量信号，每一个所述光程差增量的频 率定义一帧频。本方法还包括提供至少二监测干涉测量信号，监测干涉测量信号的每一者 是由干涉测量光学部件所产生，当扫描光程差时，监测干涉测量信号的每一者表示光程差 的变化。本方法还包括根据监测干涉测量信号，决定在大于帧频的频率时光程差增量对扰 动灵敏度的信息。本方法的实施例可包括一或多个以下特征和/或其他方面的特征。举例而言，测 试光和参考光可产生自一共用光源，并且光程差是在大于共用光源的相干长度的范围被扫 描的。扫描光程差可包括改变干涉测量光学部件相对于参考物的位置。提供低相干干涉测 量信号可包括将测试物成像至探测器。在一些实施例中，干涉测量光学部件定义光瞳平面，并且提供低相干干涉测量信 号包括将光瞳平面成像至探测器。决定光程差增量的信息可包括考虑所述干涉图案的位置 相关性。提供至少二监测干涉测量信号可包括由干涉测量光学部件提供的输出光产生监 测光，其中输出光包括测试光和参考光。监测光可使用探测器而被探测。监测光可使用第 二探测器而被探测，第二探测器不同于用以纪录干涉图案的探测器。产生监测光可包括将 输出光进行频谱滤光(spectrally filtering)。在一些实施例中，监测光产生自相同于测 试光和参考光的光源。在一些实施例中，监测光产生自不同于测试光和参考光的光源。监 测光源的相干长度可大于测试光和参考光源的相干长度。决定光程差增量的信息可包括将一相应的正弦函数与所述至少二个监测干涉测 量信号的每一者匹配。每一个监测干涉测量信号可包括多个取样数据点，并且将正弦函数 与监测干涉测量信号匹配可包括对取样数据点作内插以提供一内插信号。将正弦函数与监 测干涉测量信号匹配还可包括根据内插信号将理论干涉相位与每一个干涉测量信号相关 联。绝对光程差增量的信息还可包括基于相应的理论干涉相位，计算监测干涉测量信号的 所测量的相位的偏移。至少二监测干涉测量信号可具有不同的干涉相位。至少二监测干涉测量信号可具 有不同的频率。本方法还可包括根据相应于干涉图案的主干涉测量信号来决定测试物的信息，干 涉图案被记录在探测器中。决定信息可根据光程差增量的信息来减少信息的不确定性。在另一方面中，本发明的工艺用以制造一显示面板，且包括提供显示面板的元 件；通过与前述方面讨论有关的方法或设备来决定元件的信息；以及使用该元件来制造显 示面板。此元件可包括以一间隙相互间隔的一对基板，且所述信息包括间隙的信息。形成 显示面板的步骤包括根据该信息调整间隙。形成显示面板可包括以一液晶材料填充间隙。所述元件可包括一基板以及基板上的抗蚀剂层。所述信息包括抗蚀剂层厚度的信 息。抗蚀剂层可为图案化层，并且信息可包括图案化层的一特征的尺寸误差或重叠误差。形 成显示器的步骤可包括蚀刻抗蚀剂层下的一层材料。所述元件包括一基板，且基板包括间隔物。所述信息可包括间隔物的信息。形成 显示器可包括根据信息修正间隔物。普遍而言，在另一方面，本发明的方法包括提供测试物的一或多个干涉测量信号， 其中干涉测量信号相应于一系列的光程差值，一系列的光程差值因为噪声而未等间距。本方法还包括提供有关于一系列光程差值的未等间距的信息；将每一个干涉测量信号分解为 来自多个基函数的贡献，每一个基函数相应于不同的频率并且以未等间距的光程差值所取 样；以及使用多个基函数的每一者对每一个干涉测量信号的贡献的信息来决定测试物的信 肩、ο本方法的实施例可包括一或多个以下特征和/或其他方面的特征。将每一个干涉 测量信号分解为每个基函数的贡献可包括干涉测量信号的基函数的每一者的振幅和相位 的信息。每一个基函数可以未等间距的光程差值所取样的正弦基函数。所述分解可为一线 性分解。一或多个干涉测量信号可包括相应于测试物的不同位置的多个干涉测量信号。一 或多个干涉测量信号可包括相应于一物镜的光瞳平面的不同位置的多个干涉测量信号，该 物镜用以照射测试物以产生干涉测量信号。每一个干涉测量信号可被分解为来自相同多个 基函数的贡献。每一个干涉测量信号可相应于干涉测量信号强度值，干涉强度值是当来自测试物 的测试光和参考光在一探测器中结合时所测量到的，其中测试光和参考光来自一共用光 源，并且光程差是从共用光源至探测器的、测试光和参考光之间的光程差。多个基函数可包括非正交的基函数。多个基函数可为线性独立的基函数。分解干涉测量信号可包括形成一矩阵，矩阵的每一列相应于一基函数；求出矩阵 的逆矩阵；以及将逆矩阵应用于每一个干涉测量信号。每一个基函数的矩阵的单元数目大 于基函数的数目。每一个干涉测量信号可相应于干涉测量信号强度值，对于不同的OPD值的每个， 干涉强度值是当来自测试物的测试光和参考光在一探测器中结合时所测量到的，其中测试 光和参考光来自一共用光源，并且每一个基函数可考虑测量后的所述干涉强度值相对于理 论值的变化，所述理论值相应于没有误差的干涉测量信号。该变化起因于光源的强度水平 的变化。变化起因于探测器的有限帧积分时间。提供有关于一系列光程差值的未等间距的信息可包括产生表示光程差变化的至 少一监测干涉测量信号，其中相应于所述光程差值的序列的所述监测信号被获得时，产生 所述监测信号。未等间距的所述光程差值的序列的信息可包括产生多个监测信号。监测干 涉测量信号可使用相同的干涉测量光学部件而产生，该干涉测量光学部件用以产生相应于 一系列光程差值的干涉测量信号。使用信息可包括根据每一个多个基函数对每一个所述干涉测量信号的贡献的信 息来构建校正后的干涉测量信号；以及根据校正后的干涉测量信号来决定所述测试物的信 息。有关于一系列光程差值的未等间距的信息可通过使用传感器产生，该传感器比如 位移测量干涉测量仪、加速度计、接触探针、电容计、气压计以及光学编码器。在另一方面，本发明的工艺用以制造一显示面板，其包括提供显示面板的元件； 通过与前述方面讨论有关的方法或下述讨论的设备来决定元件的信息；以及使用元件来形 成显示面板。所述元件可包括以一间隙相互间隔的一对基板且所述信息可包括间隙的信 息。形成显示面板可包括根据信息调整间隙。形成显示面板可包括以一液晶材料填充间隙。所述元件可包括基板以及基板上的抗蚀剂层。所述信息可包括抗蚀剂层厚度的信息。抗蚀剂层可为图案化层，并且信息可包括图案化层的一特征的尺寸误差或重叠误差。形 成显示器可包括蚀刻抗蚀剂层下的一层材料。所述元件可包括一基板，且基板包括间隔物，所述信息可包括间隔物的信息。形成 显示器可包括根据信息来修正间隔物。普遍而言，在另一方面，本发明的设备包括干涉测量系统，其包括干涉测量光学部 件，用以结合来自测试物的测试光和来自参考物的参考光，而在探测器上形成干涉图案，其 中所述测试光和参考光来自一共用光源。干涉测量系统还包括扫描台，用以扫描从共用光 源至探测器的、测试光和参考光之间的光程差；以及包括所述探测器的探测器系统，用以纪 录一系列的光程差增量的每一者的干涉图案，由此提供一或多个干涉测量信号；以及电子 处理器，耦接于探测器系统，根据所述一或多个干涉测量信号来决定测试物的信息。一系列 的光程差增量值因为噪声而未被彼此等间距，并且电子处理器通过将每一个干涉测量信号 分解为来自多个基函数的贡献来决定测试物的信息，每一个基函数对应于不同的频率并且 以以未等间距的光程差值所取样。本设备的实施例可包括一或多个以下特征和/或其他方面的特征。举例而言，干 涉测量光学部件可将测试物成像至探测器。干涉测量光学部件可定义一光瞳平面并且将光 瞳平面成像至探测器。干涉测量仪可是干涉显微镜的一部分。扫描台可用以在大于共用光 源的相干长度的范围扫描光程差。在一些实施例中，本设备还包括与电子处理器通讯的传感器，该传感器提供未等 间距的光程差增量的信息至电子处理器。传感器可使用干涉测量光学部件来导引监测光束 从测试物反射。传感器可为位移测量干涉测量仪、加速度计、接触探针、电容计、气压计或光 学编码器。在一些实施例中，传感器用以从输入辐射导出第一波前和第二波前，并且结合所 述第一和第二波前来提供输出辐射，所述输出辐射包括所述第一和第二波前的路径之间的 光程差的信息，所述传感器包括设置于所述第一波前的路径中的反射元件，所述反射元件 被安装于所述物镜或所述台上，以及光纤波导用以将所述输入辐射传送至所述传感器，或 将所述输出辐射从所述传感器传送至传感器探测器。普遍而言，在另一方面，本发明的设备包括扫描干涉测量系统，该扫描干涉测量 系统包括干涉测量光学部件，用以在照射角的一范围上将测试光导引至测试物，并且将从 测试物反射回来的测试光与来自参考物的参考光结合，用以在多元件探测器中形成干涉图 案，其中测试光和参考光来自一共用光源，并且干涉测量光学部件将结合后的光的至少一 部分导引至探测器，使得探测器的不同元件相应于测试光照射测试物的不同照射角。干涉 测量系统还包括扫描台，用以扫描从共用光源至探测器的、测试光和参考光之间的光程差， 以及包括探测器的一探测器系统，用以纪录一系列的光程差增量的每一者的干涉图案，干 涉测量光学部件还用以产生至少一个监测干涉测量信号，当扫描光程差时，该监测干涉测 量信号表示光程差的变化，以及电子处理器电性耦接于探测器系统和扫描台，用以决定光 程差增量对扰动灵敏度的信息。本设备的实施例可包括以下特征和/或其他方面的一或多个特征。举例而言，干 涉测量光学部件可定义一光瞳平面并且将光瞳平面成像至探测器。扫描干涉测量系统是宽 带的扫描干涉测量系统。扫描台可用以在大于或小于共用光源的相干长度的范围扫描光程 差。当扫描光程差时，扫描干涉测量系统还可用以产生至少二监测干涉测量信号，每一个监测干涉测量信号表示光程差的变化。每一个光程差增量的频率定义一帧频，并且电子处理 器可用以决定在大于所述帧频的频率时所述光程差增量对扰动灵敏度的信息。扫描干涉测 量系统可使用干涉光学部件来产生至少一监测干涉测量信号。普遍而言，在另一方面中，本公开的设备包括一干涉显微镜，干涉显微镜包括物镜 以及相对物镜而可移动的台。本设备也包括一传感器，传感器用以从输入辐射导出第一波 前和第二波前，并且结合所述第一和第二波前来提供输出辐射，所述输出辐射包括所述第 一和第二波前的路径之间的光程差的信息，所述传感器包括设置于所述第一波前的路径中 的反射元件，所述反射元件被安装于所述物镜或所述台上。该设备包括光纤波导，用以将所 述输入辐射传送至所述传感器，或将所述输出辐射从所述传感器传送至对应的探测器；以 及电子处理器，用以根据传感器的信息来监测所述台相对于物镜的位移。本设备的实施例可包括以下特征和/或其他方面的一或多个特征。举例而言，干 涉显微镜可为低相干干涉扫描干涉显微镜。干涉显微镜可包括干涉测量光学部件以及探测 器，该干涉测量光学部件用以将设置于所述台上的测试物成像至探测器。干涉显微镜可包 括干涉测量光学部件以及探测器，其中干涉测量光学部件定义光瞳平面且用以将光瞳平面 成像至探测器。物镜可为Mirau物镜或Linnik物镜。在另一方面中，本发明的干涉测量系统包括探测器子系统、扫描台以及电子处理 器。探测器子系统包括监测探测器以及干涉测量光学部件，干涉测量光学部件将来自测试 物的测试光与来自第一参考界面的主参考光和来自第二参考界面的第二参考光结合，用以 在监测探测器中形成监测干涉图案，其中第一和第二参考界面相对于彼此机械固定。当探 测器子系统纪录一系列的光程差的每一者的监测干涉测量图案时，扫描台用以扫描至监测 探测器的、测试光与主参考光和第二参考光之间的光程差。电子处理器电性耦接于探测器 子系统与扫描台，电子处理器用以根据探测到的监测干涉图案来决定光程差增量的信息。本干涉测量系统的实施例可包括以下特征和/或其他方面的一或多个特征。举例 而言，探测器子系统包括主探测器以及干涉测量光学部件，干涉测量光学部件将测试光和 第一参考光结合，用以在主探测器上形成主干涉图案，主干涉图案不同于监测干涉图案。电 子处理器可用以根据探测到的主干涉图案来决定测试物的信息。决定测试物的信息可包括 根据光程差增量的信息来减少因干涉测量系统中的振动所导致的测试物的信息的不确定 性。干涉测量光学部件可被配置使得主探测器无法接收第二参考光。干涉测量光学部 件包括孔径光阑，用以将测试光和主参考光传送至主探测器，但是阻挡第二参考光到主探 测器。干涉测量光学部件可包括波长滤波器，用以将测试光和主参考光传送至主探测器，但 是阻挡第二参考光到主探测器。监测探测器可为多元件探测器，并且第一和第二参考界面可被配置使得主参考光 和第二参考光之间的相对相差在多元件探测器的视场中变化。第一和第二参考界面可被排布使得主参考光和第二参考光沿着在监测探测器的 非平行路径传播。第一和第二参考界面可为表面。第一和第二参考界面可对应于共用光学 元件的相对表面。共用光学元件可为光楔(wedge)。第一和第二参考界面可对应于不同光 学元件的表面。
第二参考界面可为平面界面。举例而言，主参考界面为平面界面。在一些实施例 中，主参考界面为非平界面。非平面的界面可为球面。主参考界面可为非球界面。干涉测量光学部件定义一光轴，且第一和第二参考界面相对于该光轴以不同角度 取向。干涉测量系统可包括一照明子系统，用以产生测试光、主参考光以及第二参考光。 照明子系统可包括共用光源，用以产生测试光、主参考光以及第二参考光。在一些实施例 中，共用光源为宽带光源。照明子系统可包括主光源以及监测光源，主光源用以提供测试光 和主参考光，监测光源用以提供第二参考光。主光源可为宽带光源。监测光源可为窄带光 源(例如单色光源)。照明子系统可包括光源以及扫描台，光源用以提供至少测试光与主参考光，扫描 台用以在大于光源的相干长度的范围扫描光程差。照明子系统可包括光源以及扫描台， 光源用以提供至少测试光与主参考光，扫描台用以在小于光源的相干长度的范围扫描光程差。干涉测量光学部件可将测试物成像至探测器子系统中的多元件探测器。干涉测量 光学部件可定义一光瞳，并且干涉测量光学部件可将光瞳成像至探测器子系统中的多元件 探测器。多元件探测器可为监测探测器。干涉测量光学部件可被设置为Fizeau干涉测量仪、Lirmik干涉测量仪或Mirau干 涉测量仪。普遍而言，在另一方面中，本发明的方法包括将来自测试物的测试光与来自第一 参考界面的主参考光和来自第二参考界面的第二参考光结合，用以在监测探测器上形成第 一监测干涉图案，其中第一和第二参考界面相对于彼此机械式固定；扫描至监测探测器的、 测试光与主参考光和第二参考光之间的光程差；纪录一系列的光程差增量的每一者的监测 干涉图案；以及根据探测到的监测干涉图案来决定光程差增量的信息。本方法的实施例可 包括其他方面的特征。普遍而言，在另一方面中，本发明的干涉测量系统包括干涉测量光学部件以及电 子处理器。干涉测量光学部件将来自测试物的测试光与来自第一参考界面的主参考光和来 自第二参考界面的第二参考光结合，用以在监测探测器上形成第一干涉图案，干涉测量光 学部件也将测试光与主参考光结合，用以在主探测器上形成第二干涉图案，其中第一和第 二参考界面相对于彼此机械式固定。电子处理器电耦接于主探测器和监测探测器，电子处 理器根据第二干涉图案来决定测试物的信息，并且决定测试物的信息包括根据第一干涉图 案的信息来减少由于干涉测量系统中的振动所导致的测试物的信息的不确定性。本干涉测 量系统的实施例可包括其他方面的特征。普遍而言，在另一方面中，本发明的方法包括将来自测试物的测试光与来自第一 参考界面的主参考光和来自第二参考界面的第二参考光结合，用以在监测探测器中形成第 一干涉图案；将测试光与主参考光结合，用以在主探测器上形成第二干涉图案，其中第一和 第二参考界面相对于彼此机械式固定；以及根据第二干涉图案来决定测试物的信息，其中 决定测试物的信息包括根据第一干涉图案的信息来减少由于干涉测量系统中的振动所导 致的测试物的信息的不确定性。本干涉测量系统的实施例可包括其他方面的特征。普遍而言，在另一方面中，本发明的设备包括显微镜以及传感器系统。所述显微镜包括物镜和用以将测试物相对于物镜定位的台，所述台相对于该物镜可移动。传感器系统 包括传感器光源、干涉传感器、光纤波导、可调整光学腔以及电子控制器。干涉传感器接收 来自传感器光源的光，产生光的第一部分和第二部分之间的光程差，光程差有关于物镜和 台之间的距离；以及将光的第一部分和第二部分结合来提供输出光。探测器探测来自干涉 传感器的光。光纤波导在传感器光源、干涉传感器与传感器之间引导光。可调整光学腔在 从传感器光源至干涉传感器的光路中。电子控制器与探测器通讯，根据所探测到的输出光 来决定光程差相关的信息。本设备的实施例可包括以下特征和/或其他方面的特征的一个或多个特征。举例 而言，电子控制器可根据信息来调整显微镜的焦点。显微镜可为干涉显微镜。干涉显微镜为 扫描白光干涉测量(SWLI)显微镜。干涉显微镜为光瞳平面SWLI显微镜。物镜可是Mirau 物镜、Lirmik物镜或Michelson物镜。干涉显微镜可通过用测试光照射测试物并将测试光 与来自参考物的参考光结合，以在探测器上形成干涉图案，用以决定设置在台上的测试物 的信息，其中测试光和参考光来自共用光源，并且本设备可根据与传感器光程差有关的已 决定的信息来减少因扫描误差所导致的测试物的信息的不确定性。在一些实施例中，传感器系统包括一或多个额外的干涉传感器，每一个额外的干 涉传感器接收来自传感器光源的光。每一个干涉传感器可产生其相应光在两个分量间的光 程差，每一个光程差有关于物镜和台间沿着一相应轴的相应位移。电子控制器可根据决定 至少二个干涉传感器的有关于相应光程差的步骤来决定台相对于物镜的倾斜的信息。传感 器系统可包括一或多个额外的探测器，每一个探测器从相应的干涉传感器接收输出光。每 一个额外的干涉传感器通过相应的光纤波导可从传感器光源接收光并将输出光导引至其 相应的传感器。可调整光学腔可在从传感器光源至每个干涉传感器的光路中。干涉传感器可包括透镜，该透镜接收离开光纤波导的光并将光聚焦至腰部。透镜 可是渐变折射率透镜。该透镜可被附加于该物镜。或者，该透镜可被附加于台。在一些实 施例中，光纤波导是具有热膨胀芯的光纤。显微镜可包括显微镜光源以及物镜，物镜包括一或多个光学元件。显微镜将来自 显微镜光源的光引导到测试物，并且一或多个光学元件收集来自测试物的光，并且干涉传 感器可通过物镜的一或多个光学元件而将光导引至台。传感器光源可为宽带光源。传感器光源可在波长从900nm至1，600nm具有峰值强 度。传感器光源的半宽高可在50nm或以下。传感器光源的相干长度可在约100微米或以 下。可调整光学腔可包括光的两个光路，每一个路径包括光纤延伸模块。传感器光源 和探测器可在一个壳体中，壳体与显微镜分隔开来。所述信息可是物镜透镜和台之间沿着轴的位移的信息。显微镜可扫描平行于所述 轴的台。所述信息可是物镜透镜和台之间的绝对位移的信息。或者，信息可是物镜透镜和 台之间的相对距离的信息。显微镜可包括显微镜光源，显微镜可将来自显微镜光源的光引导至位于台上的测 试物，其中显微镜光源峰值强度的波长约为IOOnm或更大，根据探测器光源的峰值强度的 波长。显微镜光源峰值强度的波长范围可从300nm至700nm，并且探测器光源的峰值强度的 波长范围为900nm至1，600nm。
普遍而言，在另一方面中，本发明的设备包括成像干涉测量仪以及传感器系统。成 像干涉测量仪包括一或多个光学元件以及台，该台用以将测试物相对于一或多个光学元件 定位，台相对于一或多个光学元件可移动。传感器系统包括传感器光源、干涉传感器、光纤 波导、可调整光学腔以及电子控制器。干涉传感器接收来自传感器光源的光，产生光的第一 部分和第二部分之间的光程差，光程差有关于一个或多个光学元件和台之间的距离；以及 将光的第一部分和第二部分结合来提供输出光。探测器探测来自该干涉传感器的输出光。 可调整光学腔在从传感器光源至干涉传感器的光路中。电子控制器与探测器通讯，用以根 据所探测到的输出光来决定光程差相关的信息。本设备的实施例可包括以下特征和/或其他方面的特征的一个或多个特征。举例 而言，成像干涉测量仪可为干涉显微镜。成像干涉测量仪可为SWLI干涉测量仪或PUPS干 涉测量仪。普遍而言，在另一方面中，本发明的设备包括成像干涉测量仪以及传感器系统。成 像干涉测量仪包括一或多个光学元件以及台，台用以将测试物相对于一或多个光学元件定 位，台相对于一或多个光学元件而可移动。传感器系统包括传感器光源、多个干涉传感器、 多探测器、可调整光学腔以及电子控制器。每一个干涉传感器接收来自传感器光源的光，产 生光的相应的第一部分和相应的第二部分之间的光程差，每一个光程差有关于一或多个光 学元件和台之间的相应距离；以及将光的第一部分和第二部分结合来提供相应的输出光。 每一个探测器探测来自相应干涉传感器的光。可调整光学腔在从传感器光源至干涉传感器 的光路中。电子控制器与探测器通讯，用以根据来自每一个干涉传感器所探测到的输出光 来决定光程差相关的信息。本设备的实施例可包括其他方面的一或多种特征。普遍而言，在另一方面中，本发明的设备包括显微镜以及传感器系统。显微镜包括 物镜以及台，台用以将测试物相对于物镜定位，台相对于物镜而可移动。传感器系统包括传 感器光源、多个干涉传感器、多个探测器、可调整光学腔以及电子控制器。每一个干涉传感 器接收来自传感器光源的光；产生光的相应的第一部分和相应的第二部分之间的光程差， 每一个光程差有关于物镜和台之间的相应距离；以及将光的相应的第一部分和第二部分结 合来提供相应的输出光。每一个探测器探测来自相应干涉传感器的光。可调整光学腔在从 传感器光源至干涉传感器的光路中。电子控制器与探测器通讯，用以根据来自每一个干涉 传感器所探测到的输出光来决定光程差相关的信息。本设备的实施例可包括其他方面的一 或多种特征。一些参考文献通过引用被引入本申请。当与所述参考文献冲突时，当以本申请为 准。所述一或多个实施例的细节将如所附图示与以下说明书中阐述。根据说明书和所 附图示以及权利要求，其他特征和优点是显见的。


图1为包括干涉显微镜的低相干干涉测量系统的一实施例的示意图。图2为探测器的视场中的干涉图案的图示。图3为显示低相干干涉测量信号的强度相对于光程差的曲线。图4为显示监测信号的强度相对于光程差的曲线。
图5为在一次扫描期间，测试物相对位移作为时间函数的曲线，显示扫描误差的 效应。图6为显示系统对扫描误差的灵敏度作为振动频率的函数的曲线。图7为包括干涉显微镜的低相干干涉测量系统的一实施例的示意图。图8为示出像平面内与光瞳平面的光之间关系的示意图。图9包括干涉显微镜的低相干干涉测量系统的一实施例的示意图。图10为包括干涉显微镜的低相干干涉测量系统的一实施例的示意图。图11为J矩阵方法的流程图。图12A和图12B是J矩阵方法的流程图。图13A至图13E为将J矩阵方法与DFT方法作比较的数值实验的曲线。图14A至图14E为将J矩阵方法与DFT方法作比较的数值实验的曲线。图15A至图15E为将J矩阵方法与DFT方法作比较的数值实验的曲线。图16A和图16B为说明J矩阵方法的数值实验的曲线。图17A至图17C为说明J矩阵方法的数值实验的曲线。图18为数值实验的干涉测量信号的曲线。图19为具有复合参考物的干涉测量系统的一实施例的示意图。图20为仅根据复合式参考物的强度反射率的模拟图像。图21A显示图20的图像的强度反射率的曲线。图21B显示图20的图像的相位变化的曲线。图22是根据复合参考面和用监测相机探测到的测试物的模拟强度反射率图像。图23是根据复合参考面和用主探测器探测到的测试物的模拟强度反射率图像。图24A显示图22的图像的强度反射率的曲线。图24B显示图22的图像的相位变化的曲线。图25A显示图23的图像的强度反射率的曲线。图25B显示图23的图像的相位变化的曲线。图沈是具有复合表面的干涉测量系统的数据处理的流程图。图27是具有复合参考面的干涉测量系统的实施例的示意图。图观是图8的干涉测量系统的实施例的示意图，包括光束导引系统。图四是具有复合参考面干涉测量系统的实施例的示意图。图30是具有复合参考面干涉测量系统的实施例的示意图。图31是具有复合参考面干涉测量系统的实施例的示意图。图32是低相干干涉测量系统的实施例的示意图，包括干涉显微镜以及激光位移 干涉测量仪。图33是组合后的设备的实施例的示意图，包括传感器系统以及干涉测量系统。图34是传感器的实施例的示意图。图35是参考腔的示图。图36是组合后的设备的操作的流程图，该设备包括传感器系统以及一干涉测量 系统。图37是组合后的设备的自动聚焦模式的示意图，包括传感器系统以及干涉测量系统。图38是组合后的设备的移动监测模式的示意图，包括传感器系统以及干涉测量系统。图39图是显示Mirau物镜和两个传感器的组合的示意图。图40是显示Michelson物镜和一个传感器的组合的示意图。图41是显示Lirmik物镜和两个传感器的组合的示意图。图42A是显示一物镜和一传感器的配置的示意图。图42B是显示一物镜和一传感器的配置的示意图。图42C是显示一个物镜和一个传感器的配置的示意图。图43A是显示Michelson物镜和两个传感器的组合的示意图。图43B是显示Michelson物镜和两个传感器的组合的示意图。图43C是显示Lirmik物镜和一个传感器的组合的示意图。图43D是显示Lirmik物镜和一个传感器的组合的示意图。图44A是显示Michelson物镜和一个传感器的组合的示意图。图44B是显示Lirmik物镜和一个传感器的组合的示意图。图45A是显示Michelson物镜和两个传感器的组合的示意图。图45B是显示Lirmik物镜和两个传感器的组合的示意图。图45C是显示Lirmik物镜和三个传感器的组合的示意图。图46是显示物镜和具有传感器的扫描器的配置的示意图。图47是显示具有传感器的物镜以及分立的参考镜的配置的示意图。图48A是显示具有两个传感器的转台物镜以及两物镜的配置的示意图。图48B是显示具有一个传感器的转台物镜以及两物镜的配置的示意图。图49A是膜结构的示例性装置的示意图，由基板上沉积的铜特征上沉积电介质形成。图49B是图49A所示的装置在进行化学机械处理之后的示意图。图50A是物体的俯视示意图，物体包括基板(例如晶片，和覆盖层，如抗蚀剂层)。图50B是物体的侧视示意图。图51A是适用于焊料凸块工艺的结构的示意图。图51B是图51A的结构在焊料凸块工艺之后的示意图。图52A是IXD面板的示意图，IXD面板由数层所构成。图52B是制造IXD面板的各种步骤的流程图。图52C是IXD面板的检查站的实施例的示意图，检查站包括干涉传感器。在多种示图中的相似的参考符号表示相似的元件。
具体实施例方式参考图1，低相干干涉测量系统100包括干涉显微镜110，干涉显微镜110用以研 究测试物175。干涉显微镜110是与通用型的计算机192作通讯，计算机192用以分析来 自干涉显微镜110的数据信号，以便提供关于测试物175的信息。笛卡尔座标(Cartesian coordinate)系统被提供来作为参考座标。
干涉显微镜110包括干涉物镜167和分束器170，分束器170将来自干涉显微镜 110的光源子系统的照明光经由干涉物镜167反射至测试物175，并将从测试物175反射的 照明光束传送至探测器子系统以供后续的探测。干涉物镜167是Mirau型物镜并且包括物 镜透镜177、分束器179以及参考面181。光源子系统包括主光源163、第二光源197、以及光束结合器164，光束结合器164 将来自主光源163和第二光源197的光结合之后，再将结合后的光经由中继光学部件169 和171导引至分束器170。如同稍后的详细说明，主光源163提供低相干的光以进行低相干 干涉测量，而第二光源197提供具有较长的相干长度的光，用以在扫描期间监测扫描历史。主光源163是空间扩展宽带(spatially-extended broadband)光源，提供具有宽 带的波长范围的照明光束(例如具有半高全宽(FWHM)超过50nm的发射光谱，或是优选超 过lOOnm)。举例而言，主光源163可是白光发光二极管、卤素灯的灯丝、弧光灯(例如氙弧 灯)，或是被称为超连续光源的光源，超连续光源利用光学材料的非线性效应来产生非常宽 带的光源光谱(例如FWHM在约200nm或以上的光谱)。第二光源197的相干长度大于主光源163的相干长度。在一些实施例中，第二光 源197是高相干的光源，例如单模激光光源。光源197是单色光源。探测器子系统也包括强度监测器161，耦接于主光源163。监测器161提供主光源 163的强度信息，使得系统100考虑该强度的波动。探测器子系统包括主探测器191、第二探测器199，以及分束器198，被配置以将来 自干涉物镜167的光导引至主探测器和第二探测器。主探测器191和第二探测器199都是 多元件探测器(例如多元件CXD或CMOS探测器)。可选地，探测器子系统包括带通滤波器 101，带通滤波器101将射入第二探测器199的光加以滤波，使得只有来自第二光源197的 光能够到达第二探测器199。在系统100的操作期间，主光源163提供输入光165，经由中继光学部件169和 171和分束器170至干涉物镜167。来自第二光源197的光通过光束结合器164而与输入 光165结合。物镜167和中继光学部件189将从测试物175反射的光183和187导引至探 测器191上，在探测器191的视场(FOV)中形成测试物175的图像。分束器198也将来自 物镜167的部分的光导引至第二探测器199。要注意的是，边缘光线以183表示，主光线以 187表示。分束器179导引部分的光(以光线185表示)至参考面181，并且将从参考面181 反射的光与从测试物反射的光线185重新结合。在探测器191，从测试物175反射的光(称 为测试光)与从参考面181反射的光(称为参考光)的结合光在探测器191上形成光学干 涉图案。因为干涉显微镜100用于传统成像，所以光学干涉图案(又称为干涉谱或干涉图 像)对应于测试物表面的图像。干涉显微镜110也包括驱动器193，驱动器193控制干涉物镜167相对于测试物 175的位置。举例而言，驱动器193可以是耦接于干涉物镜167的压电换能器，用以调整测试 物175和干涉物镜167之间在Z方向的距离。这种类型的测试物175和干涉物镜167之间 的相对移动被称为焦点扫描，因为其所扫描的是干涉物镜167的焦平面相对于测试物175 的位置。在操作期间，驱动器193相对于测试物175扫描干涉物镜，由此改变测试光和参考光之间的0PD，在每个探测器元件产生干涉测量信号。驱动器193通过连接线195连接于 计算机192，其中计算机192可控制数据获取期间的扫描速度。附加地或者替换地，驱动器 193可提供扫描移动的信息(例如预期的扫描增量)至计算机192。图2显示对于单一扫描位置，探测器191的典型的光学干涉图案，显示有关于测试 物在X和Y方向的表面高度调制的干涉条纹。光学干涉图案在探测器191上的强度值由探 测器191的不同元件所测量，并且被提供至计算机192的微电子处理器以进行分析。每一 个探测器元件在帧频(例如约30Hz或以上、约50Hz或以上、约IOOHz或以上)下取得光强 度数据，在扫描期间帧频通常不变。强度值形成低相干干涉信号，强度值由探测器元件测量 的并且与测试光和参考光之间的OPD值序列相关。图3显示对于探测器191的单一元件，探测到的强度(Ii)作为扫描位置的函数的 曲线。该曲线显示在测试光和参考光的零OPD位置的典型的低相干干涉信号，具有被高斯 包络线调制的正弦干涉条纹。高斯包络线的宽度取决于主光源163的相干长度。OPD扫描 长于光源的相干长度。当主探测器191取得低相干干涉信号时，第二探测器199根据来自第二光源197 的相干光来取得干涉信号。图4显示第二探测器199的单一像素的这样的干涉信号作为扫 描位置Z的函数的曲线。使用第二探测器199所取得的干涉信号称为监测信号。典型的，OPD以恒定速度扫描，并且数据点是以等时距取得。理论上来说，每一个 数据点是在OPD的等位移增量的情况下所取得的。然而，虽然扫描通常被假设是恒定速度 进行的，但是由于机械的缺陷或移动的干扰振动，所以扫描移动经常相对于线性移动偏移。 因此，取得的干涉测量信号可包括有关于非均勻扫描的误差，这造成实际扫描位置从与测 量的强度值相关的理论扫描位置的偏移。这种误差称为“扫描误差”，如图5的曲线图示。图5显示ζ为时间的函数的曲线， 其中ζ为测试物175和干涉物镜167之间的相对位移。本质而言，ζ对应于测试光和参考 光之间的0PD。图5显示代表恒定速度扫描的一直线。显示了 4个取样时间(、-、)。在不 发生扫描误差的情况下，测试物的位置ζ会位于直线上。然而，扫描误差造成在取样时，测 试物的该理论位置和实际位置之间的偏移，使得测试物的实际位置偏离了直线，如曲线图 中的的数据点所示。在每一个取样时，扫描误差的大小被显示为ε i，其中i = 1…4。普遍而言，使用系统100进行测量相对于扫描误差的灵敏度根据扫描误差源的频 率而变化。举例而言，系统灵敏度可根据系统的振动频率而变化。举例而言，如图6所示， 对于低相干系统而言，对于振动的相对灵敏度Sv被绘制为振动频率的函数，该系统的操 作参数为平均波长为570nm、FWHM为200nm、低NA物镜、取样扫描间距为71. 5nm,且主探测 器的帧频为100Hz。当频率在20-30HZ和70_80Hz时，灵敏度很低，当在那些频带之间时，灵 敏度相对较高。对于SWLI而言，典型的条纹载波频率约为25Hz，因此主探测器对每一个条 纹每秒取样大致4次。一般认为，图6所示的频率小于25Hz的高灵敏度区域可有关于扫描 速度的误差，而而大于25Hz的高灵敏度区域可有关于扫描增量中由振动所导致的失真。当 获取数据时，失真会在相邻的扫描位置(例如逐记录的相机帧)之间快速地改变符号。普 遍而言，本文所谓“低频”扫描误差源(例如低频振动)指的是小于或等于取得低相干干涉 信号的探测器(例如主探测器191)的帧频的频率。“高频”扫描误差源(例如高频振动) 指的是高于取得低相干干涉信号的探测器的帧频的频率。
为了减少使用系统100进行测量时的扫描误差的影响，计算机192使用来自监测 信号的信息，监测信号使用第二探测器199取得，用以减少使用主探测器193来取得低相干 信号的扫描误差的影响。因为监测信号基于相干光源(第二光源197)，所以条纹在扫描长 度上扩展并在整个扫描范围上提供相位信息(以及相应地相对位移信息)的解释。如同稍 后的所讨论的，普遍而言，对于第二探测器199的FOV中的许多点的监测信号的分析允许决 定扫描误差，此误差包括由振动造成的扫描误差，特别是在以上定义的高频区域中。假设扫描后的监测信号相位在FOV中显示某些不同，该相位不同(即至少一些监 测信号的不同的相位偏移)允许在可能逐扫描位置快速变化的扫描误差的解释中校正系 统误差。因此，当被恰当分析时，所述特征使得能够精确地测量高频振动，其在没有提供相 位不同的多个测量的情况下不能被正确地测量。对监测信号而言，提供图像点的大范围选 择也适应于高度图案化的表面，例如半导体晶片。因此，在计算机192已经决定扫描移动历史之后，例如，真正的(或至少较正确的) 扫描移动就能够根据监测信号的解释而对于低相干信号而被决定。由主探测器191所收集 的低相干数据的进一步处理(例如三次方样条内差法或其他算法)减少该数据中的扫描误 差的影响。监测信号数据和低相干信号数据的数据分析如以下更详细地描述。PUPS干渉测量系统虽然前述讨论有关于将测试物成像至探测器的干涉显微镜，但是扫描误差校正也 能用于其他配置。举例而言，在一些实施例中，干涉显微镜可将显微镜的光瞳平面成像于探 测器。这种配置称为PUPS配置。这种操作模式可以是有用的，例如其可以用来决定测试表 面上复反射率。图7显示PUPS干涉测量系统200，其引入了与图1所示的系统100相关的在前描 述的大量元件。然而，与系统100不同，系统200包括用于光瞳平面成像的管状透镜213和 偏振器215，偏振器215设置于物镜透镜167和分束器170之间。在系统200中，光瞳平面 217被成像至探测器191上。视场光阑219将样品照明限制为测试物175上的小区域。系 统200取得数据的方式和如上所述的系统100取得数据的方式相同。为了分析，电子计算机192将来自主探测器191的干涉测量信号转换至频域，并且 提取主光源163的不同波长分量的相位和振幅信息。因为光源频谱可以是宽的，所以能够 计算出许多独立的频谱分量。振幅和相位的数据直接相关于测试表面复反射率，其可以被 分析以决定测试物的信息。因为系统200的设置方式，主探测器191的每一个探测器元件对于特定入射角和 偏振状态在多个波长提供测量(根据偏振器21 。因此，将探测器元件集涵盖一个范围的 入射角、偏振状态、以及波长。图8显示光在焦平面229(例如测试物)上和在光瞳平面217之间的关系。因为照 明光瞳平面217的每一个光源点对于照射测试物的测试光产生平面波前，光瞳平面217中 光源点的径向位置定义出照射光束相对于物法线之间的入射角。因此，距离光轴的给定距 离r的所有光源点均对应固定的入射角θ，物镜透镜由此将测试光聚焦至测试物。具有数 值孔径NA和对于透射光的最大径向距离为rmax的光瞳平面成像的管状透镜来说，在光瞳平 面217上距离光轴OA的距离为r的点与焦平面229上的入射角θ的关系可以由sin(e) =(r/rmax)NA 给出。
光稈长度扫描关于图1和图6描述的前述实施例都是使用提供焦点扫描的Mirau物镜。然而， 普遍而言，其他配置也是可行的。举例而言，包括Lirmik物镜的干涉测量系统也可以被使 用。这种系统如图9所示。具体而言，系统300包括干涉显微镜310，显微镜310将测试物 175成像至主探测器191。系统300包括与图1所示的系统100相关的在前描述的大量元 件。然而，系统300包括Lirmik干涉物镜325，而非Mirau物镜，其中分束器379将来自分 束器170的光，沿着该物镜的不同光臂，分成测试光和参考光。物镜325包括在测试光臂中 的测试物镜327，以及在参考光臂中的参考物镜329。参考物381被设置于参考光臂中并且 将参考光反射回分束器379。参考物镜3 和参考物381被安装在一组件中，然后通过驱动器331耦接至物镜 325的其他元件。在操作期间，驱动器331通过相对于分束器379，移动参考光物镜3 和 参考面381来调整测试光和参考光之间的OPD。在扫描期间，参考物镜3 和参考面381之 间的光程长度保持不变。因此，测试光和参考光之间的OPD改变就与物焦无关。这种扫描 模式称为“光程长度”扫描。在系统300中，在扫描期间，光程长度扫描增加Lirmik配置的 参考光臂中的准直空间的长度，而在测试光臂中该物则留在相同的焦点位置。以Lirmik物镜为特征的干涉测量系统也能够用于PUPS操作模式。举例而言，参 考图10，系统400包括干涉显微镜410，用以将光瞳平面成像至主探测器191，且干涉显微镜 410包括Linnik物镜325，如同上述的系统200。普遍而言，当校正扫描误差时，扫描移动分析应该根据干涉测量系统的扫描模式 (例如焦点或光程长度的扫描)和成像模式(例如物成像或PUPS)。举例而言，低相干信 号中的载波条纹频率可根据系统的操作模式而改变。举例而言，对于以PUPS模式操作的 Lirmik干涉测量系统而言，光程长度的扫描模式使得对于光瞳平面图像中所有位置的条纹 载波频率均相同。另一方面，对于以PUPS模式操作的Mirau干涉测量系统而言，焦点扫描 (与OPD同时扫描物体焦点)导致载波条纹频率随着在光瞳平面上距光轴的距离正比于 cos(e)增加而减少，其中θ为光线在物平面上与光轴形成的角度(参考图8)。要注意的是，虽然Lirmik情形中的光程长度扫描通常在光瞳上产生不变频率的 监测信号，但仍有来自干涉测量腔的两种扰动。一种扰动是不期望的扫描移动(例如非线 性)所造成的振动，其发生于参考分支，当物镜3 和参考镜381整体移动时。在这种情况 中，扫描误差在监测信号中产生光程变化，其与在光瞳中测量监测信号的位置无关。另一种 扰动是在物分支中发生的振动，其导致透镜127和物表面175之间距离的变化。在这种情 况中，这种振动使得在监测信号中引入光程变化，其是在物空间的入射角的函数(或等效 地是光瞳中的径向位置的函数)。在这种配置中，有必要将两种振动分量区分开来，以便在 后续的信号校正时合适地加以考虑。在一些实施例中，条纹载波频率的变化能够用在以下情形，其中在PUPS模式的 FOV中，在零OPD位置的多个监测信号相位不同是小的。条纹载波频率随径向位置的变化在 PUPS模式的FOV中在零OPD位置的两侧都产生相位不同，提供精确地决定在高频和低频振 动的情况下的扫描增量的必要信息。普遍而言，本文讨论的扫描误差校正技术能与两种扫描方法以及传统的成像和光 瞳平面的成像相容，在数据处理上有些不同，特别是PUPS的操作模式。若以适于PUPS测量Lirmik物镜显微镜进行光程长度扫描(参考例如图10)，则对光瞳图像的所有像素而言，条 纹载波频率都是相同的。若以图7的Mirau物镜显微镜同时扫描测试物焦和0PD，则条纹载 波频率随着光瞳平面上距光轴的距离正比于cos( θ )增加而减少，其中θ为光线在物平面 上与光轴形成的角度。该频率变化的优点在于在零OPD位置，在PUPS模式的FOV中的相位 不同小。频率随径向位置的变化在零OPD位置的两侧在PUPS模式的FOV中产生相位不同， 提供精确地决定所有振动频率的扫描增量的必要信息。根据监测数据决定扫描位置普遍而言，目前已有多种方法能够根据监测数据来决定扫描位置。举例而言，若将 分析限制于扫描误差的低频来源，则施加传统的相移干涉测量(PSI)算法便足以估计在特 定的相机帧和特定的像素的监测信号的相位。举例而言，若相机帧之间的理论相移为η /2， 则一种已知的相移算法具有形式tan
= /^2" -(gl+g5)+2g3(!)这里，r为指定像素位置的矢量，并且...5为在数据获取扫描期间对于一系列 相机帧获得的在该像素的相应强度测量(请参考例如khwider等，1983 ；Encyclopedia of Optics, p. 2101，Table 2)。等式(1)理论上提供居间的帧而的相位Φ。作为另外一个 例子，由 Deck (L. Deck, "Vibration-resistant phase-shifting interferometry", App 1. Opt. 35,6655-6662(1996))以及 Olszak 和 Schmit (US 6, 624, 894)提出的 PSI 算法能够用 以决定扫描位置。然而，PSI算法仅适用于低频振动，因为该算法自身以与低相干信号相同 的方式对高频振动敏感。为了补偿高频振动以及低频振动，使用了测量在两个不同像素位置的最小值的相 位Φ (r)的方法。举例而言，当使用PSI算法的特定情况下(例如使用等式(1)等)，认为 在决定Φ (r)时的误差在Φ (r)频率的2倍是周期性的。因此，将两个或以上的正交(相 差90° )的相位作平均测量能够抵消有关于高频振动的误差。更一般地说，几种方法在PSI的背景下发展，根据干涉数据归纳地决定实际扫描 位置。普遍而言，若存在有效的一个范围的相位Φ (r)和/或频率，则这些方法是最有效地， 这例如可以通过利用多元件探测器来获取监测信号(例如，如在以上的实施例所描述的) 以及在多元件探测器的FOV中的干涉谱中引入一些相位不同(在所有监测频率具有相同频 率的情形)的特征来提供。举例而言，相位不同可以通过当系统以传统的成像模式操作时的测试物的自然高 度变化而引入。在另外一个例子中，相位不同可以通过在传统的成像模式中通过倾斜测试 物或参考物来引入干涉条纹而被引入。在PUPS模式下，在使用Mirau物镜等的系统中，该 系统几何结构在探测器的FOV中自然地引入一个范围的干涉条纹频率。下列讨论将提供一种使用一个范围的相位Φ (r)来决定扫描位置的示例性方法。 首先考虑一种PUPS-Lirmik系统(例如，如图10所示)，其中参考镜和物镜透镜作为刚体沿 着光轴一起移动以实现光程长度扫描，光瞳平面中不同点的镜面反射的光程差为z(t，r)， 其中t表示扫描期间的时间参数。该光程差是由理想扫描加上误差项所组成z(t, r) = Z0 (t, r)+ ε (t, r)(2)
其中、表示理想扫描且ε表示误差项或噪声项。干涉测量仪的相位为Φ( ,τ) = Φ0(γ)+2 π z(t, r)/A(3)其中为相位偏差，对于像素平面中不同点给出可能的相位差。第二光源的光 的波长为λ，并且假设λ与r无关。选择r的原点为光瞳平面中对应于光轴的点，并且θ (r)表示在光瞳平面上穿过 r的反射光线的物焦平面上的入射角，其应符合ΑΙΛ 正弦条件，即sin[ θ (r)] = κ |r|，对于某些常数 κ(4)如在Lirmik系统中当物和参考镜一起移动时，光程差的扫描将不取决于θ，由此 实现准直空间中的扫描。但是当物焦如Mirau系统中被扫描时，OPD取决于θ。因此，可以 得到两种限制情况z0(t,r)=、⑴，若扫描光程长度，则r无关(5)z0(t,r) = cos(6 (r))、(t，0)，若扫描焦点若扫描光程长度和焦点两者(这例如在Lirmik系统中是可能的)，则、为这些两 种类型的移动的线性和。如以上讨论的，在一些实施例中，扫描理论上是t的完美线性函数，当扫描开始 时，光瞳平面的所有点都具有相同的理论0PD，并且随着扫描进行，物或参考在理想上没有 任何倾斜。在这种情况下，可写Z0(t,0) = C + Z0t(6)其中c为常数且可随着扫描变化，并且之ο也是常数。作为r的函数的扫描则取决 于扫描的类型(等式(5))。普遍而言，误差项ε可取决于t和r两者。但是因为当扫描时该物被假设是刚体 而且没有任何旋转，所以误差可以更简单表示为ε (t, r) = ε p(t)+cos( θ (r)) ε f(t)(7)该表达式的第一项表示准直空间中的振动或扫描误差，而正比于cos( θ )的第二 项表示由焦点误差所造成的干涉测量仪的高数值孔径空间中的振动或扫描误差。假设ε 很小。在光瞳平面被第二探测器探测到的监测信号干涉强度与时间有关，并且也取决于 干涉测量仪中的相位差，如以下公式I (t，r) = [A(r)+dA(t，r)]cos[。(t，r)]+c(r)+dc(t，r) (8)A(r)表示在点r的干涉谱的平均振幅。dA(t，r)表示在点r的干涉谱振幅的平均 的波动。Φ (t,r)表示在r的相位，作为时间t的函数。c(r)表示干涉谱信号的平均偏差， 其通常与r相关。dc(t，r)表示该偏差的平均的波动。这典型地是时间的缓变函数。强度I(t，r)是以时间的离散集{tj和光瞳平面中点的离散集IrJ而被取样。理 想时间取样点是等距的，使得ti+1 =、+ δ t，其中 δ t 与 i 无关(9)对于一个点r而言，可以先将全部的时间集{tj视为一维阵列，然后作误差项 ερα)和￡f(t)的估计。如上所述，在高频振动的情况下，单一像素无法给出这些误差项 的可靠估计。但是，由于在不同点IrJ的多个这样的矢量，对于每一个这些误差项可以作出大量的估计。对一组测量求中位数得到最终估计，ep{t)=median{slp{t))(10)Sf (t)=median(slf (t))其中i表示对于点ri而言使用不同时间点所取的矢量进行的估计。使用IrJ何 点的选择某种程度上来说是任意的，主要考虑是所述点在起始阶段应有尽可能多的变化， 或者如果使用了焦点扫描，则其具有几个θ值。下列算法作用于单个矢量集{tj。第一步是精确计算矢量I (、，!·)的峰值。这需 要δ t足够小，使得在干涉信号的单一正弦波中的取样点数目的范围为每一个正弦波8 30个取样点。采用该精细的取样，可以对取样点进行内插，例如使用三次方样条(cubicspline),I Fine = spline (z，I, zfine)(11)根据矢量IFiM，可以计算信号的极值(最大值和最小值)，极值发生于相位为η/2的奇·倍处，peaks = peakf inder (Ipine)(12)使用这些峰值，可以估计所有下列的量C (t) +dc (t)、A+dA⑴，以及理想相位① ideal'Oideal为t的函数。可以通过将下列的函数形式拟合于峰值数据来找到Oideal φ Ideal (ti r) = OIdeal(t0，r) + (i-l) Δ CDldeal (r)(13)其中，^ΦΜβα1{γ)=2πζ0 /Λ对于光程长度扫描(14)ΑΦΙ βα1 (r)=2^rcos (<9(r)) Z0 从对于焦点扫描拟合计算导致找到起始相位。《-(、，r)的最佳值，使得在找到观测到的峰值的位置产生余弦函数的峰值。若之ο的值还无法精确得知，其也可以成为数据拟合算法的一部 分。拟合监测信号的其他方法来也是可能的。举例而言，另外一种求出峰值的方法是 估计相位的快速傅立叶转换手段(FFT)。然而，使用峰值的优点是不需要在整个扫描长度上 分隔取样周期，这当扫描焦平面时是个优点，因为对于PUPS分析而言，取样周期将在光瞳 平面中的逐环变化。下一步的计算是估计由不精确扫描所导致的Φ的误差。举例而言，这能够通过下 列反余弦函数来完成(这可以被理解为返回在0和π之间值) Φ = Φ-Φ ( 63 = sign (sinΦ Ideal) * (cos"1 ((I-c-dc) / (A+dA)) -Φ Ideal (15)该公式应被施加到该矢量的所有取样点。在估计(1Φ之后，计算误差项ε (t,r)就 容易了。对不同θ值处理多个这样的矢量提供足够的信息以区分误差项￡p(t)和￡f(t)。 举例而言，若在不同入射角分析η个监测信号，则对于每一个取样时间点t，所收集的信息 会产生η个方程ε ^t) = ε p(t)+cos( θ J ε f(t)M
权利要求
1.一种设备，包括宽带扫描干涉测量系统，包括干涉测量光学部件，用以结合来自测试物的测试光和来 自参考物的参考光，而在探测器中形成干涉图案，其中所述测试光和参考光来自一共用光 源，所述干涉测量系统还包括一扫描台，用以扫描从所述共用光源至所述探测器的、所述 测试光和参考光之间的光程差(OPD)，以及包括所述探测器的探测器系统，用以纪录一系列 的光程差增量的每一者的所述干涉图案，其中每一个所述光程差增量的频率定义一帧频；所述干涉测量光学部件还用以产生至少二个监测干涉测量信号，当扫描所述光程差 时，所述监测干涉测量信号的每一者表示所述光程差的变化，其中所述探测器系统还用以 纪录所述监测干涉测量信号；以及电子处理器，电性耦接于所述探测器系统和扫描台，用以对于大于所述帧频的频率的 所述光程差增量，决定所述光程差增量对扰动灵敏度的信息。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述扫描台用以在大于所述共用光源的相干长度的 范围中扫描所述光程差。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述扫描台通过改变所述干涉测量光学部件相对于 所述测试物的焦点来扫描所述光程差。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述扫描台用以在不改变所述干涉测量光学部件相 对于所述测试物的焦点的情况下来扫描所述光程差。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述扫描台通过改变与所述干涉测量光学部件有关 的所述参考物的位置来扫描所述光程差。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述干涉测量光学部件包括Mirau物镜。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述干涉测量光学部件包括Lirmik物镜。
8.如权利要求1所述的设备，其中所述干涉测量光学部件用以将所述测试物成像至所 述探测器。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述干涉测量光学部件定义一光瞳平面并且用以将 所述光瞳平面成像至所述探测器。
10.如权利要求9所述的设备，其中所述扫描台用以扫描所述光程差，其中所述光程差 随着所述光瞳平面中的位置变化，并且决定所述光程差增量的信息包括考虑所述干涉图案 的位置相关性。
11.如权利要求10所述的设备，其中所述扫描台用以在不改变所述干涉测量光学部件 相对于所述测试物的焦点的情况下来扫描所述光程差。
12.如权利要求1所述的设备，其中所述干涉测量光学部件包括一光学元件，用以从所 述干涉光学部件所提供的输出光中取得一监测光，其中所述输出光包括所述测试光和参考光。
13.如权利要求12所述的设备，其中所述光学元件是一分束器，用以导引所述输出光 的一部分至所述探测器以及导引所述输出光的另一部分至第二探测器以记录所述监测干涉测量信号。
14.如权利要求12所述的设备，其中所述光学元件是一频谱滤波器，用以导引所述输 出光的一部分至所述探测器系统，其中所述监测干涉测量信号是根据所述输出光的所述部分而被侦测。
15.如权利要求14所述的设备，其中所述部分是所述输出光的一单色光部分。
16.如权利要求12所述的设备，其中所述监测光是来自所述共用光源。
17.如权利要求16所述的设备，其中所述监测光对应于所述测试光和参考光的一频谱分量。
18.如权利要求12所述的设备，其中所述干涉图案对应于所述输出光的强度分布。
19.如权利要求12所述的设备，其中所述监测光来自不同于所述共用光源的第二光源。
20.如权利要求19所述的设备，其中所述监测光的相干长度大于所述共用光源的相干长度。
21.如权利要求1所述的设备，其中所述电子处理器通过将一相应的正弦函数与所述 至少二个监测干涉测量信号的每一者相匹配，用以决定所述光程差增量的信息。
22.如权利要求21所述的设备，其中所述监测干涉测量信号的每一者包括多个取样数 据点，所述取样数据点是在使用所述探测器扫描所述光程差时取得的，将所述正弦函数与 所述监测干涉测量信号相匹配包括内插对所述取样数据点作内插以提供内插信号。
23.如权利要求22所述的设备，其中将所述正弦函数与所述监测干涉测量信号相匹配 还包括根据所述内插信号将理论干涉相位与每一个所述干涉测量信号相关联。
24.如权利要求23所述的设备，其中决定所述光程差增量的信息还包括根据相应的所 述理论干涉相位来计算所述监测干涉测量信号的测量相位的偏移。
25.如权利要求1所述的设备，其中所述至少二监测干涉测量信号具有不同的干涉相位。
26.如权利要求1所述的设备，其中所述至少二监测干涉测量信号具有不同的频率。
27.如权利要求1所述的设备，其中所述探测器为多元件探测器。
28.如权利要求27所述的设备，其中所述多元件探测器包括用以纪录所述至少二监测 干涉测量信号的多个元件。
29.如权利要求1所述的设备，其中所述探测器系统包括与所述主探测器分隔的第二 探测器，所述第二探测器用以纪录所述至少二监测干涉测量信号。
30.如权利要求四所述的设备，其中所述第二探测器为多元件探测器，其每一个元件 用以纪录一相应的监测干涉测量信号。
31.如权利要求1所述的设备，其中所述电子处理器还用以根据一主干涉测量信号， 决定所述测试物的信息，所述主干涉测量信号相应于使用所述探测器所记录的所述干涉图 案。
32.如权利要求31所述的设备，决定所述信息包括根据所述光程差增量的信息来减少 信息的不确定性。
33.一种方法，包括提供一低相干干涉测量信号，所述低相干干涉测量信号使用一扫描干涉测量系统产 生，使用干涉测量光学部件，将来自测试物的测试光和来自参考物的参考光结合以在一探 测器上形成干涉图案，所述探测器用以纪录所述干涉图案，同时扫描所述测试光和参考光 之间的一光程差，对于一系列的光程差增量的每个，所述扫描干涉测量系统产生所述低相干干涉测量信号，每一个所述光程差增量的频率定义一帧频；提供至少二监测干涉测量信号，所述监测干涉测量信号的每一者皆使用所述干涉测量 光学部件所产生，当扫描所述光程差时，所述监测干涉测量信号的每一者表示所述光程差 的变化；以及根据所述监测干涉测量信号，用以对于以大于所述帧频的频率的光程差增量，决定所 述光程差增量对扰动灵敏度的信息。
34.一种工艺，用以制造一显示面板，包括提供所述显示面板的一元件；通过权利要求33的方法，决定所述元件的信息；以及使用所述元件来形成所述显示面板。
35.一种方法，包括提供一测试物的一或多个干涉测量信号，其中所述干涉测量信号相应于一序列的光程 差(OPD)数值，光程差值由于噪声而不是全部等间距的；提供未等间距的所述光程差值的序列的信息；将每一个所述干涉测量信号分解为多个基函数的贡献，每一个所述基函数相应于不同 的频率并且以未等间距的所述光程差值取样；以及将每一个所述基函数的所述贡献的信息用于每一个所述干涉测量信号，用以判断所述 测试物的信息。
36.如权利要求35所述的方法，其中所述将每一个所述干涉测量信号分解为所述基函 数的所述贡献包括所述基函数的每一者的振幅和相位对于每个干涉测量信号的信息。
37.如权利要求35所述的方法，其中每一个所述基函数是以未等间距的所述光程差值 取样的正弦基函数。
38.如权利要求35所述的方法，其中所述分解为一线性分解。
39.如权利要求35所述的方法，其中所述一或多个干涉测量信号包括相应于所述测试 物的不同位置的多个干涉测量信号。
40.如权利要求35所述的方法，其中所述一或多个干涉测量信号包括相应于一物镜的 光瞳平面的不同位置的多个干涉测量信号，所述物镜用以照射所述测试物以产生所述干涉测量信号。
41.如权利要求40所述的方法，其中每一个所述干涉测量信号被分解为相同的所述多 个基函数的贡献。
42.如权利要求35所述的方法，其中对于每一个不同的所述光程差值而言，每一个干 涉测量信号对应于多个干涉强度值，所述干涉强度值是当来自所述测试物的测试光和参考 光在一探测器上结合时所测量的，其中测试光和参考光来自一共用光源，并且所述光程差 是从所述共用光源至所述探测器的、所述测试光和参考光之间的光程差。
43.如权利要求35所述的方法，其中所述多个基函数包括非正交的基函数。
44.如权利要求43所述的方法，其中所述多个基函数包括线性独立的基函数。
45.如权利要求35所述的方法，其中分解所述干涉测量信号的步骤包括形成一矩阵， 所述矩阵的每一行相应于一基函数；求出所述矩阵的逆矩阵；以及将所述逆矩阵用于每一 个干涉测量信号。
46.如权利要求45所述的方法，其中每一个基函数的矩阵的单元数目大于基函数的数目。
47.如权利要求35所述的方法，其中对于每一个不同的所述光程差值而言，每一个所 述干涉测量信号对应于多个干涉强度值，所述干涉强度值是当来自所述测试物的测试光和 参考光在一探测器上结合时所测量的，其中测试光和参考光来自一共用光源，并且每一个 基函数考虑测量后的所述干涉强度值相对于理论值之间的变化，所述理论值相应于没有误 差的干涉测量信号。
48.如权利要求47所述的方法，其中所述变化起因于所述光源的强度水平的变化。
49.如权利要求47所述的方法，其中所述变化起因于所述探测器的有限帧积分时间。
50.如权利要求35所述的方法，其中提供未等间距的所述光程差值的序列的信息包括 产生表示所述光程差的变化的至少一监测信号，相应于所述光程差值的序列的所述监测信 号被获得时，产生所述监测信号。
51.如权利要求50所述的方法，其中未等间距的所述光程差值的序列的信息包括产生 多个监测信号。
52.如权利要求51所述的方法，其中所述监测干涉测量信号是使用相同的所述干涉测 量光学部件所产生的，所述干涉测量光学部件用以产生对应于所述光程差值的序列的所述 干涉测量信号。
53.如权利要求35所述的方法，其中使用所述信息包括根据所述多个基函数的每一个 对每一个所述干涉测量信号的贡献的信息来产生校正后的干涉测量信号，以及根据所述校 正后的干涉测量信号来决定所述测试物的信息。
54.如权利要求35所述的方法，其中所述未等间距的所述光程差值的序列的信息使用 传感器产生，所述探测器选自于由位移测量干涉测量仪、加速度计、接触探针、电容计、气压 计以及光学编码器所构成的组。
55.一种工艺，用以制造一显示面板，包括 提供所述显示面板的一元件；使用权利要求35的方法，决定所述元件的信息，其中所述元件相应于所述测试物；以及使用所述元件来形成所述显示面板。
56.如权利要求55所述的工艺，其中所述元件包括以一间隙相互间隔的一对基板，且 所述信息包括所述间隙的信息，并且形成所述显示面板的步骤包括根据所述信息调整所述 间隙。
57.如权利要求55所述的工艺，其中所述元件包括一基板以及所述基板上的一抗蚀剂 层，并且所述信息包括所述抗蚀剂层的厚度。
58.如权利要求55所述的工艺，其中所述元件包括一基板，所述基板包括多个间隔物， 并且所述信息包括所述间隔物的信息。
59.如权利要求58所述的工艺，其中形成所述显示面板的包括根据所述信息修正所述 间隔物。
60.一种设备，包括干涉测量系统，包括干涉测量光学部件，用以结合来自测试物的测试光和来自参考物的参考光，而在探测器上形成干涉图案，其中所述测试光和参考光来自一共用光源，所述干涉测量系统还包括一扫描台，用以扫描从所述共用光源至所述探测器的、所述 测试光和参考光之间的光程差(OPD)，以及包括所述探测器的探测器系统，用以纪录一系列 的光程差值的每一者的干涉图案，由此提供一或多个干涉测量信号；以及电子处理器，耦接于所述探测器系统，根据所述一或多个干涉测量信号来决定所述测 试物的信息，其中所述一系列的光程差值是由于噪声而不是所有均被等间距，并且所述电子处理器 通过将每一个所述干涉测量信号分解为来自多个基函数的贡献来决定所述测试物的信息， 每一个所述基函数相应于不同的频率并且以未等间距的所述光程差值取样。
61.一种设备，包括扫描干涉测量系统，包括干涉测量光学部件，用以在照射角的一范围上导引测试光至 测试物，并且将从所述测试物反射回来的测试光与来自参考物的参考光结合，用以在多元 件探测器上形成干涉图案，其中所述测试光和参考光来自一共用光源，并且所述干涉测量 光学部件将结合后的光的至少一部分导引至所述探测器，使得所述探测器的不同元件对应 于测试光在所述测试物上的不同照射角；所述干涉测量系统还包括一扫描台，用以扫描从所述共用光源至所述探测器的、所述 测试光和参考光之间的光程差(OPD)，以及包括所述探测器的探测器系统，用以纪录一系列 的光程差增量的每一者的干涉图案；所述干扫描干涉测量系统还用以产生至少一个监测干涉测量信号，当扫描所述光程差 时，所述监测干涉测量信号表示所述光程差的变化；以及电子处理器，电性耦接于所述探测器系统和扫描台，用以决定所述光程差增量对扰动 灵敏度的信息。
62.一种设备，包括干涉显微镜，包括物镜和相对于所述物镜可移动的台；传感器，用以从输入辐射导出第一波前和第二波前，并且结合所述第一和第二波前来 提供输出辐射，所述输出辐射包括所述第一和第二波前的路径之间的光程差的信息，所述 传感器包括设置于所述第一波前的路径中的反射元件，所述反射元件被安装于所述物镜或 所述台上；光纤波导，用以将所述输入辐射传送至所述传感器，或将所述输出辐射从所述传感器 传送至相应的探测器；以及电子控制器，用以根据所述传感器的信息来监测所述台相对于所述物镜的位移。
全文摘要
一种设备包括宽带扫描干涉测量系统，该系统包括光学部件，用以结合来自测试物的测试光和参考光，而在探测器上形成干涉图案。该设备还包括配置为扫描从共用光源至探测器的、所述测试光和参考光之间的光程差(OPD)的台，以及包括探测器的探测器系统，用以纪录一系列的光程差增量的每一者的干涉图案，每一个光程差增量的频率定义帧频。光学部件被配置以产生至少二个监测干涉测量信号，当扫描光程差时，干涉测量信号的每一者表示光程差的变化，探测器系统被配置以纪录监测干涉测量信号。该设备包括处理器，被配置以对于大于所述帧频的频率的OPD增量，决定所述光程差增量对扰动灵敏度的信息。
文档编号G01B9/02GK102057269SQ200980120703
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月23日 优先权日2008年11月26日
发明者彼得·德格鲁特, 泽维尔·科洛纳德莱加, 简·莱塞纳, 莱斯利·L·德克, 马克·戴维森 申请人:齐戈股份有限公司