一种用于沟槽宽度定值的边缘定位方法与流程
本发明涉及共焦显微测量技术中三维形貌基本几何参量表征技术领域，更具体的说是涉及一种用于沟槽宽度定值的边缘定位方法。
背景技术：
反射式共焦显微镜因具有三维非接触无损测量而被广泛应用到材料表面形貌测量、半导体加工线宽检测、注射成型的微流控芯片沟槽成型检测等领域，是测量和检测微结构三维形貌常用的重要工具。在实际测量中，微结构形貌测量结果与真实形貌存在差异，如沟槽类样品，在边缘等空间频率分布丰富的位置的形貌出现严重退化，导致无法准确对沟槽的边缘准确定位，从而导致无法准确给出沟槽宽度，因此寻找一种合理的边缘定位方法至关重要，有助于指导测试操作人员为测量用户提供更为准确合理的测量结果。
目前共焦显微技术中现有的边缘定位方法没有全面地考虑沟槽高度引入带来的影响，不仅需要考虑台阶边缘的遮挡影响，还需要考虑离焦沟槽表面光场在探测端的分布。目前，传统的边缘定位方法是在相干条件下，边缘在沟槽归一化强度响应曲线的1/4处；非相干条件下，台阶边缘在归一化台阶强度响应曲线的1/2处。但是该方法都不适用于反射式共焦显微三维测量中沟槽边缘定位，因为沟槽边缘的遮挡以及离焦光场的影响都不可忽略，高度信息的引入导致探测光针在靠近边缘位置时产生遮挡，改变了探测光针的形状，进而导致成像系统点扩散函数改变，成像系统不再是空间线性不变系统。
因此，如何提供一种用于沟槽宽度定值的边缘定位方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种用于沟槽宽度定值的边缘定位方法，同时考虑沟槽高度引入带来的边缘遮挡影响和沟槽底部准焦时沟槽上表面的离焦光场影响，为反射式共焦显微镜提供一种更加准确且合理的沟槽宽度定值方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于沟槽宽度定值的边缘定位方法，包括：
建立遮挡孔径点扩散函数，基于遮挡孔径点扩散函数建立边缘遮挡共焦成像模型；
利用边缘遮挡共焦成像模型计算理想沟槽强度像，并对其进行归一化处理，获得理想沟槽归一化强度像；
提取理想沟槽归一化强度像复振幅的轮廓线，找到沟槽边缘与归一化强度像交点的强度值inor；
从实际测量三维数据中提取沟槽下表面轴向包络曲线，通过质心法确定沟槽下表面准焦位置，根据准焦位置提取出沟槽下表面准焦图像并归一化，得到实际测量的沟槽归一化强度像；
寻找实际测量获得的沟槽归一化强度像中强度值为inor的坐标点，该点对应的横向位置即为实际测量中沟槽边缘位置，进而可以确定沟槽宽度。
优选的，所述遮挡孔径点扩散函数是一个随沟槽边缘与光学系统光轴相对位置关系改变的点扩散函数。
优选的，边缘遮挡共焦成像模型是一种基于沟槽底部聚焦成像计算的模型。
优选的，所述理想沟槽强度像的光场是两部分光场叠加获得的，一是基于遮挡孔径点扩散函数计算沟槽下表面在探测像面的光场分布，二是基于三维离焦点扩散函数计算沟槽上表面在探测像面的光场分布。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种用于沟槽宽度定值的边缘定位方法，同时考虑边缘遮挡影响和沟槽底部准焦时沟槽上表面的离焦光场影响，基于遮挡孔径点扩散函数和三维离焦点扩散函数建立沟槽下表面准焦成像模型，确定沟槽边缘与沟槽归一化强度像交点位置的归一化光强，通过结合这个归一化强度值和实际测量获得的沟槽归一化强度像来确定实际测量中沟槽边缘位置，从而获得沟槽宽度，为共焦显微镜提供一种更加准确且合理的沟槽宽度定值方法，有助于指导测试人员正确给出沟槽宽度的测试结果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种用于沟槽宽度定值的边缘定位方法的流程图；
图2为本发明提供的沟槽边缘映射到光瞳坐标系下的关系示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例公开了一种新的边缘定位方法，用于共焦显微镜三维测量中沟槽宽度定值，请参见附图1和附图2，具体包括如下步骤：
建立遮挡孔径点扩散函数，基于遮挡孔径点扩散函数建立边缘遮挡共焦成像模型；
其中，p(ξ,η)是光瞳函数，a是光瞳半径，k是波矢量，d1是成像距离，x-b是沟槽边缘横坐标映射到光瞳坐标系下的坐标值，x-b跟沟槽高度h、成像物镜数值孔径na以及光瞳半径a有关，如式：
利用边缘遮挡共焦成像模型计算理想沟槽强度像，并对其进行归一化处理，获得沟槽归一化强度像；
提取理想沟槽归一化强度像复振幅的轮廓线，找到沟槽边缘与归一化强度像交点的强度值inor；
从实际测量三维数据中提取沟槽下表面轴向包络曲线，通过质心法确定沟槽下表面准焦位置，根据准焦位置提取出沟槽下表面准焦图像并归一化，得到实际测量的沟槽归一化强度像；
寻找实际测量获得的沟槽归一化强度像中强度值为inor的坐标点，该点对应的横向位置即为实际测量中沟槽边缘位置，进而可以确定沟槽宽度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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