專利名稱：表面成型設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面成型設(shè)備，具體來講涉及使用干涉測量技術(shù)來確定表面輪廓數(shù)據(jù)的表面成型設(shè)備。
如Byron S.Lee以及Timothy C Strand于1990年9月10日，刊登于Applied Optics Volume 29的第26期、第3784到3788頁、題目為“Profilometry with a Coherence scanning Microscope”的論文中論述的那樣，隨著制造容許公差的降低，對用于改善橫向以及垂直分辨率的光學(xué)計量技術(shù)需要進一步的提高。常規(guī)的單色干涉測量表面成型設(shè)備在納米尺度范圍提供優(yōu)良的垂直分辨率，但是相位混淆使測量范圍限制在少于2π的相位移位。已經(jīng)提出了多種技術(shù)來擴展此測量范圍，例如包括相位展開、外差干涉測量學(xué)以及多波長干涉測量學(xué)。然而，如果不允許出現(xiàn)相位混淆誤差的話，那么相位展開通常需要平滑連續(xù)測量表面。外差干涉測量學(xué)涉及以兩個獨立頻率的混合光束，并且使用作為結(jié)果產(chǎn)生的差頻用于干涉測量學(xué)測量。外差干涉測量學(xué)具有基于差頻波長的非模糊測距范圍，因此該范圍受制于所使用的兩個頻率所能接近的程度。多波長干涉測量學(xué)使用不同的波長產(chǎn)生至少兩個不同的干涉測量輪廓，并且此外，非模糊測距范圍也取決于所使用的至少兩個波長之間的頻率差值的波長。
正如Lee和Strand在論文中論述的那樣，可以通過利用相干掃描或者寬帶掃描干涉測量學(xué)來解決這些問題，其可以很容易提供好于幾百微米的實際測量范圍。
相干掃描或者寬帶掃描干涉測量學(xué)使用諸如邁克爾遜干涉儀的標準干涉儀以及諸如石英鹵燈的寬帶立體非相干光源。通常，但并非必須，寬帶光源采用白光光源。將待確定輪廓的樣品表面之一以及干涉儀的參考鏡相對于彼此移動，其中所述干涉儀的參考鏡沿掃描路徑相對于另一個移動，以便改變相對路徑長度，并且諸如CCD攝像機的二維圖像傳感器用于感測由此形成的干涉圖案，所述干涉圖案隨著樣品表面和參考鏡相向移動而改變。
每個傳感元件或者圖像象素傳感器，感測相應(yīng)區(qū)域的干涉圖案部分、或者樣品表面的表面象素，因為樣品表面和參考鏡相對于彼此移動，故而傳感元素接收到的量或者光強將依照干涉條紋的變化而改變。從樣品表面區(qū)域接收的光強，根據(jù)從參考鏡到傳感表面的光路之間的路徑長度差依照振幅來增減，并且在零程差的位置處將具有相干峰值或者極值(最大或者最小振幅)。表面的不同區(qū)域具有不同相對高度，那么那些不同的區(qū)域沿所述掃描路徑在不同的位置將具有相干峰值。據(jù)此，相干峰值的相對位置可用于提供表面輪廓數(shù)據(jù)，也就是表示樣品表面不同區(qū)域的相對高度的數(shù)據(jù)。
在一方面中，本發(fā)明提供了一種表面成型設(shè)備，具有寬帶掃描干涉儀和數(shù)據(jù)處理器，用于探頭掃過時的樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋中定位相干峰值，當接收到那些區(qū)域時，將表示那些區(qū)域干涉條紋的至少一些信號集乘以相關(guān)函數(shù)，以便產(chǎn)生用于那些區(qū)域的一組相關(guān)信號，然后識別在那些區(qū)域的相關(guān)信號中具有最高峰值的那些區(qū)域的干涉條紋中的相干峰值。
在一方面中，本發(fā)明提供了一種表面成型設(shè)備，具有寬帶掃描干涉儀和數(shù)據(jù)處理器，用于在樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋中定位相干峰值，當接收表示干涉條紋的信號時、確定探頭掃過時可能包含相干峰值的信號子集，并且隨后將相關(guān)函數(shù)應(yīng)用于所述信號子集，以便產(chǎn)生一組相關(guān)信號，并且使用所述相關(guān)信號來識別相干峰值。
在一實施例中，所述相關(guān)函數(shù)包括兩個參考波分組，它們均具有振幅和相位變化。在一個實施例中，將所述參考波分組表示為由余弦和正弦波調(diào)制的高斯包絡(luò)線。
在一個實施例中，將兩個參考波分組存為陣列對。
在一個實施例中，相關(guān)信號集中峰值的位置，代表該表面區(qū)域的表面高度。通過將高斯曲線擬合相關(guān)信號集，就可以找到峰值。
如上所述，相關(guān)信號集中峰值的位置，代表該表面區(qū)域的表面高度。在另一個實施例中或者另外地，相關(guān)信號中的相位數(shù)據(jù)、也就是相關(guān)相位，用于確定預(yù)定的相關(guān)相位的位置，例如零相關(guān)相位，其用于確定高度數(shù)據(jù)。
在另一方面中，本發(fā)明提供了一種表面成型設(shè)備，其包括寬帶掃描干涉儀，具有控制裝置，用于依照從移動裝置獲得的位置數(shù)據(jù)來控制干涉儀的傳感裝置的觸發(fā)，所述移動裝置作用于樣品表面和干涉儀參考表面之間的相對移動，以便以依照位置數(shù)據(jù)確定的間隔來感測干涉圖案。在該情況下，移動裝置實現(xiàn)連續(xù)移動。作為選擇，也可以實現(xiàn)階躍移動。
在另一方面中，本發(fā)明提供了一種表面成型設(shè)備，具有寬帶掃描干涉儀，具有傳感裝置，包括設(shè)置為從大于感興趣的樣品表面區(qū)域的區(qū)域接收光線的感測象素的2D陣列，以及包括控制裝置，用于通過將兩個或更多相鄰象素感測的信號組合為至少一個來處理所述信號，并且只選擇感測象素的子集來使用。在不需要變焦透鏡或者提供額外透鏡的情況下，這能夠覆蓋從最大視場到最大橫向分辨率的范圍，以便放大或者縮小所述圖像。
在另一實施例中，本發(fā)明提供了一種表面成型設(shè)備，具有寬帶掃描干涉儀和基準提供裝置，用于將樣品表面一個區(qū)域獲得的高度和斜度數(shù)據(jù)與樣品表面另一區(qū)域獲得的高度和斜度相關(guān)，以便能夠經(jīng)由大于所述區(qū)域的樣品表面區(qū)域來獲得表面輪廓數(shù)據(jù)，其中所述區(qū)域可以通過干涉儀的傳感裝置合并從對樣品表面不同區(qū)域的表面輪廓測量獲得的表面輪廓數(shù)據(jù)來成像。
現(xiàn)在將參照附圖、通過舉例來描述本發(fā)明的實施例，其中

圖1示出了使用相干掃描或者寬帶掃描干涉儀的表面成型設(shè)備的示意性框圖；圖2示出了相對于位置Z的亮度圖表，以舉例說明相干峰值或者干擾區(qū)周圍的樣品表面區(qū)域的干涉條紋；圖3示出了表面成型設(shè)備的功能框圖；圖4示出了圖3中所示但去除了控制設(shè)備的表面成型設(shè)備的簡化的側(cè)視圖、局部剖面圖；圖5示出了被配置為提供圖3中所示控制設(shè)備的計算設(shè)備的功能框圖；圖6示出了可以用于表面成型設(shè)備的干涉儀的一個例子的圖表；圖6a示出了可以用于表面成型設(shè)備的干涉儀的另一例子的圖表；圖6b示出了適合用于圖6a的干涉儀系統(tǒng)的寬帶源的示意性透視圖；圖6c依照分解部分示出了圖6b中所示寬帶源的示意性透視圖，以便舉例說明其構(gòu)成部件；
圖7示出了圖3中所示數(shù)據(jù)處理器的一個例子的功能框圖；圖8示出了由干涉儀的圖像傳感器提供的數(shù)據(jù)幀的略圖；圖9示出了由圖7中所示鑒別器的一個例子執(zhí)行的步驟的流程圖；圖10a和10d示出了用于舉例說明由圖7中所示峰值探測器執(zhí)行的步驟的流程圖；圖11示出了用于舉例說明由圖7中所示的鑒別器進一步執(zhí)行的流程圖；圖12示出了由圖7中所示相關(guān)器使用的相關(guān)函數(shù)的圖解表示法；圖13示出了圖7中所示相關(guān)器的功能框圖；圖14示出了由圖7中所示表面形貌確定器執(zhí)行的步驟的流程圖；圖15示出了用于舉例說明由圖7中所示的表面形貌確定器進一步執(zhí)行的流程圖；圖16示出了由圖7中所示供數(shù)據(jù)處理器之用的鑒別器的另一例子執(zhí)行的操作流程圖；圖16a示出了舉例說明使用參照圖16描述的鑒別器獲得的結(jié)果的圖表；圖17a示出了圖3中所示數(shù)據(jù)處理器的另一例子的功能框圖；圖17b示出了用于解釋圖17a中所示相關(guān)緩沖器的結(jié)構(gòu)的圖表；圖18a到18f示出了用于解釋圖17a中所示相關(guān)器操作的相關(guān)緩沖器的部分的圖表；圖18g示出了圖17a中所示相關(guān)緩沖器狀態(tài)存儲器的一部分的圖示；圖19a和19f示出了用于舉例說明由圖17a中所示峰值探測器執(zhí)行的步驟的流程圖；圖20a和20b示出了舉例說明使用圖7中所示數(shù)據(jù)處理器獲得的結(jié)果的圖表，以及圖20a示出了確定相干峰值的Z位置，而圖20b示出了確定零相關(guān)相位的Z位置；圖20c和20d示出了舉例說明使用圖17a和17b中所示數(shù)據(jù)處理器獲得的結(jié)果的圖表，并且20c示出了確定相干峰值的Z位置，而20d示出了確定零相關(guān)相位的Z位置；和圖20e和20f示出了表示100納米光柵確定的表面圖，其中圖20e示出了將表面高度確定為相干峰值位置時獲得的結(jié)果，而圖20f示出了將表面高度確定為零相關(guān)相位位置時獲得的結(jié)果。
現(xiàn)在參照附圖，首先參照圖1和2來描述使用寬帶掃描或者相關(guān)掃描干涉測量技術(shù)(干涉測量學(xué))的表面輪廓或者形貌確定的基本原理。
圖1示出了表面成型設(shè)備1的簡略框圖，其具有寬帶或者相干掃描干涉儀系統(tǒng)2以及數(shù)據(jù)處理和控制設(shè)備3。
所述寬帶掃描干涉儀系統(tǒng)2是基于常規(guī)的干涉儀之上的，但是如同介紹時論述的那樣，而不具有單色立體相干光源，所述寬帶掃描干涉儀系統(tǒng)2具有寬帶源4，其例如可以是白光光源，諸如與穩(wěn)定直流電源耦合的石英鹵燈，所述寬帶源4具有以用戶可旋轉(zhuǎn)旋鈕的形式提供的光強輸出用戶控制器400。
所述寬帶源4提供寬帶光L，所述寬帶光L由分光鏡(在圖1中作為單光束分離棱鏡示出)5分解為第一光束以及第二光束，所述第一光束沿參考路徑RP朝向參考鏡6，而第二光束沿采樣路徑SP朝向安裝在樣品支撐臺9上的樣品8的表面7。從參考鏡6反射的光線沿參考路徑RP返回到分光鏡5，其中它干涉了沿采樣路徑SP從樣品表面7反射回的光線。提供了聚焦元件10a來將干涉區(qū)域圖像聚焦到檢測器10上。
通常，干涉儀例如具有Mirau，Michelson或者Linnik結(jié)構(gòu)。
依照此實施例，如圖1所示，檢測器10具有圖像傳感元素SE的2D(二維)陣列SA。所述陣列反映落于檢測器10視場的樣品表面7的區(qū)域。檢測器10的2D傳感陣列的每個傳感元素檢測落入該元件的接受光錐的干涉圖案部分，并且由樣品表面7區(qū)域的相應(yīng)表面區(qū)域或者象素引起，其目的是將所述表面的成像區(qū)域視為表面區(qū)域或者象素的2D陣列。在此例子中，檢測器10是CCD(電荷耦合器件)數(shù)字照相機，例如Vosskühler GmbHCCD 1300 CCD數(shù)字照相機。
提供了運動控制器11來實現(xiàn)樣品表面7和參考鏡6之間的相對移動，以便改變從參考鏡6反射的光線和從樣品表面7反射的光線在行程長度方面的差值。如圖1所示，將運動控制器11設(shè)置為沿參考路徑RP移動參考鏡6。這對應(yīng)于在圖1中所示的Z方向中沿掃描路徑移動樣品表面7。
將檢測器10設(shè)置為當移動參考鏡6時、以一定間隔獲取或者感測光強(即干涉圖案)。在此例子中，所述檢測器對應(yīng)于參考鏡6的移動每隔75nm獲取或者感測光強。檢測器10在每個間隔處獲得表示檢測器10的視場區(qū)域的輻射圖案的2D圖像或者幀數(shù)據(jù)。
2D傳感陣列的一個傳感元件感測的光照亮度(也就是由從該傳感元素上成像的樣品表面7的相應(yīng)區(qū)域或者表面象素反射的光線提供的部分干涉圖案)，隨參考鏡6的移動而改變的路徑長度差的改變而改變，由此產(chǎn)生了一系列條紋，其在沿對應(yīng)于零路徑長度差的掃描路徑的位置處具有相干峰值。圖2示出了相對于位置Z的光強圖表，以便舉例說明隨著參考鏡6和樣品表面7的相對位置的改變，檢測器10的2D傳感陣列的傳感元素感測到的光強方面的改變(以及由此產(chǎn)生的干涉條紋區(qū)域)。強度分布的包絡(luò)線是寬帶源中空間頻率的光譜分布的傅里葉變換。
如表面測量學(xué)領(lǐng)域眾所周知的那樣，盡管表面7可以是名義上的平面，但是所述表面可以具有某些表面形式以及表面粗略度，以致表面的不同區(qū)域或者表面象素具有不同高度。在沿掃描路徑的位置或者點處，相干峰值因為表面象素的不同高度而出現(xiàn)不同。據(jù)此，通過啟動測量操作可以確定檢測器10成像的表面區(qū)域的表面輪廓或者形貌，在所述測量操作期間，運動控制器11引發(fā)沿掃描路徑的有效移動，檢測器10以一定間隔獲取圖像，并且隨后通過分析所述結(jié)果來為檢測器10成像的每個表面區(qū)域或者象素確定相干峰值。通常，為了提供足夠的數(shù)據(jù)進行分析，掃描路徑將擴展到實際測量路徑以外，也就是說所述掃描路徑包括上升和下降區(qū)域，由此可以獲得數(shù)據(jù)以供分析實際測量路徑的數(shù)據(jù)之用。
所述數(shù)據(jù)處理和控制設(shè)備3具有控制設(shè)備30，用于控制干涉儀系統(tǒng)2的操作；數(shù)據(jù)處理器32，用于在控制設(shè)備30的控制下處理從干涉儀系統(tǒng)2接收的數(shù)據(jù)；以及用戶接口，包括用戶輸入31以及用戶輸出36，以便能夠使用戶或者操作者控制所述控制設(shè)備的操作(并且由此控制表面成型設(shè)備)并且能夠使用戶或者操作者具有數(shù)據(jù)輸出，所述數(shù)據(jù)輸出表示數(shù)據(jù)處理器32對測量操作期間獲得數(shù)據(jù)的處理的結(jié)果，并且其還能夠使諸如錯誤消息的消息傳達給用戶。在圖1所示的例子中，所述用戶輸入31包括鍵盤31a和諸如鼠標的指示裝置31b，同時所述用戶輸出裝置36包括顯示器36a。
所述數(shù)據(jù)處理器32被設(shè)置為處理由檢測器10提供的數(shù)據(jù)，以便確定檢測器10成像的表面區(qū)域的表面輪廓或者表面排字式樣，這是通過以下方式實現(xiàn)的，即為檢測器10成像的表面區(qū)域中的每個表面象素沿掃描路徑確定一位置，在所述位置處，出現(xiàn)相干峰值或者與所述相干峰值具有預(yù)定關(guān)系的位置(例如從實際峰值下降一半的相干峰值曲線的位置)。
現(xiàn)在將參照圖3到7b詳細說明表面成型設(shè)備的一個例子，其中所述干涉儀具有Mirau結(jié)構(gòu)，并且所參照的附圖中，圖3示出了表面成型設(shè)備的總體功能框圖。圖4示出了所述設(shè)備的簡化側(cè)面示意圖。圖5示出了適用于提供數(shù)據(jù)處理和控制設(shè)備3的計算設(shè)備的框圖，圖6示出了部分寬帶掃描干涉儀系統(tǒng)2的更加詳細的圖，而圖7a和7b示出了適用于干涉儀系統(tǒng)2的寬帶光源的例子。
首先參照圖3，寬帶掃描干涉儀系統(tǒng)2的干涉儀I具有寬帶源4，通常包括石英鹵燈，其經(jīng)由分光鏡12將寬帶光L引向物鏡組件13，除物鏡14之外，所述物鏡組件13還包括分光鏡5和參考鏡6。所述分光鏡5將分光鏡12提供的光束分解為第一參考光束和第二采樣光束，所述第一參考光束的方向沿參考路徑HP，第二采樣光束的方向沿采樣路徑SP從干涉儀I朝向安裝在樣品支撐臺9上的樣品8的表面7。
物鏡組件13和參考鏡6可以在控制設(shè)備30的伺服/驅(qū)動電路15e的控制下、由Z方向移動器15沿Z方向移動，在此例子中，所述Z方向移動器可以是壓電移動器。樣品支撐臺9可以分別由X移動器16和Y移動器17沿X和Y軸方向移動，以便能夠?qū)悠繁砻?的不同領(lǐng)域納入檢測器10的視場。
圖6示出了部分干涉儀系統(tǒng)的圖表，以便舉例說明寬帶掃描干涉儀I的更詳細的一個結(jié)構(gòu)。在此例子中，寬帶源4包括石英鹵投射器燈泡4a(具有相關(guān)聯(lián)的反射鏡4′a)，其與光纖電纜4b光學(xué)耦合，其中光線從光纖電纜4b經(jīng)由漫射器4c、可變?yōu)V波器4d、擋板4e、透鏡4f、場闌4g和視準透鏡4h透射，以便提供出射光束L。
濾波器4d可以是中性密度濾波器或者通帶濾波器，被設(shè)計成能限制寬帶源4發(fā)射的光線的波長范圍，諸如設(shè)計成能通過具有氦氖激光器譜線波長的氦氖激光器線路濾波器。
通常，光纖電纜4b有幾英尺長，在該情況下大約有4英尺(大約1200mm)，這允許投射器燈泡4a設(shè)置在獨立的外殼4′中，以便必要時易于更換燈泡，并且更重要的是使燈泡4a提供的熱源遠離干涉儀剩余部分。
將從寬帶光源出射的光束L提供給分光鏡12，在該情況下，其包括與入射光束45設(shè)置的反光鏡12a，以及包括分束棱鏡12b，所述光線經(jīng)由分束棱鏡12b引向物鏡組件13。反光鏡12a可以由直角棱鏡代替。分光鏡把返回到分光鏡12b的光線朝向檢測器反射，并且由透鏡10a聚焦到檢測器10上。
將物鏡組件13安裝在物鏡支架38上，所述物鏡支架38由并行韌帶39和40耦合到Z移動器外殼15上，所述Z移動器外殼15安裝在干涉儀外殼2a上。在該情況下，所述Z移動器包括壓電元件(PIEZO)15b，其經(jīng)由聯(lián)桿裝置15c和支架15d耦合到其中一個并行韌帶39，以致當伺服/驅(qū)動電路15e將電壓施加到壓電元件時，壓電元件改變形狀，令韌帶15c和支架15d推動韌帶39向上或者向下移動，以便令物鏡組件13(以及參考鏡6)沿掃描路徑移動，同時由施加到壓電元件15b的電壓來確定移動程度。
如圖3、4和6所示，寬帶掃描干涉儀系統(tǒng)2的干涉儀I的部件的大多數(shù)I(除在前的光源部件以及包括光纖電纜4b之外)都安裝在外殼2a內(nèi)，所述外殼2a經(jīng)由托架18安裝到Z軸基準列19。通過示出從外殼2a投射的寬帶源，在圖3中示出了這樣的實事，即在光纖電纜4b前的光源部件、包括光纖電纜4b置于外殼2a的外面。將托架18以可手動操作控制的形式、經(jīng)由諸如滾珠螺桿或者導(dǎo)螺桿驅(qū)動機制的驅(qū)動機制(未示出)耦合到粗略的Z定位器20，在此例子中，所述驅(qū)動機制可以是直流電動機，其能夠使托架18和干涉儀I沿Z方向在列19的上下移動，以便能夠使干涉儀移到不同的掃描起始位置。
在外殼2a內(nèi)提供了在光纖電纜4b后的寬帶源部件，所述外殼2a經(jīng)由托架18安裝到Z軸基準列19。所述光纖電纜4b允許寬帶源的其余部件提供于獨立的光源組件4′中，如圖4所示，其可以安裝在鄰近于其余設(shè)備的工作面WS上，以便使燈泡4a生成的熱量遠離干涉儀。
如圖4所示，支架102包括X和Y移動器16和17，并且支撐樣品支撐臺9。在此例子中，所述X和Y移動器16和17包括直流電動機，所述直流電動機通過適當?shù)某Ｒ?guī)驅(qū)動機制與樣品支撐臺9耦合，所述常規(guī)的驅(qū)動機制可以是諸如齒條齒輪或者滾珠螺桿驅(qū)動機制(未示出)。
如圖3和4所示，每個Z、X和Y移動器與相應(yīng)的位置傳感器15a、16a和17a相關(guān)聯(lián)，其中粗略的Z定位器20可以與粗略的Z定位器位置傳感器20a相關(guān)聯(lián)。所述控制設(shè)備30具有控制器21，用于控制干涉儀系統(tǒng)2的總體操作，并且與用戶輸入31、數(shù)據(jù)處理器32、用戶輸出31以及控制設(shè)備30的其他部件通信，在此例子中，所述控制設(shè)備30包括伺服驅(qū)動電路15e和x、y和z記錄器22、23和24，其均用于接收相應(yīng)位置傳感器15a、16a的輸出，并且包括觸發(fā)脈沖發(fā)生器60，用于響應(yīng)Z位置傳感器15a的輸出觸發(fā)檢測器10的操作以便以需要的間隔獲取圖像。如果提供的話，控制器21還接收來自于粗略的Z定位器位置傳感器20a的輸出。所述控制器21可以依照已知的方式進行編程，以便補償因物鏡組件13移動的輕微弧形屬性而在Z位置中產(chǎn)生的任何誤差。
在X或者Y移動器16或者17的情況下，其中移動器是電動機，相應(yīng)的位置傳感器可以是線性光柵編碼器。圖3中支撐臺9與X和Y位置傳感器16a和17a之間的虛線表明位置傳感器可以直接感測支撐臺9的移動，而不是通過從相應(yīng)電動機中獲得的信號來感測。如果Z移動器15是壓電移動器，那么所述位置傳感器15a例如可以是干涉測量系統(tǒng)，諸如光柵系統(tǒng)，或者LVDT，其提供表示物鏡組件13相對于干涉儀外殼2a的移動的信號。例如，物鏡組件13外殼可以支撐衍射光柵，并且條紋檢測干涉測量系統(tǒng)可以安裝在外殼2a內(nèi)，用于當物鏡組件13相對于外殼2a移動時，向Z記錄器24提供條紋的計數(shù)。作為另一個可能性，可以使用電容傳感器。作為進一步的可能性，可以使用邁克爾遜干涉儀(具有附于外殼13的角隅棱鏡)。
依照此實施例，分光鏡5可以是薄膜分光鏡，尤其是Herpin濾波器，或者是中性密度部分反射金屬濾波器，將其設(shè)計成能具有(基于所需要的帶寬和所期望的入射角)少于50％的反射率，目的是使反射光線所占的比例小于透射光。這可以有助于補償這樣的實事，因為表面粗略度或者Fresnel反射，樣品表面7的反射率將通常少于參考鏡6的反射率。就具有從大約1％到100％范圍的反射率的表面的信噪比而言，這種具有大約20％反射率的部分反射濾光器應(yīng)該提供優(yōu)良的方案，所述方案能夠使例如玻璃和金屬表面的表面形貌得到分析。
圖6a示出了部分干涉儀系統(tǒng)的圖表，以便更詳細地舉例說明寬帶掃描干涉儀I的另一個結(jié)構(gòu)。與圖6中所示結(jié)構(gòu)的不同之處在于投射器燈泡4a與強度控制器400a耦合，以便響應(yīng)用戶控制400的操作控制投射器燈泡4a的光強輸出；并且投射器燈泡4a與光纖電纜4b光學(xué)耦合，其中光線經(jīng)由非球面透鏡4f1、“熱反射鏡”4i(也就是被設(shè)計以便朝向光源反射回紅外輻射的薄膜電介質(zhì)濾波器并且遠離干涉儀的其余部件)、濾波器組件4d以及其他非球面透鏡4f透射，其中所述濾波器組件4d稍后將參照圖6b和6c作更詳細地描述，所述濾波器組件4d包括一組可交換的濾波器，所述可交換的濾波器包括中性密度濾波器和一個或多個帶通濾波器，將它們設(shè)計成能夠限制寬帶源發(fā)射的光線的波長范圍。
從光纖電纜4b出射的光束L經(jīng)由漫射器4c以及其他非球面透鏡4h提供給分光鏡12，在該情況下，分光鏡12包括分束棱鏡12b。
非球面透鏡4f1、4f2和4h用于圖6a中所示的例子，以提高視場。然而，如果沒有特別的要求，所述透鏡無須是非球面的。
在圖6a中所示例子中，分束棱鏡12b朝向物鏡組件13反射光。將返回到分束棱鏡12b的光線經(jīng)由分束棱鏡12b朝向檢測器10，并且由透鏡10a聚焦到檢測器10上。
圖6b和6c示出了舉例說明光源組件4′的一個例子的圖解透視圖。所述光源組件4′具有外殼401，包含燈泡4a、相關(guān)聯(lián)的反射鏡4′a以及驅(qū)動電路(未示出)，用于依照用戶對光源強度等級控制旋鈕400的操作來控制燈泡4a的輸出光強。
將支撐板403安裝在光源外殼401的出口孔上。支撐板403具有安裝套圈403a，用于接收透鏡框架404的環(huán)形耦合部件404a，其中所述透鏡框架404內(nèi)安裝有非球面透鏡4f1。
濾波器組件4d具有背板405，借助于連接螺釘406來固定到透鏡框架404的前端法蘭404b，以致濾波器窗口或者背板405的孔407與光源4a的光軸共軸。將熱反射鏡4i安裝在背板405背面中的鉆孔洞中(圖中不可見)。
從背板405的前表面405a沿軸向突出的圓凸408貫穿濾波器托盤或者轉(zhuǎn)盤410的軸孔411。
濾波器托盤410具有圓柱突出部410b，在此例子中，用于在軸孔411附近以同樣角度和間隔支撐四個濾波器410a，以便每個濾波器410a可以與濾波器孔或者窗口407對準并納入其中。在此例子中，所述四個濾波器包括中性密度濾波器、40納米帶通濾波器、10納米帶通濾波器以及1納米帶通濾波器。在此例子中，所述濾波器是HeNe(氦氖，Helium Neon)濾波器，也就是說，通帶的中心波長是633nm(納米)。如將要在下文描述的那樣，提供了后者非常有限的波長范圍的濾波器，以便易于聚焦干涉儀系統(tǒng)2。
濾波器組件的前板413支撐透鏡框架(未示出)，以便將透鏡4f2安裝在光軸上。將環(huán)形軸承412固定(例如膠合)到突出部410b的柱面上以及前板中的圓柱形洞(圖6c中不可見)上。將濾波器組件的前板413通過螺釘409固定到背板，所述螺釘409穿過圓凸408到前板413中，并且所述環(huán)形軸承412允許濾波器托盤或者轉(zhuǎn)盤410相對于前板和背板來旋轉(zhuǎn)。
盡管在圖6c中不可見，但是濾波器托盤410的背面支撐四個v形槽或者凹口，它們徑向地與每個濾波器對準。通過螺帽431固定的彈簧偏壓活塞430貫穿背板中的孔431，以便當與之對準時，偏壓到與v形槽或者凹口嚙合。所述濾波器托盤或者轉(zhuǎn)盤410由此具有四個分度位置，所述索引位置由v形槽以及彈簧偏壓活塞430限定。所述濾波器托盤或者轉(zhuǎn)盤410因此能相對于濾波器組件4d的前后板手動旋轉(zhuǎn)，以便使每個濾波器輪流與孔407對準。
為了幫助用戶旋轉(zhuǎn)濾波器托盤410以使濾波器與濾波器窗口或者孔407對準，濾波器托盤410的外環(huán)414具有相等角度間隔的切口部分416，用于在其間限定槽脊部分417(在此例子中是十二個)，其中每三個槽脊部分417a徑向地與相應(yīng)的濾波器410a對準，并且作為脊或者槽，以致用戶可以通過觸摸相應(yīng)于濾波器的槽脊部分來確定。
與不同濾波器410a徑向相鄰的槽脊417a可以分別地加以區(qū)分，例如，不同的槽脊可以具有不同數(shù)量的脊或槽，以便用戶可以憑感覺把不同的槽脊區(qū)分開，并且可以在不必查看濾波器組件的情況下選擇特定的濾波器。作為另一個可能性或者其他，不同的槽脊可以在視覺上加以區(qū)分，也就是說它們具有不同顏色。
濾波器組件的前板413的正面支撐耦合構(gòu)件419，所述耦合構(gòu)件419具有耦合孔，用于接收光纖4b的耦合部分420以及配合的艾倫內(nèi)六角螺栓432，并且所述耦合構(gòu)件具有用于在適當?shù)奈恢每煽康厝菁{光纖電纜耦合部分420的末端420a的孔。如圖6b所示，濾波器組件可以承載一個或多個標志(圖6b和6c中示出的是單個箭頭421)，以便能夠使用戶在視覺上確定哪個濾波器目前與濾波器孔或者窗口對準。
如上所述的光源組件4以及濾波器組件4d尤其能夠使用戶快速并且容易地從一個濾波器改變?yōu)榱硪粋€，以便例如將中性密度濾波器用于正規(guī)的相干或者寬帶掃描干涉測量法，而將40納米以及10納米帶通濾波器用于子奈奎斯特(sub-Nyquist)掃描，并且將非常窄帶寬的1納米濾波器用于聚焦，正如下文將描述的那樣，其中用戶不必訪問干涉儀系統(tǒng)的任何內(nèi)部元件。此外，濾波器組件4d的外圍表面能夠使用戶快速地在濾波器窗口或者孔407前面定位所需要的濾波器，而無須查看濾波器組件，因此用戶可以一邊全神貫注于正顯示給他或者她的圖像，一邊調(diào)節(jié)濾波器組件4d。
控制設(shè)備30可以通過編程計算設(shè)備、例如個人計算機來實現(xiàn)。圖5示出了這種計算設(shè)備的簡化框圖。如圖所示，所述計算設(shè)備具有處理器25，與存儲器26(ROM和/或RAM)、大容量存儲裝置27(諸如硬盤驅(qū)動器)、可移動式介質(zhì)驅(qū)動器(RMD)28、輸入和輸出(I/O)控制器37、用戶輸入31以及用戶輸出36相關(guān)聯(lián)，其中所述可移除的介質(zhì)驅(qū)動器用于接收諸如軟盤、只讀光盤、DVD等等的可移動式介質(zhì)(RM)29，所述輸入和輸出控制器用于連接將由控制設(shè)備控制的寬帶掃描干涉儀系統(tǒng)的部件(例如Z、X和Y移動器15到17，粗略的Z定位器20以及檢測器10)，以便使處理器25控制這些部件的操作，所述用戶輸入31在此例子中包括鍵盤31a和指示裝置31b，所述用戶輸出36在此例子中包括諸如CRT或者LCD，顯示器36a以及打印機36b。所述計算設(shè)備還可以包括通信接口(COMMS INT)199，諸如調(diào)制解調(diào)器或者網(wǎng)卡，用于使計算設(shè)備能經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與其他計算設(shè)備通信，所述網(wǎng)絡(luò)諸如局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、內(nèi)部網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)。在此例子中，將數(shù)據(jù)接收器33作為專用幀獲取電路板230而提供，并安裝在計算設(shè)備內(nèi)。
所述處理器25可以通過以下一種或多種方式編程為提供圖3中所示的控制設(shè)備30，所述方式為
1.通過在存儲器26的非易失性部分中、或者在大容量存儲裝置27上預(yù)先安裝程序指令以及所有關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)；2.通過下載來自可移動式介質(zhì)29的程序的指令以及所有關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，其中所述可移動式介質(zhì)29在可移動式介質(zhì)驅(qū)動器28內(nèi)接收；以及3.通過作為經(jīng)由通信接口199從另一臺計算設(shè)備提供的信號SG而下載的程序指令以及所有關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。
當通過提供給控制設(shè)備30的程序指令進行編程時，計算設(shè)備能夠依照用戶接收的指令來控制測量操作，并且通過檢測器10提供的作為結(jié)果產(chǎn)生的待分析的幀數(shù)據(jù)來確定在檢測器10 2D陣列上成像的表面區(qū)域的表面輪廓或者形貌。
圖7示出了數(shù)據(jù)處理器32的一個實施例的功能框圖。
如圖7所示，數(shù)據(jù)接收器33包括幀獲取器33a以及幀緩沖器33b，它們均由專用幀獲取電路板230(圖5)提供。所述幀緩沖器33b存儲從檢測器10接收到的數(shù)據(jù)幀，并且在此例子中，其具有足夠的容量來存儲待相關(guān)確定器34處理的所有幀的幀數(shù)據(jù)。
在此例子中，所述數(shù)據(jù)處理器具有并行處理部件34a，用于對圖像數(shù)據(jù)的幀的不同象素并行執(zhí)行處理操作，以及具有后續(xù)處理部件34b，用于對圖像數(shù)據(jù)幀的不同象素串行地或者順序地執(zhí)行處理操作。圖7中的寬箭頭表明并行處理，而單線寬箭頭表明串行處理。
所述并行處理部件34a包括相關(guān)確定器部件，特別是鑒別器42以及峰值探測器43，用于當檢測器10提供它們以便識別時，為每個表面象素并行監(jiān)控或者檢驗數(shù)據(jù)的輸入幀，該表面象素的強度數(shù)據(jù)部分很可能包含相干峰值。峰值探測器43為每個表面象素存儲識別可能的相干峰值數(shù)據(jù)區(qū)域的數(shù)據(jù)。
所述后續(xù)處理部件包括相關(guān)確定器的其余部分，也就是具有相關(guān)處理器45以及相關(guān)緩沖器46的相關(guān)器44以及形貌確定器35。
一旦已經(jīng)接收了測量操作的所有數(shù)據(jù)幀，將相關(guān)器44配置為當包括表面象素的可能相干峰值區(qū)域時、訪問由峰值探測器43標志的強度數(shù)據(jù)，以便對那些數(shù)據(jù)實施如下所述的相關(guān)過程，以便確定該表面象素的相干峰值的位置，然后為檢測器10成像的表面區(qū)域的其余表面象素中的每一個，重復(fù)所述處理。
將每個表面象素的相關(guān)過程結(jié)果提供給表面形貌或者輪廓確定器35，所述表面形貌或者輪廓確定器35用于使用相關(guān)器44獲得的結(jié)果來確定表面輪廓或者形貌，并且向用戶輸出31輸出表面形貌或者輪廓數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在將解釋在上文中參照圖3和7描述的具有數(shù)據(jù)處理器32的表面成型設(shè)備的操作，假定所述表面成型設(shè)備已經(jīng)通過對已知形式和/或粗略度的表面進行測量作了校準。
通常，操作者命令控制器21使寬帶掃描干涉儀系統(tǒng)2依照用戶選擇的掃描路徑長度以及檢測器10的圖像采集之間的掃描階躍或者間隔，執(zhí)行測量操作。當啟動測量操作時，控制器21命令Z移動器15以規(guī)定速度沿掃描路徑開始移動物鏡組件13(以及參考鏡6)，如預(yù)先編程的程序所確定的那樣，并且當觸發(fā)脈沖發(fā)生器60觸發(fā)時，檢測器10以預(yù)定間隔感測干涉圖案，并且向數(shù)據(jù)接收器33提供作為結(jié)果產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)，以便沿掃描路徑以所需間隔或者掃描階躍由幀獲取器33a獲取干涉圖案的圖像或者幀，并且將其與識別相應(yīng)掃描階躍或者間隔的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，并依照Z位置傳感器15a的輸出、根據(jù)Z記錄器24記錄的信號，將其存儲在幀緩沖器33b中，所述掃描階躍或者間隔是由控制器21確定的。
現(xiàn)在將借助于圖8到16更詳細地描述圖7中所示的數(shù)據(jù)處理器32的操作。
圖8示出了數(shù)據(jù)接收器33提供的數(shù)據(jù)連續(xù)幀的略圖。每個幀包括象素矩陣，其中每一象素對應(yīng)于被測表面的特定的不同表面象素。為了便于說明并簡化附圖，示出了象素P1到P9的3×3矩陣。然而，應(yīng)該理解的是，實際的象素數(shù)目將相當?shù)卮?。通常，所述檢測器10將具有傳感元素陣列，用于使感興趣區(qū)域(即數(shù)據(jù)處理器處理的樣品表面)能包括256×256傳感元素陣列、512×512或者1024×1024傳感元素陣列。
圖8中將第i個幀中的第k個象素的強度數(shù)據(jù)表示為IiPk，如圖所示，因此幀1中的象素P1的強度值是I1P1，而在第N個幀中的象素P1的強度值是INP1。
圖9示出了舉例說明鑒別器42操作的流程圖。
如步驟S1所示，當接收了數(shù)據(jù)幀F(xiàn)1、F2、F3等等時，鑒別器42對檢測器10成像的所有表面象素(圖8中的P1到P9)的強度值數(shù)據(jù)執(zhí)行并行處理操作。為了提高處理速度，當接收了幀時，所述鑒別器可以只審查每第N個幀。所述間隔取決于幀間隔(也就是圖像獲取之間間隔)以及平均波長，而在此例子中是2，因此當接收到幀時，鑒別器42每隔一幀進行審查，也就是說審查第一、第三、第五等等幀。
將對鑒別器執(zhí)行單個表面象素的過程進行描述。對其他表面象素，采取并行處理相同的過程。
所述鑒別器讀取每第N個幀的強度值(步驟S2)，和為了確定判別值Dn，在步驟S3，所述鑒別器確定一組強度值In-4、In-2、In、In+2、In+4的平均值，這些強度值包括最近讀取的強度值以及四個在最近讀取之前的強度值。然后在步驟S4，所述鑒別器計算該組強度值的偏差平方和，也就是Dn＝(In-4-Mn)2+(In-2-Mn)2+(In-Mn)2+(In+2-Mn)2+(In+4-Mn)2(1)并且將其作為判別值Dn傳送到峰值探測器。然后，在步驟S5，鑒別器將此判別值添加到判別值總和，由此累加判別值。然后在步驟S5a，所述鑒別器檢測是否已經(jīng)處理了最后的幀，如果沒有的話，每隔一強度值重復(fù)步驟S2到S5，以便確定下一組強度值、即強度值In-2、In、In+2、In+4、In+6的平均值，并且將那些強度值的偏差平方和提供給判別值Dn+2，并將其傳送到峰值探測器。重復(fù)此操作，直到象素的所有強度值處理完畢為止。
現(xiàn)在將參照圖10a到10d描述峰值探測器的操作。
峰值探測器具有包括當前狀態(tài)在內(nèi)的多個不同的狀態(tài)，并且在按照判別值的變化在不同狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。
在此例子中，峰值探測器43存在初始狀態(tài)，對應(yīng)于第一判別值，當所述判別值低于閾值時，存在的低級狀態(tài)，當判別值超過閾值時，存在已找到狀態(tài)，如果亮度級過高并因此使判別值超出范圍、也就是上述的最高可能性最大值時，存在飽和狀態(tài)，以及當判別值下降到初始值之后時，存在任意早期狀態(tài)。峰值探測器被配置為如果接收的判別值低于閾值，那么從初始狀態(tài)移動到低級狀態(tài)，如果判別值超過閾值，則從初始狀態(tài)移動到早期狀態(tài)，如果判別值高過閾值，那么從低級狀態(tài)移動到已找到狀態(tài)，如果判別值低于閾值，那么從早期狀態(tài)移動到低級狀態(tài)。
圖10a示出了舉例說明峰值探測器43執(zhí)行的步驟的高級流程圖。此外，如步驟S6所示，峰值探測器43對所有表面象素執(zhí)行并行處理操作。
在步驟S7，當峰值探測器接收來自鑒別器的第一判別值時，在步驟S8，峰值探測器43將狀態(tài)設(shè)置為初始，并且將當前判別值設(shè)置為最大值。在步驟S9，峰值探測器43比較當前判別值與閾值，并且如果判別值低于閾值，那么將狀態(tài)設(shè)置為低級，而如果判別值等于或者大于閾值，則設(shè)置為早期。在步驟S10，峰值探測器繼續(xù)依照設(shè)置的狀態(tài)對接收到的判別值進行監(jiān)控，直到檢驗完象素的所有判別值為止。
圖10b到10d示出了舉例說明峰值探測器分別在低級、已找到和早期狀態(tài)中執(zhí)行的操作的流程圖。
在圖10a中的步驟S9，如果峰值探測器進入低級狀態(tài)，那么在圖10b的步驟S11，當峰值探測器接收判別值時，在步驟S13，峰值探測器檢驗當前判別值是否大于存儲的最大值，倘若如此，在步驟S14，存儲當前值為最大值。在步驟S13之后(如果在步驟S13的回答為肯定，那么是步驟S14)，在步驟S16，峰值探測器檢驗判別值是否仍在閾值以下，倘若如此，返回到步驟S11。然而，如果判別值不再位于閾值以下，那么峰值探測器將狀態(tài)設(shè)置為已找到狀態(tài)，步驟S17。
圖10c示出了峰值探測器在已找到狀態(tài)中執(zhí)行的操作。由此，在步驟S20，當峰值探測器在已找到狀態(tài)中接收了判別值時，那么在步驟S23，峰值探測器檢驗當前判別值是否大于存儲的最大值，倘若如此，那么在步驟S24，將當前值存儲為新的最大值，并且存儲新的最大值的Z位置，且返回到步驟S20。如果在步驟S23回答是否，那么峰值探測器返回到步驟S11，而不把當前值存儲為新的最大值。
圖10d示出了由峰值探測器在早期狀態(tài)中執(zhí)行的步驟。由此，在步驟S27，當峰值探測器接收此狀態(tài)中的判別值時，那么它在步驟S28檢驗當前值是否大于最大值，倘若如此，那么在步驟S29存儲當前值為最大值，并且返回到步驟S27。然而，如果在步驟S28回答是否，那么在步驟S30，峰值探測器檢驗判別值是否低于閾值，倘若如此，在步驟S31，將狀態(tài)設(shè)置為低級。如果信號電平最初在閾值之上，那么早期狀態(tài)阻止峰值的尋找，直到強度值低于閾值之后。
在圖10a中的步驟S10，當已經(jīng)接收了最后的判別值時，峰值探測器將峰值設(shè)置為當前存儲的最大判別值，此外，通過將累加的判別值總數(shù)除以判別值數(shù)目來確定平均判別值。
然后，鑒別器對每個象素執(zhí)行測試，以便確定峰值尋找過程的結(jié)果是否可靠，或者對于峰值尋找過程來說信噪比是否過小以至于不可靠。對象素的測試以圖11中所示的流程圖說明。
由此在步驟S32，鑒別器確定最大判別值是否大于或等于平均判別值，其中平均判別值乘以閾值k，在該情況下，所述閾值k是10。如果回答為是，然后在步驟S33，鑒別器42將相關(guān)器44將處理的強度值范圍設(shè)置為強度值子集，并且在幀緩沖器中標記此數(shù)據(jù)，所述子集集中于，與最大判別值相對應(yīng)的幀。通常，所述范圍是相關(guān)器長度的三倍，不過這取決于掃描速度。然而，如果回答為否，也就是說鑒別器42沒有找到足夠的信號，那么在步驟S34，鑒別器42將相關(guān)器44待處理的強度值范圍設(shè)置為該象素存儲在幀緩沖器33b中的強度值的整個范圍。由此，如果信噪比足夠好，鑒別器就可以確保對于給定象素的峰值尋找過程的結(jié)果是完全可靠的，其中足夠好的信噪比可以有把握地認為峰值尋找過程已經(jīng)正確定位峰值。否則，將該象素的整體強度數(shù)據(jù)傳送到相關(guān)器。
當完成測量操作后，所述后續(xù)處理部件34b可以對測量操作期間執(zhí)行的鑒別和峰值尋找過程的結(jié)果進行處理。
現(xiàn)在將借助于圖7、12和13來描述后續(xù)處理部件的相關(guān)器44執(zhí)行的操作。
圖12示出了振幅A相對于位置Z的圖表，以便舉例說明用于相關(guān)器44的相關(guān)函數(shù)。此相關(guān)函數(shù)包括兩個參考波分組。所述參考波分組WP1和WP2分別具有正弦波和余弦波的函數(shù)形式，其波長均與寬帶源平均波長相同，所述寬帶源的波長由高斯包絡(luò)線G(依照虛線示出)限制，以便使高斯包絡(luò)線通過余弦和正弦波加以調(diào)制，并且相關(guān)函數(shù)具有長度LE。相關(guān)函數(shù)的形狀等價于高斯分布寬帶源的傅里葉變換。
圖13示出了相關(guān)器44的功能框圖。所述相關(guān)處理器45包括相關(guān)系數(shù)存儲器45a，用于將所述相關(guān)函數(shù)存儲為一對相關(guān)系數(shù)ai、bi陣列，其中ai表示沿Z軸在點i的正弦波分組的振幅，而bi表示沿Z軸在點i的余弦波分組的振幅。將圖12中所示的參考波分組WP1和WP2數(shù)字化為多個系數(shù)對。系數(shù)的實際對數(shù)將隨掃描間隔、平均波長和寬帶源的傳播或者帶寬而變。通常，對于λ/4的掃描間隔來說(其中λ是寬帶源的平均波長并且通常為0.6um(微米))，系數(shù)ai、bi的對數(shù)將是16，不過隨著計算能力的提高，也可以采用更多的點數(shù)。
所述相關(guān)處理器45還包括乘法器45b，乘法器45b使用相關(guān)系數(shù)存儲器45a中的系數(shù)執(zhí)行相關(guān)過程。為了執(zhí)行相關(guān)，所述相關(guān)器44經(jīng)由鑒別器為象素設(shè)置的強度值范圍、漸進地移動具有長度等于相關(guān)函數(shù)的相關(guān)系數(shù)的對數(shù)的窗口，并且在窗口的每個位置處，讀取窗口內(nèi)強度值Ii的連續(xù)值，并且將窗口內(nèi)每個不同的強度值Ii乘以每個相應(yīng)系數(shù)對ai、bi，然后將結(jié)果求和，以便獲得該窗口位置的一對相關(guān)元素Ai、Bi，并且向相關(guān)緩沖器46輸出作為結(jié)果產(chǎn)生的相關(guān)元素Ai、Bi，以便將其存儲在分配給該窗口位置的存儲區(qū)域或者位置中。依照此實施例，將所述窗口位置確定為窗口中心。
在此例子中，乘法器通過象素的強度值數(shù)據(jù)每次向窗口前進一個強度值，在每一步重復(fù)所述乘法過程，直到窗口到達該象素的強度值數(shù)據(jù)的末尾，那時，相關(guān)緩沖器將為該象素的每個強度值存儲一對相關(guān)元素Ai、Bi，除對應(yīng)于相關(guān)一半長度的末尾強度值以外，其中相關(guān)函數(shù)無法完全地應(yīng)用于所述相關(guān)。在此階段，相關(guān)器將產(chǎn)生相關(guān)元素對的陣列，并且將其存儲在相關(guān)緩沖器46的相應(yīng)存儲區(qū)域中Ai=Σj=0j=n-1Ii-n/2+jaj,Bi=Σj=0j=n-1Ii-n/2+jbj---(2)]]>其中I0到In是強度值，其值屬于相應(yīng)強度值的窗口范圍內(nèi)，并且每一對與相應(yīng)的掃描步驟、即相應(yīng)的Z位置相關(guān)聯(lián)。
如上所述，所述乘法器每次通過所述數(shù)據(jù)向窗口跳躍一個強度值。然而，所述乘法器可以通過使用大于一的步長來省略一些強度值。
圖14舉例說明了后續(xù)處理部件的表面形貌確定器35執(zhí)行的步驟。由此當表面形貌確定器35得到相關(guān)器44的消息時，其中已經(jīng)完成了象素設(shè)置范圍值的相關(guān)過程，那么表面形貌確定器35確定余弦和正弦波分組相關(guān)元素Ai和Bi的平方和，以便獲得二次方的振幅數(shù)據(jù)(步驟S40)。在步驟S40，所述表面形貌確定器35還可以累加和值，然后確定累加和的平均值，并且將所述平均值與閾值作比較，以便確定信噪比是否足夠高。如果信噪比過低，那么表面形貌確定器將向操作者提供指示，表明測量操作因為信噪比過低而無法完成。
在步驟S41，二次方的振幅數(shù)據(jù)可以使用箱式濾波器進行平滑。然后得到平滑數(shù)據(jù)中的最高值并且選擇最高值周圍的一定范圍的值(步驟S42)。
然后在步驟S43確定范圍內(nèi)每個值的平方根，在步驟S44，表面形貌確定器35通過采用自然對數(shù)、使用最小二乘法擬合過程來將高斯曲線擬合此數(shù)據(jù)，并且將二次方程式Ax2+Bx+C擬合loge值，由此依照以下公式可以獲得峰值的高度、寬度和位置，所述公式為Height=e(C-B2/4A)]]>Width=(-1A)---(3)]]>Position=-B2A]]>然后在步驟S45，表面形貌確定器35將與幅度峰值相關(guān)聯(lián)的Z位置設(shè)置為該象素的表面高度。
當完成對象素的相關(guān)過程時，按照次序?qū)z測器10成像的表面區(qū)域內(nèi)的每一象素執(zhí)行如上參照圖14所述的過程。表面形貌確定器35由此根據(jù)相關(guān)元素對Ai、Bi獲得數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)代表檢測器成像的區(qū)域中不同表面象素的相對高度。由表面形貌確定器35將此數(shù)據(jù)提供給控制器21，其可以向操作者輸出形貌數(shù)據(jù)，例如通過將其作為二維高度映像顯示在顯示器上和/或通過提供硬拷貝打印輸出來實現(xiàn)?？刂普吆?或操作者還可以令作為結(jié)果生成的表面形貌數(shù)據(jù)作為信號經(jīng)由通信接口提供給其它計算設(shè)備或者下載到可移動式介質(zhì)上。還可以將表面形貌數(shù)據(jù)提供給分析軟件，諸如Taylor Hobson的Talymap軟件，其可以安裝在控制設(shè)備或者其它計算設(shè)備上，其中將數(shù)據(jù)作為信號經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)提供到所述設(shè)備上，或者從可移動式介質(zhì)中下載。
除了使用振幅峰值位置(即相關(guān)振幅數(shù)據(jù))作為該象素的表面高度，在步驟S45之后，可以進一步地處理相關(guān)器提供的數(shù)據(jù)，以便確定Z位置，在該位置，基于所述相關(guān)數(shù)據(jù)，所述相位是零(即相關(guān)相位是零)，并且使用零相關(guān)相位位置產(chǎn)生表面形貌表示。提供使用相關(guān)相位確定高度信息的設(shè)備，能夠使操作者選擇最適合于使用相關(guān)振幅數(shù)據(jù)以及使用相關(guān)相位數(shù)據(jù)測量的表面的表面形貌確定過程，所述相關(guān)振幅數(shù)據(jù)更加適合用于界定粗略度相對較高的表面的高度，而所述相關(guān)相位數(shù)據(jù)則更適合用界定于粗略度相對較低的表面的高度。
現(xiàn)在將參照圖15描述表面形貌確定器35可以確定每個表面象素零相關(guān)相位的Z位置的方法。由此在執(zhí)行了圖14中所示的步驟S40到S44之后(步驟S50)，那么在步驟S51，表面形貌確定器35計算正弦和余弦波分組相關(guān)值的反正切，以便獲得相關(guān)相位。
如光學(xué)干涉測量領(lǐng)域眾所周知的那樣，由于強度分布的正弦屬性，所有相位量測技術(shù)向相位提供模數(shù)2π。由此丟失相位角的絕對值，并且所述相位在每出現(xiàn)2π時環(huán)繞。因此必須通過展開相關(guān)相位來恢復(fù)相位角的絕對值。為了做到這一點，在目前的情況下，在步驟S52，表面形貌確定器35確定最接近于所確定的振幅峰值(可以位于兩個基準點之間)的基準點(余弦/正弦波分組相關(guān)值)，并且使用該基準點和根據(jù)掃描速度確定的相關(guān)相位斜度來估計零相關(guān)相位位置。然后在步驟S53，表面形貌確定器35通過使用相關(guān)相位斜度來展開相關(guān)相位，以便計算基準點的預(yù)期相關(guān)相位(余弦/正弦波分組相關(guān)值)，然后向基準點的相關(guān)相位加上或者減去2π，直到與預(yù)期相位的差值小于或等于π。
一旦展開相關(guān)相位，那么在步驟S54，表面形貌確定器35執(zhí)行對展開的相關(guān)相位數(shù)據(jù)的線性擬合，并且在步驟S55根據(jù)線性擬合的跨零點確定實際的零相關(guān)相位。
然后在步驟S56，表面形貌確定器35在考慮之后、將表面象素的高度設(shè)置為所確定的零相關(guān)相位的Z位置。為幀數(shù)據(jù)中的每個象素依次執(zhí)行此過程，以便表面形貌確定器35向控制器21提供二維零相關(guān)相位數(shù)據(jù)圖，該圖表示表面高度變化。所述控制器21可以向操作者輸出數(shù)據(jù)，例如通過將其顯示在顯示器上，或者通過提供硬拷貝打印輸出。控制者和/或操作者還可以令作為結(jié)果生成的表面形貌數(shù)據(jù)作為信號經(jīng)由通信接口提供給其它計算設(shè)備或者下載到可移動式介質(zhì)上。此外，還可以將表面形貌數(shù)據(jù)提供給分析軟件，諸如Taylor Hobson的Talymap軟件，其可以安裝在控制設(shè)備或者其它計算設(shè)備上，其中將數(shù)據(jù)作為信號經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)提供到所述設(shè)備上，或者從可移動式介質(zhì)中下載。
現(xiàn)在將借助于圖16中所示的流程圖來描述可以用于圖7中所示相關(guān)確定器34的鑒別器的另一個形式。
正如可以從圖12中表示相關(guān)函數(shù)的圖表看到的那樣，表示正弦波分組振幅的每隔一個的相關(guān)系數(shù)ai以及表示余弦波分組振幅的每隔一個的其他系數(shù)bi接近零。將幀間隔選擇為寬帶源平均波長λ的精確整數(shù)除(即檢測器獲取圖像之間的間隔)，能夠令一些系數(shù)ai、bi成為零。依照此實施例，幀間隔是λ/4并且替代的系數(shù)ai以及替代的系數(shù)bi成為零。將同樣的做法應(yīng)用于幀間隔3/4λ、5/4λ等等。這些系數(shù)成為零的事實意味著鑒別器或者相關(guān)器無須對這些系數(shù)進行乘法運算，由此節(jié)省處理時間。
將參照圖16描述的鑒別器具有簡化相關(guān)器的形式，其包括兩組四個系數(shù)ci、di，分別表示單余弦波的一個周期和單正弦波的一個周期，其中單詞“單”暗指沒有邊界包絡(luò)線。由此，余弦系數(shù)將為+1、0、-1、0，而正弦系數(shù)將為0、+1、0、1。
將此鑒別器以類似于如上所述的相關(guān)器的方式應(yīng)用于強度值。原則上，這往往意味著將每組的四個強度值i0到i3乘以對應(yīng)的余弦系數(shù)，并且將結(jié)果求和，以便生成余弦鑒別元素，并且將每個強度值i0到i3乘以每個正弦系數(shù)，并且對這些結(jié)果求和，以便生成正弦鑒別元素。然而，因為輔助系數(shù)是零，而其余系數(shù)是+或者-1，因此，如在圖16中的步驟S61所示，從來自象素的四個幀的一系列強度值的第一強度值i0中減掉第三強度值i2就可以簡單地獲得余弦鑒別元素，從第二強度值i1中減掉第四強度值i3可以簡單地獲得正弦鑒別元素。
然后，在步驟S62，將余弦鑒別元素的平方與正弦鑒別元素的平方相加，以生成四個強度值的二次方的幅值。在步驟S63，可以使用箱式濾波器來消除幅值平方的五個值，然后在步驟S64將平滑值作為判別值傳送到峰值探測器。然后在步驟S65，將所述判別值添加到判別值總和，所述判別值總和如上文參照圖9所述，并且重復(fù)步驟S61到S65，直到在步驟S66，鑒別器確定已經(jīng)處理了最后的幀，在這種情況下，鑒別器將繼續(xù)執(zhí)行圖11中所示的步驟。
在此鑒別器中，通過添加并且平方余弦鑒別元素、添加并且平方所述正弦鑒別元素、并且將這兩項求和，可以簡單地調(diào)整一對余弦和正弦鑒別元素以及鑒別器的長度(即可與圖12中所示相關(guān)器的長度LE相比較的長度)。由此例如，鑒別器的長度可以通過生成值SA的二次方振幅從四個強度值提高到八個強度值，公式如下SA＝(cos1+cos2)2+(sin1+sin2)2其中cos1和cos2是四個強度值的兩個連續(xù)組的余弦鑒別元素，sin1和sin2是四個強度值的兩個連續(xù)組的正弦鑒別元素。
由此，通過存儲四個強度值組的余弦和正弦鑒別元素對，可以容易地計算更長的鑒別長度，以便提高所關(guān)心的鑒別頻率。此外，根據(jù)需要可以容易地向箱式濾波器添加或減去這種數(shù)據(jù)對。為了節(jié)省所需要的存儲空間，余弦和正弦鑒別元素對可以存儲在鑒別器的循環(huán)緩沖器中，或者相關(guān)器的循環(huán)緩沖器中。
圖16a示出了用于說明強度值I的信號S相對于位置Z的圖表，以及示出此鑒別器生成的相應(yīng)信號D，以便舉例說明鑒別器可以依照低級信號電平數(shù)據(jù)識別相干峰值。
在圖7所示的數(shù)據(jù)處理器中并且如上所述，運行時執(zhí)行鑒別和峰值尋找過程，也就是說當進行測量操作之時執(zhí)行，并且作為后續(xù)處理過程來執(zhí)行相關(guān)，也就是說在已經(jīng)完成測量操作之后執(zhí)行。
圖17a示出了數(shù)據(jù)處理器320的另一個例子的框圖，其可以用于表面成型設(shè)備。從圖7和17a比較可以看出，數(shù)據(jù)接收器33與圖7中所示的相同，而相關(guān)確定器340還具有并行處理部件和后續(xù)處理部件。這些不同于圖7中所示的部件。由此，在圖17a中，并行處理部件包括相關(guān)器440。相關(guān)器440具有相關(guān)處理器450，所述相關(guān)處理器450具有乘法器450b和相關(guān)系數(shù)存儲器450a。相關(guān)器440還包括相關(guān)緩沖器460和相關(guān)緩沖器狀態(tài)寄存器461。所述并行處理部件340還包括峰值探測器430和復(fù)制緩沖器470，而后續(xù)處理部件只包括形貌確定器350。由此，在此例子中，省略了鑒別，而相關(guān)過程在運行時由自身執(zhí)行。
相關(guān)器440依照與上述方式稍有不同的方式操作。由此，盡管相關(guān)器440再一次單步調(diào)試強度值數(shù)據(jù)，并且對強度數(shù)據(jù)執(zhí)行相關(guān)過程以便確定每個強度值Ii的一對相關(guān)元素Ai、Bi，相關(guān)器440對不同象素并行執(zhí)行相關(guān)過程，而不是按如上所述，順序地執(zhí)行，執(zhí)行相關(guān)的方式稍微不同?，F(xiàn)在將借助于圖17b和18a到18g來描述。
圖17b示出了相關(guān)緩沖器460的圖示。如圖17b所示，將相關(guān)緩沖器460按每個象素一個(示出了P1到P9)來分為多個部件。每個部件包括存儲單元陣列M0到MN，每個存儲單元均設(shè)置為存儲相應(yīng)的一對相關(guān)元素Ai、Bi。
為了減少需要提供給相關(guān)緩沖器460的存儲量，其中使用了循環(huán)緩沖器，正如本領(lǐng)域已知的那樣，一旦緩沖器寫滿，就覆蓋舊的條目。相關(guān)緩沖器460的尺寸經(jīng)適當選擇，以便在完成請求該數(shù)據(jù)的相關(guān)過程以前不應(yīng)該被新的數(shù)據(jù)所覆蓋，在此例子中，相關(guān)緩沖器向存儲單元每象素提供了43對相關(guān)元素。每個象素的復(fù)制緩沖器可以是與相應(yīng)相關(guān)緩沖器相鄰的一部分存儲器。
狀態(tài)寄存器461表明循環(huán)相關(guān)緩沖器460內(nèi)每個存儲單元的狀態(tài)。狀態(tài)指示器的例子是“E”為空，“F”為填充，“D”為當該存儲單元存儲相應(yīng)的相關(guān)值對Ai，Bi時執(zhí)行，而“W”為覆蓋，以表明在已經(jīng)完成請求該存儲單元中的數(shù)據(jù)的相關(guān)過程以前已經(jīng)覆蓋了該數(shù)據(jù)。
圖18a到18f示出了分配給一個象素的循環(huán)相關(guān)緩沖器460的一部分的部分圖示，以便舉例說明如何對象素執(zhí)行相關(guān)過程。盡管一對相關(guān)系數(shù)的兩個系數(shù)的處理是并行執(zhí)行的，但是為簡單起見，圖18a到18f示出了每對兩個系數(shù)的一個ai的處理。此外，同樣為簡單起見，將示出的陣列部分作為從Mn/4-3向前編號的存儲單元來表示，并且將正被處理的強度值向前表示為強度值In。
在此例子中，將相關(guān)系數(shù)作為四組存儲在相關(guān)系數(shù)存儲器450a(圖17a)中Group 0a0，a4，a8，a12；b0，b4，b8，b12Group 1a1，a5，a9，a13；b1，b5，b9，b13Group 2a2，a6，a10，a14；b2，b6，b10，b14Group 3a3，a7，a11，a15；b3，b7，b11，b15
如圖18a所示，當強度值In由相關(guān)器接收到時，乘法器450b將其乘以Group0的每個系數(shù)a0、a4、a8、a12，并且將每個結(jié)果添加到相應(yīng)的存儲單元Mn/4-3、Mn/4-2、Mn/4-1、Mn/4。如圖18b所示，當接收到下一個強度值In+1時，乘法器將其乘以Group1的每個系數(shù)a1、a5、a9、a13，并且將每個結(jié)果累加或添加到相應(yīng)的存儲單元Mn/4-3、Mn/4-2、Mn/4-1、Mn/4中。
如圖18c所示，當接收到下一個強度值In+2時，乘法器將其乘以Group2的每個系數(shù)a2、a6、a10、a14，并且將每個結(jié)果累加或添加到相應(yīng)的存儲單元Mn/4-3、Mn/4-2、Mn/4-1、Mn/4中。如圖18d所示，當接收到下一個強度值In+3時，乘法器將其乘以Group3的每個系數(shù)a3、a7、a11、a15，并且將每個結(jié)果累加或添加到相應(yīng)的存儲單元Mn/4-3、Mn/4-2、Mn/4-1、Mn/4中。
然后，如圖18e所示，相關(guān)器向前移動一個存儲單元，將存儲單元Mn/4+1的內(nèi)容重置為零，并且當接收了下一個強度值In+4時，乘法器將其乘以Group0的每個系數(shù)a0、a4、a8、a12并且將每個結(jié)果添加到相應(yīng)的存儲單元Mn/4+1到Mn/4-2。
盡管未示出，但是當接收了下一個強度值In+5時，乘法器450b將其乘以Group1的每個系數(shù)a1、a5、a9、a13，并且將每個結(jié)果累加或者添加到相應(yīng)的存儲單元Mn/4+1到Mn/4-2，當接收了下一個強度值In+6時，乘法器將其乘以Group2的每個系數(shù)a2、a6、a10、a14并且將每個結(jié)果累加或者添加到相應(yīng)存儲單元Mn/4+1到Mn/4-2，并且當接收了下一個強度值In+7時，乘法器將其乘以組3的每個系數(shù)a3、a7、a11、a15，并且將每個結(jié)果累加或者添加到相應(yīng)存儲單元Mn/4+1到Mn/4-2。
然后，如圖18f所示，相關(guān)器向前移動一個存儲單元，將存儲單元Mn/4+2的內(nèi)容重置為零，并且當接收了下一個強度值In+8時，乘法器450b將其乘以Group0的每個系數(shù)a0、a4、a8、a12并且將每個結(jié)果添加到相應(yīng)的存儲單元Mn/4+2到Mn/4-1。
盡管以上只涉及了每對系數(shù)的一個系數(shù)，但是應(yīng)該理解的是，對b0到b15的系數(shù)并行執(zhí)行相同的乘法過程。
此過程繼續(xù)，當接收到強度值之時，改變用于倍增的系數(shù)組，每次接收了新的強度值時(以便順序使用Groups0、1、2和3)，并且在接收了每四個強度值之后、將存儲單元前進一個。當所述過程連續(xù)進行時，存儲單元(忽視第一和最后八個存儲單元(即在每個末尾將相關(guān)器長度減半))將裝滿相應(yīng)的相關(guān)元素Ai、Bi，它們具有上文對每四個所接收的強度值In、In+4、In+8...的公式(2)中展示的表格集。由此只對每四個強度值實現(xiàn)相關(guān)。
當將一值乘以第一系數(shù)獲得的值存儲在該存儲單元中時，相關(guān)緩沖器狀態(tài)寄存器461中存儲單元的狀態(tài)從“E”(即空)變化為“F”(即填充)，當該存儲單元存儲相應(yīng)的相關(guān)元素對Ai、Bi時，從“F”變化到“D”(即執(zhí)行)。圖18g示出了18f之后相關(guān)緩沖器狀態(tài)寄存器461中的條目。圖18g示出了存儲單元Mn/4-3、Mn/4-2是執(zhí)行(“D”)，存儲單元Mn/4-1、Mn/4、Mn/4+1、Mn/4+2正在填充(“F”)但是沒有就緒，存儲單元Mn/4+3是空(“E”)。當象素的存儲單元變?yōu)樘畛鋾r，那么該存儲單元將具有狀態(tài)“D”，即執(zhí)行或者填充。
此相關(guān)過程有下列優(yōu)點，即因為所有需要特殊強度值的計算都是同時進行的，所以無需多次訪問強度值，因此當接收了強度值時易于對其作相關(guān)處理，即運行的同時作相關(guān)處理。
依照相關(guān)緩沖器狀態(tài)寄存器461中的狀態(tài)執(zhí)行(“D”)改變存儲單元的狀態(tài)，可以在峰值尋址過程中、使峰值探測器430將所述相關(guān)元素用于該存儲單元，以便確定相干峰值，正如將參照圖19a到19f描述的那樣。
當該存儲單元之前的幾個存儲單元已經(jīng)完成相關(guān)過程時，在該情況下是2個，那么峰值探測器430對存儲在特殊存儲單元的相關(guān)元素對進行操作。由于具有多個狀態(tài)，峰值探測器430以類似于上述峰值探測器43的方式操作。這些狀態(tài)與峰值探測器43的狀態(tài)稍微不同。
由此，峰值探測器430具有對于給定表面象素、對于由第一對相關(guān)元素獲得的第一幅值而存在的初始狀態(tài)；在所述幅值高過閾值以前存在的低級狀態(tài)；當幅值上升時存在的上升狀態(tài)；當幅值下降時存在的下降狀態(tài)；幅值下降到最大值的幾分之一之后存在的已找到狀態(tài)；如果亮度級過高并因此使判別值超出范圍、并且如果檢測值的最大值超過允許的最高最大值時存在的飽和狀態(tài)；以及如果幅值在閾值之上開始時存在的早期狀態(tài)。此外，峰值探測器具有延遲狀態(tài)，其中當相關(guān)緩沖器是循環(huán)緩沖器并且峰值數(shù)據(jù)已經(jīng)覆蓋時存在。
圖19a示出了峰值探測器430的總體操作。如在步驟S70示出的，峰值探測器對每個表面象素的相關(guān)元素數(shù)據(jù)并行執(zhí)行峰值尋找過程。步驟S71到S74示出了對于每個象素并行執(zhí)行的步驟。在步驟S71，當峰值探測器430確定存儲單元的狀態(tài)是執(zhí)行時，即已經(jīng)計算了相關(guān)元素對時，那么峰值探測器確定相關(guān)元素的平方組合的和，以便獲得幅值，并且在步驟S72，將狀態(tài)設(shè)置為初始狀態(tài)，并且將當前幅值設(shè)置為當前最大值。正如所能被認可的那樣，此幅值實際上是二次方的幅值。
然后，在步驟S73，如果幅值低于閾值，那么峰值探測器430將狀態(tài)設(shè)置為低級狀態(tài)，或者如果幅值等于或者大于閾值，那么設(shè)置為早期狀態(tài)。如步驟S74所示，每當存儲單元的狀態(tài)變?yōu)椤皥?zhí)行”時，通過確定相關(guān)元素對的平方組合的和以獲得幅值，峰值探測器繼續(xù)依照狀態(tài)檢驗振幅數(shù)據(jù)，并且依照設(shè)置的狀態(tài)檢驗幅值，直到檢驗完象素的所有幅值。
圖19b示出了當前狀態(tài)是低級時，峰值探測器執(zhí)行的步驟。由此在步驟S75，峰值探測器確定如圖19a步驟S71所示的幅值。然后在步驟S76，峰值探測器檢驗當前值是否大于存儲的最大值，并且如果不是的話，返回到步驟S75。如果在步驟S76回答為是，那么在步驟S77，峰值探測器存儲當前值為最大值。然后在步驟S78峰值探測器檢驗當前值是否超過閾值，并且倘若如此，在步驟S78，將狀態(tài)設(shè)置為上升。如果當前值沒有高于閾值，那么峰值探測器返回到步驟S75。
圖19c示出了當在圖19b的步驟S81將狀態(tài)設(shè)置為上升狀態(tài)時，峰值探測器執(zhí)行的步驟。
圖19c中的步驟S82對應(yīng)于圖19b中的步驟S75。然而，在該情況下，在步驟S85峰值探測器檢驗當前值是否大于存儲的最大值，如果回答為是，那么在步驟S86存儲當前值作為最大值，并且返回到步驟S82。如果在步驟S85回答為否，那么在步驟S87，峰值探測器430將狀態(tài)設(shè)置為下降。
圖19d示出了當將狀態(tài)設(shè)置為下降時、峰值探測器執(zhí)行的步驟。步驟S90對應(yīng)于圖19b中的步驟S75。在該情況下，在步驟S93，峰值探測器檢驗當前值是否大于存儲的最大值，并且倘若如此，那么在步驟S94存儲當前值作為最大值，并且將狀態(tài)設(shè)置為上升。如果在步驟S93回答為否，那么在步驟S95，峰值探測器檢驗當前振幅是否小于存儲的最大值的四分之一。如果回答為否，那么峰值探測器430返回到步驟S90。然而，如果回答為是，那么向峰值探測器提供峰值觸發(fā)器。由此，峰值探測器430確定已經(jīng)找到峰值，在步驟S96，由Z記錄器記錄確定的Z位置，并且將包含確定的峰值位置的相關(guān)元素范圍復(fù)制到復(fù)制緩沖器470的相應(yīng)存儲單元。峰值探測器430還將狀態(tài)設(shè)置為已找到，步驟S96。
圖19e示出了當將狀態(tài)設(shè)置為已找到時、峰值探測器執(zhí)行的步驟。步驟S100對應(yīng)于圖19b中的步驟S75。在步驟S103，峰值探測器430檢驗當前值是否大于存儲的最大值，并且如果沒有的話，返回到步驟S100。然而，如果回答為是，那么峰值探測器確定當前識別出的峰值也許不是正確的峰值，存儲當前值作為最大值并且在步驟S104將狀態(tài)設(shè)置為上升。
圖19f示出了當在圖19a的步驟S73將狀態(tài)設(shè)置為早期時峰值探測器430執(zhí)行的步驟。在步驟S105，峰值探測器430再次確定一對相關(guān)元素的幅值，然后步驟S106，檢驗當前值是否大于當前存儲的最大值，倘若如此，存儲所述當前值作為最大值，步驟S106。然后在步驟S107，峰值探測器檢驗當前幅值是否低于閾值，如果沒有的話，返回到步驟S105。然而，如果在步驟S107回答為是，那么在步驟S108，峰值探測器430將狀態(tài)設(shè)置為低級，并且當該象素的下一個相關(guān)元素對就緒時，返回到圖19b中的步驟S75。
由此，如上文參照圖19d所解釋的，在此例子中，每次當前幅值下降到小于存儲的最大值的四分之一時，峰值探測器確定已經(jīng)找到峰值，并且將包括對應(yīng)于峰值位置的相關(guān)元素的相關(guān)元素范圍復(fù)制到復(fù)制緩沖器470中的相應(yīng)存儲單元。在此例子中，相關(guān)元素對的范圍從之前的13擴展了對應(yīng)于峰值觸發(fā)器位置的相關(guān)元素對之后的兩個(如上在圖19d的步驟S95中所述)。在將相關(guān)元素復(fù)制到復(fù)制緩沖器之后，如果峰值探測器隨后找到更高峰值，那么可以覆蓋復(fù)制緩沖器中的數(shù)據(jù)。
盡管未示出，也將復(fù)制緩沖器470分為多個部件，每個對應(yīng)于每個象素。每個部件還包括存儲單元陣列對，提供了每對位置以便存儲相應(yīng)的相關(guān)元素對Ai、Bi，在該情況下，每個象素的存儲單元的對數(shù)為相關(guān)函數(shù)長度的四倍(其為十六)。
在測量過程的末期，對于每個表面象素來說，復(fù)制緩沖器470應(yīng)該包含包括相干峰值的相關(guān)元素的子范圍。如下面將解釋的那樣，表面形貌確定器350因此能執(zhí)行后續(xù)處理，以便依次處理每個象素的相關(guān)數(shù)據(jù)，獲得表面輪廓或者形貌，并且將其提供給操作者或者其它軟件，如上所述。
一旦峰值探測器已經(jīng)完成峰值尋找過程，表面形貌確定器就可以執(zhí)行后續(xù)處理?？梢粤⒓撮_始表面形貌確定過程或者存儲用于后續(xù)處理的數(shù)據(jù)。依照此實施例，表面形貌確定器執(zhí)行的步驟對應(yīng)于如上參照圖14所述的步驟S40到S45，或者對應(yīng)于如上參照圖15所述的步驟S50到S56。
圖20a到20f是信號強度S相對于位置Z的圖表，其中圖表20a和20b示出使用圖7中所示的數(shù)據(jù)處理器以及如參照圖16的解釋而操作的鑒別器獲得的結(jié)果，圖20a示出了峰值Z位置的確定過程，20b示出確定零相關(guān)相位的Z位置。
在圖20a中，線200表示檢測器提供的強度值，線201和202表示相關(guān)元素Ai、Bi的正弦和余弦波分組，虛線203表示根據(jù)相關(guān)元素確定的振幅，線204表示與振幅數(shù)據(jù)擬合的高斯曲線。在圖20b中，線200、201和202也表示強度值、正弦和余弦波分組相關(guān)元素，但是虛線205表示展開的相關(guān)相位，線206表示在圖15的步驟S54執(zhí)行的線性擬合過程的結(jié)果，并且在Z軸上示出了作為跨零點的零相關(guān)相位的位置。
圖20c和20d示出了使用圖17a和17b中所示的數(shù)據(jù)處理器、依照示出了峰值Z位置的確定過程的圖20c，以及示出了零相關(guān)相位位置的確定過程的圖20獲得的結(jié)果。在圖20c中，線200a表示強度值，線201a和202a表示正弦和余弦波分組相關(guān)元素，虛線203表示由正弦和余弦波分組相關(guān)元素獲得的幅值，線204a表示與幅值擬合的高斯曲線。在圖20d中，線200a、201a和202a也表示強度值和正弦和余弦波分組相關(guān)元素，虛線205a表示展開的相關(guān)相位，線206a表示線性擬合過程的結(jié)果，所述過程在Z軸上示出了零相關(guān)相位的Z位置、即跨零點的確定過程。
圖20e和20f示出了穿過100納米光柵執(zhí)行如上文參照圖17a到19f所述處理(即并行相關(guān))的結(jié)果，其中圖20e和20f中的X軸表示垂直于光柵刻線的方向。圖20e示出了將表面高度設(shè)置為峰值Z位置時獲得的結(jié)果，而圖20f示出了將表面高度設(shè)置為實際零相關(guān)相位的Z位置時獲得的結(jié)果。除示出光柵步驟之外，圖20e和20f示出了光柵表面中的輕微的總體傾斜。
在參照圖6描述的實施例中，使用了專門設(shè)計的壓電Z移動器。作為另一個可能性，可以使用可購買到的Z移動器。此外，還可以使用電動機。
在上述實施例中，Z移動器15相對于Z位置傳感器15a以較大的恒速依照伺服控制來驅(qū)動，或者依照Z位置傳感器15a開環(huán)控制來驅(qū)動。Z位置傳感器15a將掃描位置饋送到觸發(fā)脈沖發(fā)生器60，并且每當已經(jīng)到預(yù)定間隔時，觸發(fā)脈沖發(fā)生器產(chǎn)生對檢測器10的觸發(fā)。所述檢測器必須能夠外部異步觸發(fā)。以這樣的方式，只基于Z位置傳感器15a和觸發(fā)脈沖發(fā)生器60、而不基于伺服控制中的誤差或者很高的恒定掃描速度，就能以恒定位置間隔獲得圖像。這在Z移動器是電動機的情況下特別有用，而且還可以用于Z移動器是壓電移動器的情況。
作為另一個可能性，相對于Z位置傳感器15a，Z移動器15可以是伺服控制的，并且將一系列命令位置以所要求的幀間隔發(fā)送給伺服控制器，以便Z移動器在位置之間移位。檢測器10因此能由基于時間的觸發(fā)脈沖發(fā)生器、以恒定時間間隔觸發(fā)。隨后，掃描步入檢測器的輻照時間之中。這在Z移動器是壓電移動器的情況下是有用的。
在上述實施例中，假設(shè)表面象素分辨率(即檢測器10的有效傳感元素節(jié)距)與可以通過物鏡14的可分解位置數(shù)目相同。然而，在干涉測量法中，照像機或者檢測器的表面象素分辨率沒有可以通過物鏡的可分解位置的數(shù)目那么大。因此，為了覆蓋從最大視場到最大橫向分辨率的范圍，可以提供變焦透鏡或者選擇額外的透鏡，以便能夠使圖像放大或者縮小。作為另一個可能性，檢測器10可以包括照相機，其具有比正常需求要大的表面象素分辨率，因此能通過只獲得所選象素(例如每隔一個象素)或者通過把相鄰象素組獲得的強度數(shù)據(jù)加起來以便形成“超級象素”，來實現(xiàn)更小的表面象素分辨率。這些超級象素例如可以包括2×2、4×4或8×8方陣列的各個傳感元素。此外，通過選擇一部分總體陣列的傳感元素可以實現(xiàn)更小的表面象素分辨率。這些方法能夠使相同的表面象素分辨率覆蓋不同的視場和橫向分辨率，如此提供電子變焦功能。
檢測器中采用較大表面象素分辨率照像機的缺點在于降低了幀讀出速率，通常按比例地降低到傳感元素的行數(shù)，即圖像中的行數(shù)。然而，所述檢測器可以包括市場上可買到的CCD照相機，諸如Vosskühler GmbHCCD 130 OB CCD照相機，其具有垂直重新分級功能，其中將多個行上的象素組加起來，由此減少需要讀取的行數(shù)，因此提高讀出速率，和/或具有局部掃描函數(shù)，其中只讀出幀中的某些行，同樣提高了讀出速率。這兩個功能都能夠使電子變焦實現(xiàn)較高的讀出速率。數(shù)字照相機的變焦功能還用于放大或者縮小視場的不同領(lǐng)域。
在上述實施例中，相關(guān)函數(shù)具有高斯曲線包絡(luò)線。諸如Lorentzian的其他峰值包絡(luò)形式也可以使用。然而，合乎需要的是，將包絡(luò)線用作平滑變化函數(shù)。
參照圖7描述的鑒別器42可以按類似于圖16中所示的相關(guān)器440的方式執(zhí)行相關(guān)過程，但是以粗略比例，即依照被數(shù)字化為更小點數(shù)(例如每個參考函數(shù)4點)的相關(guān)函數(shù)的參考波分組。此外，這種鑒別器可以在強度值之間使用多于或者小于4個的間隔，其中所述強度值為正執(zhí)行相關(guān)過程的值。此外，參照圖17a和17b描述的并行相關(guān)器可以使用不同于四個的間隔。如上所述的相關(guān)器、像參照圖16描述的鑒別器，可以被配置為不執(zhí)行乘法步驟，其中系數(shù)ai、bi是零或者基本上接近零。
還可能的是，使用用于在象素的強度值數(shù)據(jù)中簡單尋找最高強度值的鑒別器。
在相關(guān)是后續(xù)處理過程的實施例中，可以使用不同于所描述的其他方法來執(zhí)行相關(guān)。例如，每組強度值可以依次乘以每個系數(shù)ai(以及每個系數(shù)bi)，并且在相關(guān)器44處理下一組強度值之前、將總和或者累加值存儲在相應(yīng)存儲單元中。作為另一個可能性，可以使用參照圖18a到18g描述的相關(guān)過程。
在參照圖14描述的實施例中，每個表面象素的數(shù)據(jù)按照次序由相關(guān)器以及表面形貌測繪器進行處理。作為另一個可能性，相關(guān)器44可以為每個象素依次重復(fù)上述過程，以便在相關(guān)過程的末期，相關(guān)緩沖器46為每個象素存儲相關(guān)元素對的相應(yīng)陣列，其中每個元素對與相應(yīng)的掃描步驟相關(guān)聯(lián)，也就是Z記錄器記錄的相應(yīng)Z位置，并且表面形貌確定器可以由此確定表面形貌。
可以使用與上述不同的相關(guān)過程的幀間隔，其中可以增加幀間隔來加速處理，或者減少幀間隔來提高精確度。幀間隔可以由操作者選擇。如1993年9月1日由Peter de Groot以及Leslie Deck刊登于第17期Optics Letters Volume 18、題目為“Three-Dimensional Imaging bySub-Nyquist Sampling of White-Light Interferograms”的論文中描述的，采樣不足或者子Nyquist采樣可以用于加速，也就是說幀間隔可以大于平均波長。在該情況下，可以減少寬帶源的帶寬，以便實現(xiàn)與上述相同的干擾波形特征，從而使高斯曲線適當?shù)臄M合其余部分。作為可以使用的幀間隔的例子，包括nλ±λ/4，例如λ/4、3/4λ、5/4λ、nλ±λ/3，例如λ/3、nλ±λ/5、例如λ/5。
如果處理能力是需要加以考慮的因素，而速度不存在問題，那么在如上所述的實施例中，在并行處理不同象素的數(shù)據(jù)的任何一個或多個點，反倒可以為每個象素依次串行處理所述數(shù)據(jù)。作為選擇，如果處理能力不是需要加以考慮的因素，而速度是要考慮的問題，那么在如上所述的實施例中，在串行處理不同象素的數(shù)據(jù)的任何一個或多個點，反倒可以采用并行處理所述數(shù)據(jù)。
在如上所述的實施例中，幀緩沖器存儲在測量操作期間獲得的數(shù)據(jù)的所有幀。然而，這樣做需要大量存儲器，特別是如果將處理相對多的強度數(shù)據(jù)幀并且每幀象素數(shù)目很高時、例如1024乘1024時尤為突出。在參照圖17a和17b描述的實施例中，其中同時執(zhí)行相關(guān)過程，幀緩沖器可以是循環(huán)緩沖器，如此減少所需要的緩沖器尺寸。循環(huán)緩沖器還可以用于相關(guān)過程是后續(xù)處理過程的情況。
在同時執(zhí)行相關(guān)的所述實施例中，將循環(huán)緩沖器用于相關(guān)緩沖器。作為另一個可能性，相關(guān)緩沖器可以足夠大以便存入所有相關(guān)元素。
可以對樣品表面的不同區(qū)域確定表面形貌。可以獨立地向操作者提供這些不同區(qū)域的表面高度表示。作為另一個可能性，不同區(qū)域的表面高度確定可以組合起來。這可以通過確保以下內(nèi)容來實現(xiàn)，即表面區(qū)域重疊，并且將從一個區(qū)域確定的重疊區(qū)的表面高度數(shù)據(jù)與另一個區(qū)域獲得的重疊區(qū)的表面高度數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，以便確保組合區(qū)域的表面高度數(shù)據(jù)被全部稱為通用參考。作為另一個可能性，根據(jù)粗略的Z位置傳感器20a以及Z記錄器24、由控制器21獲得的Z位置數(shù)據(jù)可用來提供Z或者高度參考基準，能夠使不同區(qū)域獲得的表面高度數(shù)據(jù)參照通用高度基準。
在如上所述的例子中，將后續(xù)處理部件設(shè)置為一旦并行處理部件的結(jié)果有效，就執(zhí)行處理。這種情況不是必須的，例如，如果要求，可以延期后續(xù)處理，直到一定延遲時間或者日期。由此，可以對表面的多個不同區(qū)域，或者對多個不同表面執(zhí)行并行處理，然后存儲在可移動式介質(zhì)29或者大容量存儲裝置27上，并且只是在已經(jīng)完成所有這些操作以后執(zhí)行后續(xù)處理。
在如上文參照圖7所述的例子中，如果對高精確度的要求沒有速度重要，那么后續(xù)處理部件的相關(guān)器執(zhí)行的相關(guān)過程中的時窗步長是1，然而它可以是2或更大。
如上所述，在根據(jù)振幅數(shù)據(jù)確定高度的位置，被確定為峰值位置。這不是必須的，可以將高度確定為擬合的高斯曲線上的另一個預(yù)定位置，諸如半高度位置或者其他位置。此外，如上文所述，將根據(jù)相關(guān)相位數(shù)據(jù)確定高度的位置，確定為零相關(guān)相位位置。這不是必須的，并且可以將高度確定為相應(yīng)于非零相關(guān)相位的預(yù)定相關(guān)相位的位置。
在圖15中的步驟S53，表面形貌確定器35通過使用相關(guān)相位斜度展開相關(guān)相位，以便計算基準點的預(yù)期相位(余弦/正弦波分組相關(guān)值)，然后向基準點的相關(guān)相位添加或減去2π，直到與預(yù)期相位的差值小于π。作為另一個可能性，通過掃描相關(guān)相位數(shù)據(jù)、檢測相關(guān)相位跳變位置、考慮跳變方向并且通過在這種跳變或者不連續(xù)處添加或減掉2π以積分相關(guān)相位，可以確定實際的相關(guān)相位。任何其他常規(guī)的相位展開過程都可以使用。
當然能夠理解的是，上述過程根據(jù)相關(guān)器操作結(jié)果確定相關(guān)相位值，也就是基于能譜和高斯曲線之間的近似性確定。
在如上所述的實施例中，分光鏡5可以具有大約20％的反射率，以減少或者避免樣品反射的光線被參考鏡反射的光線淹沒的可能性。作為另一個可能性，參考鏡6、而不是分光鏡5可以被改裝，并且可以具有大約20％的反射率。然而，這往往因為損失光線而降低效率。
在如上所述的實施例中，幀間隔以及相關(guān)器的高斯曲線包絡(luò)線的寬度可以經(jīng)過適當?shù)倪x擇，從而使相關(guān)系數(shù)合計達到零，這能夠?qū)Ψ浅５偷膹姸戎敌盘栯娖綀?zhí)行相關(guān)，這是因為沒有由此產(chǎn)生偏移。
在如上參照圖19d所述的實施例中，將相關(guān)元素范圍復(fù)制到復(fù)制緩沖器。作為另一個可能性，此范圍可以被凍結(jié)。
在上述實施例中，表面成型設(shè)備用于確定表面區(qū)域的表面輪廓或者形貌。然而，本發(fā)明還可以用于確定階躍高度，也就是兩個點或者表面上的表面象素之間的相對高度距離，或者用于確定單個表面象素相對于固定基準的高度。
如上所述，將鑒別器設(shè)置為一旦接收強度值就為所接收的強度值確定判別值。作為另一個可能性，可以將鑒別器設(shè)置為只是在已經(jīng)接收了測量操作的所有強度值或者路徑以后進行操作。
在已經(jīng)接收了測量操作的所有強度值或者路徑之后，或者正在或沒有正在接收強度值時使用鑒別器的情況下，可以將所述相關(guān)器設(shè)置為具有相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)的相關(guān)強度值。
Z軸基準可以由臺架或者顯微鏡類型的支架代替。
權(quán)利要求
1.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的表面成型設(shè)備，所述設(shè)備包括光線引導(dǎo)裝置，用于沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，如此使得樣品表面區(qū)域反射的光線和參考表面反射的光線發(fā)生干涉；移動裝置，用于在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；傳感裝置，用于感測表示在所述相對移動期間，樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋的光線；控制裝置，用于當所述傳感裝置以一定間隔感測光強以便提供一系列強度值時，令所述移動裝置實現(xiàn)所述相對移動來執(zhí)行測量操作，其中所述強度值表示在所述相對移動期間、樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋；以及數(shù)據(jù)處理裝置，用于處理所述強度值，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括接收裝置，用于在測量操作期間接收來自于傳感裝置的強度值；第一處理裝置，用于當在測量操作期間由接收裝置接收到強度值時、對強度值執(zhí)行處理，以便生成表明相干峰值位置的數(shù)據(jù)；以及第二處理裝置，用于在完成測量操作之后，使用第一處理裝置生成的數(shù)據(jù)來獲得表示表面區(qū)域高度的數(shù)據(jù)，其中第一和第二處理裝置的其中一個包括相關(guān)裝置，用于將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，以提供所述樣品表面區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，以便能夠識別樣品表面區(qū)域的強度值中的相干峰值的位置；以及第二處理裝置包括表面高度確定裝置，用于根據(jù)與相干峰值位置相關(guān)的數(shù)據(jù)來確定樣品表面區(qū)域的高度。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，其中所述相關(guān)函數(shù)具有第一和第二周期改變的波形函數(shù)，其中第一和第二波形函數(shù)屬于不同相位并且通過包絡(luò)線限制。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，其中所述包絡(luò)線是平滑改變的峰值函數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，其中所述包絡(luò)線是高斯曲線。
5.如權(quán)利要求2、3或者4所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，其中第一和第二波形函數(shù)是正弦和余弦波形函數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，所述相關(guān)函數(shù)包括通過高斯曲線限制的正弦和余弦波形函數(shù)。
7.如前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中第一處理裝置包括所述相關(guān)裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置包括相關(guān)處理裝置，用于將強度值與相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，以生成相關(guān)數(shù)據(jù)；峰值尋找裝置，用于尋找相關(guān)數(shù)據(jù)中與相干峰值相關(guān)的位置，所述峰值尋找裝置用于將包括與相干峰值相關(guān)的位置的相關(guān)數(shù)據(jù)的相關(guān)數(shù)據(jù)范圍，復(fù)制到復(fù)制緩沖器，或者在相關(guān)緩沖器中凍結(jié)相關(guān)數(shù)據(jù)的范圍，以便第二處理裝置進行后續(xù)處理。
9.如權(quán)利要求1到6任一項所述的設(shè)備，其中第二處理裝置包括相關(guān)裝置，并且第一處理裝置包括確定裝置，用于確定包括表示相干峰值的強度值的強度值范圍，并且用于識別相關(guān)裝置的強度值范圍。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述確定裝置包括鑒別裝置，用于確定所接收的連續(xù)組強度值的判別值；包括峰值尋找裝置，用于尋找判別值中的峰值，并且用于識別表示相干峰值的峰值。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為確定包括空間分開接收的強度值組的判別值。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為確定包括每隔一個接收的強度值組的判別值。
13.如權(quán)利要求10、11或者12所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為確定所接收的強度值的連續(xù)組的判別值，其中每個連續(xù)組包括來自先前組的強度值以及至少一個其他強度值。
14.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為通過將一組強度值乘以相應(yīng)的判別值對來確定判別值。
15.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述控制裝置被設(shè)置為提供測量間隔，其目的使確定的判別值為零。
16.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述控制裝置被設(shè)置為提供測量間隔，其目的是使每對判別值的其中一個輪流地為零。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述鑒別值對為0，1；1，0；0，-1；-1，0。
18.如權(quán)利要求10到17任一項所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為依照判別值中的峰值是否高于預(yù)定閾值來識別強度值范圍。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為將與判別值平均值相關(guān)的值用作預(yù)定閾值。
20.如權(quán)利要求18或者19所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為將范圍設(shè)置為當判別值峰值不超過預(yù)定閾值時，傳感裝置為樣品表面提供的所有強度值。
21.如前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為將強度值與相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，所述相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)包括一組第一和第二系數(shù)對，以便生成相關(guān)元素對。
22.如權(quán)利要求9到20任一項所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為將強度值與相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，所述相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)包括一組第一和第二系數(shù)對，并且被設(shè)置為通過將包括給定強度值的強度值范圍的每一個乘以相應(yīng)的第一系數(shù)之一，對結(jié)果求和以便生成相關(guān)元素對的第一個元素，并且通過將每個強度值范圍乘以相應(yīng)的第二系數(shù)之一，對結(jié)果求和以便生成相關(guān)元素對的另一個元素，以此來生成給定強度值的相關(guān)元素對，所述相關(guān)裝置用于將相關(guān)元素對存儲在相關(guān)裝置的相關(guān)緩沖器的存儲區(qū)域中。
23.如權(quán)利要求7、8、9或者10所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置具有相關(guān)函數(shù)提供裝置，用于依照均包括多對第一和第二系數(shù)的組數(shù)目來提供相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)，并且具有相關(guān)緩沖器，該緩沖器具有存儲區(qū)域陣列，用于存儲相應(yīng)強度值的相關(guān)元素對；以及所述相關(guān)裝置被設(shè)置為執(zhí)行第一步，用于為所述系數(shù)對的至少每一對，將表面區(qū)域的一系列強度值的第一強度值獨立地乘以系數(shù)對組的第一對的每一個的第一系數(shù)以及第二系數(shù)，以便生成相應(yīng)的第一和第二乘法元素對，并且將每對乘法元素累加到一系列存儲區(qū)域中不同的一個中；執(zhí)行第二步，用于在每次重復(fù)時使用不同組的系數(shù)對來為每個接連的強度值重復(fù)第一步；執(zhí)行第三步，用于沿陣列移動一系列存儲區(qū)域達預(yù)定數(shù)量，然后重復(fù)第一和第二步；以及執(zhí)行第四步，用于在每次重復(fù)時重復(fù)第三步以便移動一系列存儲區(qū)域達預(yù)定數(shù)量，至少為多個強度值的每個，直到對應(yīng)于強度值的存儲單元包含第一和第二相關(guān)元素，其中第一和第二相關(guān)元素表示乘法元素的和，所述乘法元素根據(jù)將強度值的每個序列分別乘以不同于第一和第二系數(shù)的相應(yīng)系數(shù)而產(chǎn)生。
24.如權(quán)利要求7、8、9或者10所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置具有相關(guān)函數(shù)提供裝置，用于依照均包括四對第一和第二系數(shù)的四組數(shù)目來提供相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)，并且具有相關(guān)緩沖器，該緩沖器具有存儲區(qū)域陣列，用于存儲相應(yīng)強度值的相關(guān)元素對；以及所述相關(guān)裝置被設(shè)置為執(zhí)行第一步，用于將表面區(qū)域的一系列強度值的第一強度值獨立地乘以系數(shù)對組的第一對的每一個的第一系數(shù)以及第二系數(shù)，以便生成四對第一和第二乘法元素，并且將每對乘法元素累加到四個存儲區(qū)域中不同的一個中；執(zhí)行第二步，用于分別使用第二、第三和四組系數(shù)對為接下來的三個強度值重復(fù)第一步執(zhí)行第三步，用于將一系列存儲區(qū)域移動一個，然后為接下來的強度值重復(fù)第一步，并且為三個跟隨的強度值重復(fù)第二步；以及執(zhí)行第四步，用于為多個強度值的每四個，在每次重復(fù)時重復(fù)第三步以便沿所述陣列將一系列存儲區(qū)域移動一個存儲區(qū)域，直到對應(yīng)于強度值的存儲單元包含第一和第二相關(guān)元素，其中第一和第二相關(guān)元素表示乘法元素的和，所述乘法元素根據(jù)將十六個強度值的每個序列分別乘以不同于第一和第二系數(shù)的相應(yīng)系數(shù)而產(chǎn)生。
25.如權(quán)利要求22、23或者24所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)緩沖器是循環(huán)緩沖器，并且提供了相關(guān)緩沖器控制裝置，用于當緩沖器存滿時，覆蓋緩沖器中的舊條目。
26.如權(quán)利要求9到15、20或者22任一項所述的設(shè)備，其中所述確定裝置還包括進一步的相關(guān)裝置。
27.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中進一步的相關(guān)裝置被設(shè)置為使用比相關(guān)裝置粗略的相關(guān)函數(shù)。
28.如權(quán)利要求26或者27所述的設(shè)備，其中進一步的相關(guān)裝置被設(shè)置為依照如權(quán)利要求22、23或者24所述的方式來起作用。
29.如權(quán)利要求21到28任一項所述的設(shè)備，其中所述控制裝置被設(shè)置為提供測量間隔，其目的是使確定的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)是零。
30.如權(quán)利要求21到25或者28任一項所述的設(shè)備，其中所述控制裝置被設(shè)置為提供測量間隔，其目的是使確定的相關(guān)系數(shù)是零。
31.如權(quán)利要求21到25或者28任一項所述的設(shè)備，其中所述控制裝置被設(shè)置為提供測量間隔，其目的是使每對相關(guān)系數(shù)的其中一個系數(shù)輪流是零。
32.如前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中峰值尋找裝置被設(shè)置為依照多個不同狀態(tài)下運行，其中通過強度值、判別值或者相關(guān)元素與先前強度值、判別值或者相關(guān)元素或者閾值的關(guān)系來確定從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一個狀態(tài)。
33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中峰值尋找裝置具有對于第一值存在的任意的初始狀態(tài)，當所述值低于閾值時，存在的低級狀態(tài)，當所述值超過閾值時存在的已找到狀態(tài)，以及如果第一值超過閾值時存在的任意早期狀態(tài)。
34.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中峰值尋找裝置具有對于第一值存在的任意的初始狀態(tài)，所述值高于閾值之前存在的低級狀態(tài)，當值上升時存在的上升狀態(tài)，當所述值下降時存在的下降狀態(tài)，如果所述值低于之前最大值的預(yù)定比率時存在的已找到狀態(tài)，以及如果第一值超過閾值時存在的任意狀態(tài)。
35.如前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述表面高度確定裝置被設(shè)置為通過將高斯曲線擬合相關(guān)裝置提供的值，并且通過識別具有擬合的高斯曲線的預(yù)定特性的相干峰值位置，來確定樣品區(qū)域的高度，所述高斯曲線特性諸如高斯曲線峰值位置。
36.如權(quán)利要求21到34所述的設(shè)備，其中所述表面高度確定裝置被設(shè)置為根據(jù)相關(guān)元素對確定幅值，并且通過將高斯曲線擬合幅值、以及通過識別具有擬合的高斯曲線的預(yù)定特性的相干峰值的位置，來確定樣品區(qū)域的高度，所述高斯曲線特性諸如高斯曲線的峰值位置。
37.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中所述表面高度確定裝置被設(shè)置為通過確定每對相關(guān)元素的平方和來獲得幅值，以便獲得每個相關(guān)元素對的二次方的幅值，設(shè)置為尋找包括最高值的二次方幅值范圍，確定二次方幅值的每個所述范圍的平方根值，并且用高斯曲線擬合所述平方根值。
38.如權(quán)利要求35到37任一項所述的設(shè)備，其中所述表面高度確定裝置被設(shè)置為在擬合高斯曲線以前執(zhí)行平滑過程。
39.如權(quán)利要求36或者37所述的設(shè)備，其中所述表面高度確定裝置被設(shè)置為使用箱式濾波器平滑二次方的幅值。
40.如前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述表面高度確定裝置被設(shè)置為確定相關(guān)裝置提供的值的信噪比，并且如果信噪比過低則異常中斷高度確定。
41.如權(quán)利要求36到39所述的設(shè)備，其中所述表面高度確定裝置被設(shè)置為累加二次方的幅值，并且如果最大平方幅值和累加平方幅值的平均值之比低于閾值，那么異常中斷高度確定。
42.如前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述表面高度確定裝置還包括相位確定裝置，用于確定具有預(yù)定相位的強度值，并且用于使用對應(yīng)于確定的強度值的測量路徑上的位置來確定樣品表面區(qū)域的高度。
43.如權(quán)利要求42所述的設(shè)備，其中所述相位確定裝置用于使用接近于相干峰值的強度值來確定預(yù)定相位的估計，然后展開相關(guān)值的相位，并且使用線性擬合過程確定對應(yīng)于預(yù)定相位的實際位置。
44.如前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中提供了位置確定裝置，用于在測量路徑上確定樣品表面和參考表面的其中之一的位置，并且提供了觸發(fā)裝置，用于觸發(fā)傳感裝置感測光強，以便依照位置確定裝置獲得的位置數(shù)據(jù)提供一組強度數(shù)據(jù)信號。
45.如前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述傳感裝置包括二維陣列的傳感元素，并且提供了控制裝置，用于通過控制傳感元素產(chǎn)生的強度數(shù)據(jù)信號的組合或者選擇來控制傳感裝置的視場。
46.如前述任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述光線引導(dǎo)裝置包括光束分離裝置，用于將光線分解為沿參考路徑引導(dǎo)的參考光以及沿采樣路徑引導(dǎo)的采樣光。
47.如權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中光束分離裝置被配置為形成至少一個參考表面，如此沿參考路徑引導(dǎo)小于50％的光線。
48.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的表面成型設(shè)備，所述設(shè)備包括光線引導(dǎo)裝置，用于沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，其目的是使樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干涉；移動裝置，用于在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；傳感裝置，用于感測表示在所述相對移動期間樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋的光線；控制裝置，用于當所述傳感裝置以一定間隔感測光強以便提供一系列強度值時，令所述移動裝置實現(xiàn)所述相對移動來執(zhí)行測量操作，其中所述強度值表示在所述相對移動期間、樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋；以及數(shù)據(jù)處理裝置，用于處理強度值以便獲得表示表面區(qū)域高度的數(shù)據(jù)；其中，所述光線引導(dǎo)裝置包括光束分離裝置，用于將光線分解為沿參考路徑引導(dǎo)的參考光以及沿參考路徑引導(dǎo)的采樣光，其目的是使沿參考路徑引導(dǎo)小于50％的光線。
49.如權(quán)利要求47或者48所述的設(shè)備，其中所述光束分離裝置被設(shè)置為沿參考路徑引導(dǎo)大約20％的光線。
50.如權(quán)利要求47、48或者49所述的設(shè)備，其中所述光束分離裝置包括Herpin濾波器或者中性密度部分反射金屬濾波器。
51.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的表面成型設(shè)備，所述設(shè)備包括光線引導(dǎo)裝置，用于沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，其目的是使樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干涉；移動裝置，用于在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；傳感裝置，用于感測表示在所述相對移動期間樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋的光線；控制裝置，用于當所述傳感裝置以一定間隔感測光強以便提供一系列強度值時，令所述移動裝置實現(xiàn)所述相對移動來執(zhí)行測量操作，其中所述強度值表示在所述相對移動期間、樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋；以及數(shù)據(jù)處理裝置，用于處理強度值以便獲得表示表面區(qū)域高度的數(shù)據(jù)；其中提供了位置確定裝置，用于在測量路徑上確定樣品表面和參考表面的所述一個的位置，并且提供了觸發(fā)裝置，用于觸發(fā)傳感裝置感測光強，以便依照位置確定裝置獲得的位置數(shù)據(jù)提供一組強度數(shù)據(jù)信號。
52.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的表面成型設(shè)備，所述設(shè)備包括光線引導(dǎo)裝置，用于沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，其目的是使樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干涉；移動裝置，用于在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；傳感裝置，用于感測表示在所述相對移動期間樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋的光線；控制裝置，用于當所述傳感裝置以一定間隔感測光強以便提供一系列強度值時，令所述移動裝置實現(xiàn)所述相對移動來執(zhí)行測量操作，其中所述強度值表示在所述相對移動期間、樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋；以及數(shù)據(jù)處理裝置，用于處理強度值以便獲得表示表面區(qū)域高度的數(shù)據(jù)；其中所述傳感裝置包括二維陣列的傳感元素，并且提供了控制裝置，用于通過控制傳感元素產(chǎn)生的強度數(shù)據(jù)信號的組合或者選擇來控制傳感裝置的視場。
53.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的表面成型設(shè)備，所述設(shè)備包括光線引導(dǎo)裝置，用于沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，其目的是使樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干涉；移動裝置，用于在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；傳感裝置，用于感測表示在所述相對移動期間樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋的光線；控制裝置，用于當所述傳感裝置以一定間隔感測光強以便提供一系列強度值時，令所述移動裝置實現(xiàn)所述相對移動來執(zhí)行測量操作，其中所述強度值表示在所述相對移動期間、樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋；以及數(shù)據(jù)處理裝置，用于處理所述強度值，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括接收裝置，用于在測量操作期間接收來自于傳感裝置的強度值；以及表面高度確定裝置，用于通過將高斯曲線擬合根據(jù)所接收的強度值獲得的數(shù)據(jù)，并且通過識別具有擬合的高斯曲線的預(yù)定特性的相干峰值位置，來確定樣品區(qū)域的高度，所述高斯曲線特性諸如高斯曲線峰值位置。
54.如權(quán)利要求53所述的設(shè)備，其中所述表面高度確定裝置被設(shè)置為在擬合高斯曲線以前執(zhí)行平滑過程。
55.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟從寬帶源沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，其目的是使樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干擾；在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；以一定間隔感測光強以便提供表示干涉條紋的一系列強度值，所述干涉條紋在所述相對移動期間由樣品表面區(qū)域生成；以及通過以下步驟處理所述強度值在測量操作期間接收來自傳感裝置的強度值；當測量操作期間由接收裝置接收到強度值時，對強度值執(zhí)行第一處理步驟，以便生成表明相干峰值位置的數(shù)據(jù)；以及在第二處理步驟中，在完成測量操作之后，使用第一處理步驟生成的數(shù)據(jù)來獲得表示表面區(qū)域高度的數(shù)據(jù)，其中第一和第二處理步驟的其中一個包括相關(guān)步驟，用于將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，以提供所述樣品表面區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，以便能夠識別樣品表面區(qū)域的強度值中的相干峰值的位置；以及第二處理步驟包括表面高度確定步驟，用于根據(jù)與相干峰值位置相關(guān)的數(shù)據(jù)來確定樣品表面區(qū)域的高度。
56.如權(quán)利要求55所述的方法，其中所述相關(guān)步驟將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，其中所述相關(guān)函數(shù)具有第一和第二周期改變的波形函數(shù)，其中第一和第二波形函數(shù)屬于不同相位并且通過包絡(luò)線限制。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，其中所述相關(guān)步驟將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，其中所述包絡(luò)線是平滑改變的峰值函數(shù)。
58.如權(quán)利要求57所述的方法，其中所述相關(guān)步驟將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，其中所述包絡(luò)線是高斯曲線。
59.如權(quán)利要求56、57或58所述的方法，其中所述相關(guān)步驟將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，其中第一和第二波形函數(shù)是正弦和余弦波形函數(shù)。
60.如權(quán)利要求55所述的方法，其中所述相關(guān)步驟將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，所述相關(guān)函數(shù)包括由高斯曲線限制的正弦和余弦波形函數(shù)。
61.如權(quán)利要求55到60任一項所述的方法，其中第一處理步驟包括相關(guān)步驟。
62.如權(quán)利要求61所述的方法，其中所述相關(guān)步驟包括相關(guān)處理步驟，用于將強度值與相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，以生成相關(guān)數(shù)據(jù)；峰值尋找步驟，用于尋找相關(guān)數(shù)據(jù)中與相干峰值相關(guān)的位置，所述峰值尋找步驟將包括與相干峰值相關(guān)的位置的相關(guān)數(shù)據(jù)的相關(guān)數(shù)據(jù)范圍，復(fù)制到復(fù)制緩沖器中，或者在相關(guān)緩沖器中凍結(jié)相關(guān)數(shù)據(jù)的范圍，以便在第二處理步驟中進行后續(xù)處理。
63.如權(quán)利要求55到60任一項所述的方法，其中第二處理步驟包括相關(guān)步驟，并且第一處理步驟包括確定強度值范圍，所述強度值包括表示相干峰值的強度值，并且識別供相關(guān)步驟之用的強度值范圍。
64.如權(quán)利要求63所述的方法，其中所述確定步驟包括鑒別步驟，用于確定所接收的連續(xù)組強度值的判別值；以及包括峰值尋找步驟，用于尋找判別值中的峰值，并且用于識別表示相干峰值的峰值。
65.如權(quán)利要求64所述的方法，其中所述鑒別步驟確定包括空間分開接收的強度值組的判別值。
66.如權(quán)利要求65所述的方法，其中所述鑒別步驟確定包括每隔一個接收的強度值組的判別值。
67.如權(quán)利要求64、65或者66所述的方法，其中所述鑒別步驟確定所接收的強度值的連續(xù)組的判別值，其中每個連續(xù)組包括來自之前組的強度值以及至少一個其他強度值。
68.如權(quán)利要求64所述的方法，其中所述鑒別步驟通過將一組強度值乘以相應(yīng)的判別值對來確定判別值。
69.如權(quán)利要求64所述的方法，其中測量間隔經(jīng)設(shè)置能使確定的判別值為零。
70.如權(quán)利要求68所述的方法，其中測量間隔經(jīng)設(shè)置能使每對判別值的其中一個輪流地為零。
71.如權(quán)利要求70所述的方法，其中所述鑒別值對為0，1；1，0；0，-1；-1，0。
72.如權(quán)利要求64到71任一項所述的方法，其中所述鑒別步驟依照判別值峰值是否高于預(yù)定閾值來識別強度值范圍。
73.如權(quán)利要求72所述的方法，其中所述鑒別步驟將與判別值平均值相關(guān)的值用作預(yù)定閾值。
74.如權(quán)利要求72或者73所述的方法，其中當判別值的峰值不超過預(yù)定閾值時，所述鑒別步驟將范圍設(shè)置為提供給樣品表面區(qū)域的所有強度值。
75.如權(quán)利要求55到74任一項所述的方法，其中所述相關(guān)步驟將強度值與相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，所述相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)包括一組第一和第二系數(shù)對，以便生成相關(guān)元素對。
76.如權(quán)利要求63到74任一項所述的方法，其中所述相關(guān)步驟將強度值與相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，所述相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)包括一組第一和第二系數(shù)對，并且通過將包括給定強度值的強度值范圍的每一個乘以相應(yīng)的第一系數(shù)之一，并且對結(jié)果求和以便生成相關(guān)元素對的第一個元素，并且通過將每個強度值范圍乘以相應(yīng)的第二系數(shù)之一，并對結(jié)果求和以便生成相關(guān)元素對的另一個元素，以此來生成給定強度值的相關(guān)元素對，將相關(guān)元素對存儲在相關(guān)裝置的相關(guān)緩沖器的存儲區(qū)域中。
77.如權(quán)利要求61、62、63或者64所述的方法，其中所述相關(guān)步驟使用相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)，所述相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)具有均包括多對第一和第二系數(shù)的多個組，并且相關(guān)緩沖器具有存儲區(qū)域陣列，用于存儲相應(yīng)強度值的相關(guān)元素對；以及所述相關(guān)步驟包括第一步，用于為系數(shù)對的每一個，將表面區(qū)域的一系列強度值的第一強度值獨立地乘以第一組系數(shù)對的每一個的第一系數(shù)以及第二系數(shù)，以便生成相應(yīng)的第一和第二乘法元素對，并且將每對乘法元素累加到一系列存儲區(qū)域中不同一個中；第二步，用于在每次重復(fù)時使用不同組的系數(shù)對來為每個接連的強度值重復(fù)第一步；第三步，用于沿陣列移動一系列存儲區(qū)域達預(yù)定數(shù)量，然后重復(fù)第一和第二步；以及第四步，用于至少為多個強度值的每個，在每次重復(fù)時重復(fù)第三步以便移動一系列存儲區(qū)域達預(yù)定數(shù)量，直到對應(yīng)于強度值的存儲單元包含第一和第二相關(guān)元素，其中第一和第二相關(guān)元素表示乘法元素的和，所述乘法元素根據(jù)將強度值的每個序列分別乘以不同于第一和第二系數(shù)的相應(yīng)系數(shù)而產(chǎn)生。
78.如權(quán)利要求61、62、63或者64所述的方法，其中所述相關(guān)步驟使用相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)，所述相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)具有均包括四對第一和第二系數(shù)的四組，并且相關(guān)緩沖器具有存儲區(qū)域陣列，用于存儲相應(yīng)強度值的相關(guān)元素對；以及所述相關(guān)步驟包括第一步，用于將表面區(qū)域的一系列強度值的第一強度值獨立地乘以系數(shù)對組的第一對的每一個的第一系數(shù)以及第二系數(shù)，以便生成四對第一和第二乘法元素，并且將每對乘法元素累加到四個存儲區(qū)域的不同的一個中；第二步，用于分別使用第二、第三和四組系數(shù)對為接下來的三個強度值重復(fù)第一步；第三步，用于將一系列存儲區(qū)域移動一個，然后為接下來的強度值重復(fù)第一步，并且為三個跟隨的強度值重復(fù)第二步；以及第四步，用于至少為多個強度值的每個，重復(fù)第三步，以便在每次重復(fù)時沿陣列將一系列存儲區(qū)域移動一個存儲區(qū)域，直到對應(yīng)于強度值的存儲單元包含第一和第二相關(guān)元素，其中第一和第二相關(guān)元素表示乘法元素的和，所述乘法元素根據(jù)將十六個強度值的每個序列分別乘以不同于第一和第二系數(shù)的相應(yīng)系數(shù)而產(chǎn)生。
79.如權(quán)利要求76、77或者78所述的方法，其中所述相關(guān)緩沖器是循環(huán)緩沖器，并且當緩沖器存滿時，覆蓋緩沖器中的舊條目。
80.如權(quán)利要求63到69、74或者76任一項所述的方法，其中所述確定步驟包括另一個相關(guān)步驟。
81.如權(quán)利要求80所述的方法，其中另一個相關(guān)步驟使用比相關(guān)步驟粗略的相關(guān)函數(shù)。
82.如權(quán)利要求80或者81所述的方法，其中另一個相關(guān)步驟依照如權(quán)利要求76、77或者78任一項所述的方式起作用。
83.如權(quán)利要求75到82任一項所述的方法，其中測量間隔經(jīng)設(shè)置使確定的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)是零。
84.如權(quán)利要求75到79或者82任一項所述的方法，其中測量間隔經(jīng)設(shè)置使確定的相關(guān)系數(shù)是零。
85.如權(quán)利要求75到79或者82任一項所述的方法，其中測量間隔經(jīng)設(shè)置使每對相關(guān)系數(shù)的其中一個輪流地是零。
86.如權(quán)利要求55到85所述的方法，其中峰值尋找步驟依照多個不同狀態(tài)起作用，其中通過強度值、判別值或者相關(guān)元素與之前強度值、判別值或者相關(guān)元素或者閾值的關(guān)系來確定從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一個狀態(tài)。
87.如權(quán)利要求86所述的方法，其中峰值尋找步驟具有對于第一值存在的任意的初始狀態(tài)，當所述值低于閾值時存在的低級狀態(tài)，當所述值超過閾值時存在的已找到狀態(tài)，以及如果第一值超過閾值時存在的任意早期狀態(tài)。
88.如權(quán)利要求86所述的方法，其中峰值尋找步驟具有對于第一值存在的任意的初始狀態(tài)，在所述值高于閾值以前存在的低級狀態(tài)，當所述值上升時存在的上升狀態(tài)，當所述值下降時存在的下降狀態(tài)，如果所述值低于預(yù)定比率的在前最大值時存在的已找到狀態(tài)，以及如果第一值超過閾值時存在的任意狀態(tài)。
89.如權(quán)利要求55到88任一項所述的方法，其中所述表面高度確定步驟通過將高斯曲線擬合相關(guān)步驟提供的值，并且通過識別具有擬合的高斯曲線的預(yù)定特性的相干峰值位置，來確定樣品區(qū)域的高度，所述高斯曲線特性諸如高斯曲線峰值位置。
90.如權(quán)利要求75到88任一項所述的方法，其中所述表面高度確定步驟根據(jù)相關(guān)元素對確定幅值，并且通過將高斯曲線擬合幅值，并且通過識別具有擬合的高斯曲線的預(yù)定特性的相干峰值位置來確定樣品區(qū)域的高度，所述高斯曲線特性諸如高斯曲線峰值位置。
91.如權(quán)利要求90所述的方法，其中所述表面高度確定步驟通過確定每對相關(guān)元素的平方和來獲得幅值，以便獲得每個相關(guān)元素對的二次方幅值，尋找包括最高值的二次方幅值范圍，確定二次方幅值的每個所述范圍的平方根值，并且將高斯曲線擬合所述平方根值。
92.如權(quán)利要求89到91任一項所述的方法，其中所述表面高度確定步驟在擬合高斯曲線以前執(zhí)行平滑過程。
93.如權(quán)利要求90或者91所述的方法，其中所述表面高度確定步驟使用箱式濾波器平滑二次方的幅值。
94.如權(quán)利要求55到93所述的方法，其中所述表面高度確定步驟確定相關(guān)步驟提供的值的信噪比，并且如果信噪比過低則異常中斷高度確定。
95.如權(quán)利要求90到93所述的方法，其中所述表面高度確定步驟累加二次方的幅值，并且如果最大二次方幅值和累加的二次方幅值的平均值之比低于閾值，那么異常中斷高度確定。
96.如權(quán)利要求55到95任一項所述的方法，其中所述表面高度確定步驟還包括相位確定步驟，確定具有預(yù)定相位的強度值，并且使用對應(yīng)于確定的強度值的測量路徑上的位置確定樣品表面區(qū)域的高度。
97.如權(quán)利要求96所述的方法，其中所述相位確定步驟用于使用接近于相干峰值的強度值來確定預(yù)定相位的估計，然后展開相關(guān)值的相位，并且使用線性擬合過程確定對應(yīng)于預(yù)定相位的實際位置。
98.如權(quán)利要求55到97任一項所述的方法，還包括位置確定步驟，用于在測量路徑上確定其中一個樣品表面的位置，以及包括觸發(fā)步驟，用于依照位置確定步驟中獲得的位置數(shù)據(jù)來觸發(fā)感測光強，以便提供一組強度數(shù)據(jù)信號。
99.如權(quán)利要求55到98任一項所述的方法，其中感測步驟使用具有二維陣列的傳感元素的傳感裝置，并且傳感裝置的視場通過控制傳感元素生成的強度數(shù)據(jù)信號的組合或者選擇來加以控制。
100.如權(quán)利要求55到99所述的方法，其中所述光線引導(dǎo)步驟使用光束分離裝置，該裝置用于將光線分解為沿參考路徑引導(dǎo)的參考光以及沿采樣路徑引導(dǎo)的采樣光。
101.如權(quán)利要求100所述的方法，其中光束分離裝置被配置為形成至少一個參考表面，如此沿參考路徑引導(dǎo)小于50％的光線。
102.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟從寬帶源沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，如此使得樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干涉；在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；以一定間隔感測光強以便提供表示干涉條紋的一系列強度值，所述干涉條紋在所述相對移動期間由樣品表面區(qū)域生成；以及處理所述強度值；還包括位置確定步驟，用于在測量路徑上確定其中一個樣品表面的位置，并且依照位置確定步驟中獲得的位置數(shù)據(jù)來觸發(fā)感測光強，以便提供一組強度數(shù)據(jù)信號。
103.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟從寬帶源沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，如此使得樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干涉；在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；以一定間隔感測光強以便提供表示干涉條紋的一系列強度值，所述干涉條紋在所述相對移動期間由樣品表面區(qū)域生成；以及處理所述強度值；其中所述傳感步驟使用二維陣列的傳感元素，并且通過控制傳感元素產(chǎn)生的強度數(shù)據(jù)信號的組合或者選擇來控制視場。
104.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟從寬帶立體非相關(guān)光源沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，如此使得樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干涉；在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；以一定間隔感測光強以便提供表示干涉條紋的一系列強度值，所述干涉條紋在所述相對移動期間由樣品表面區(qū)域生成；以及處理所述強度值；還包括確定步驟，用于通過將高斯曲線擬合根據(jù)所接收的強度值獲得的數(shù)據(jù)，并且通過識別具有擬合的高斯曲線的預(yù)定特性的相干峰值位置，來確定樣品區(qū)域的高度，所述高斯曲線特性諸如高斯曲線峰值位置。
105.如權(quán)利要求104所述的方法，其中所述表面高度確定步驟在擬合高斯曲線以前執(zhí)行平滑過程。
106.用于處理強度值的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備包括第一處理裝置，用于當在測量操作期間由接收裝置接收到強度值時，對強度值執(zhí)行處理，以便生成表明相干峰值位置的數(shù)據(jù)；以及第二處理裝置，用于在完成測量操作之后，使用第一處理裝置生成的數(shù)據(jù)來獲得表示表面區(qū)域高度的數(shù)據(jù)，其中第一和第二處理裝置的其中一個包括相關(guān)裝置，用于將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，以提供所述樣品表面區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，以便能夠識別樣品表面區(qū)域的強度值中的相干峰值的位置；以及第二處理裝置包括表面高度確定裝置，用于根據(jù)與相干峰值位置相關(guān)的數(shù)據(jù)來確定樣品表面區(qū)域的高度。
107.如權(quán)利要求106所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，所述相關(guān)函數(shù)包括通過高斯曲線限制的正弦和余弦波形函數(shù)。
108.如權(quán)利要求106或者107所述的設(shè)備，其中第一處理裝置包括相關(guān)裝置。
109.如權(quán)利要求108所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置包括相關(guān)處理裝置，用于將強度值與相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，以生成相關(guān)數(shù)據(jù)；峰值尋找裝置，用于尋找相關(guān)數(shù)據(jù)中與相干峰值相關(guān)的位置，所述峰值尋找裝置用于將包括與相干峰值相關(guān)的位置的相關(guān)數(shù)據(jù)的相關(guān)數(shù)據(jù)范圍、復(fù)制到復(fù)制緩沖器，或者在相關(guān)緩沖器中固定相關(guān)數(shù)據(jù)的范圍，以便第二處理裝置進行后續(xù)處理。
110.如權(quán)利要求106到107所述的設(shè)備，其中第二處理裝置包括相關(guān)裝置，并且第一處理裝置包括確定裝置，用于確定包括表示相干峰值的強度值的強度值范圍，并且用于識別相關(guān)裝置的強度值范圍。
111.如權(quán)利要求110所述的設(shè)備，其中所述確定裝置包括鑒別裝置，用于確定所接收的連續(xù)組強度值的判別值；并且包括峰值尋找裝置，用于尋找判別值中的峰值，并且用于識別表示相干峰值的峰值。
112.如權(quán)利要求111所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為確定包括空間分開接收的強度值的判別值。
113.如權(quán)利要求112所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為確定包括每隔一個接收的強度值組的判別值。
114.如權(quán)利要求111、112或者113所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為確定所接收的強度值的連續(xù)組的判別值，其中每個連續(xù)組包括來自于在前組的強度值以及至少一個其他強度值。
115.如權(quán)利要求111所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為通過將一組強度值乘以相應(yīng)的判別值對來確定判別值。
116.如權(quán)利要求111所述的設(shè)備，其中所述控制裝置被設(shè)置為提供測量間隔，該測量間隔經(jīng)設(shè)置使確定的判別值為零。
117.如權(quán)利要求115所述的設(shè)備，其中所述控制裝置被設(shè)置為提供測量間隔，該測量間隔經(jīng)設(shè)置使每對判別值的其中一個輪流地為零。
118.如權(quán)利要求117所述的設(shè)備，其中所述鑒別值對為0，1；1，0；0，-1；-1，0。
119.如權(quán)利要求111到118任一項所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為依照判別值中的峰值是否高于預(yù)定閾值來識別強度值范圍。
120.如權(quán)利要求119所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為將與判別值平均值相關(guān)的值用作預(yù)定閾值。
121.如權(quán)利要求110到120任一項所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為將強度值與相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，所述相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)包括一組第一和第二系數(shù)對，并且被設(shè)置為通過將包括給定強度值的強度值范圍的每一個乘以相應(yīng)的第一系數(shù)之一，對結(jié)果求和以便生成相關(guān)元素對的第一個元素，并且通過將每個強度值范圍乘以相應(yīng)的第二系數(shù)之一，對結(jié)果求和以便生成相關(guān)元素對的另一個元素，以此來生成給定強度值的相關(guān)元素對，所述相關(guān)裝置用于將相關(guān)元素對存儲在相關(guān)裝置的相關(guān)緩沖器的存儲區(qū)域中。
122.供權(quán)利要求106所述的設(shè)備之用的相關(guān)器，包括相關(guān)函數(shù)提供裝置，用于依照均包括多對第一和第二系數(shù)的組數(shù)目來提供相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)，并且具有相關(guān)緩沖器，具有存儲區(qū)域陣列，用于存儲相應(yīng)強度值的相關(guān)元素對；以及相關(guān)處理裝置，被設(shè)置為執(zhí)行第一步，用于將表面區(qū)域的一系列強度值的第一強度值獨立地乘以第一組系數(shù)對的每個的第一系數(shù)以及第二系數(shù)，以便為所述系數(shù)對的每一個，生成相應(yīng)的第一和第二乘法元素對，并且將每對乘法元素累加到一系列存儲區(qū)域的相應(yīng)的不同的一個中；執(zhí)行第二步，用于在每次重復(fù)時使用不同組的系數(shù)對來為每個接連的強度值重復(fù)第一步；執(zhí)行第三步，用于沿陣列移動一系列存儲區(qū)域達預(yù)定數(shù)量，然后重復(fù)第一和第二步；以及執(zhí)行第四步，用于在每次重復(fù)時重復(fù)第三步以便移動一系列存儲區(qū)域達預(yù)定數(shù)量，至少為多個強度值的每個，直到對應(yīng)于強度值的存儲單元包含第一和第二相關(guān)元素，其中第一和第二相關(guān)元素表示乘法元素的和，所述乘法元素根據(jù)將強度值的每個序列分別乘以第一和第二系數(shù)的不同一個而產(chǎn)生。
123.如權(quán)利要求122所述的相關(guān)器，其中存在四組相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)，其中每組均具有四對第一和第二系數(shù)，并且所述相關(guān)處理裝置被設(shè)置為對多個強度值的每個四個執(zhí)行第一到第四步，直到對應(yīng)于強度值的存儲單元包含第一和第二相關(guān)元素，其中第一和第二相關(guān)元素表示乘法元素的和，所述乘法元素根據(jù)將十六個強度值的每個序列分別乘以不同于第一和第二系數(shù)的相應(yīng)一個而產(chǎn)生。
124.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的表面成型設(shè)備，所述設(shè)備包括光線引導(dǎo)裝置，用于沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，其目的是使樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干涉；移動裝置，用于在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；傳感裝置，用于感測表示在所述相對移動期間樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋的光線；控制裝置，用于當所述傳感裝置以一定間隔感測光強以便提供一系列強度值時，令所述移動裝置實現(xiàn)所述相對移動來執(zhí)行測量操作，其中所述強度值表示在所述相對移動期間、樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋；以及數(shù)據(jù)處理裝置，用于處理所述強度值，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括接收裝置，用于在測量操作期間接收來自于傳感裝置的強度值；存儲裝置，用于存儲接收的強度值；處理裝置，用于處理所述強度值，其包括鑒別裝置，用于確定所接收的強度值的判別值，如此使得感興趣區(qū)域中的強度值由它們的判別值標識，以及相關(guān)裝置，用于將識別出的強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，以便提供所述樣品表面區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，由此能夠識別樣品表面區(qū)域的強度值中的相干峰值位置。
125.如權(quán)利要求124所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為當接收強度值時、確定所接收的強度值的判別值。
126.如權(quán)利要求124所述的設(shè)備，其中所述鑒別裝置被設(shè)置為在已經(jīng)接收了測量操作或者路徑的所有強度值之后，確定所接收的強度值的判別值。
127.如權(quán)利要求124到126任一項所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為在已經(jīng)接收了測量操作或者路徑的所有強度值之后，將強度值與相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)。
128.如權(quán)利要求124到126任一項所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為在正接收強度值時，將強度值與相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)。
129.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的表面成型設(shè)備，所述設(shè)備包括光線引導(dǎo)裝置，用于沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，其目的是使樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干涉；移動裝置，用于在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；傳感裝置，用于感測表示在所述相對移動期間樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋的光線；控制裝置，用于當所述傳感裝置以一定間隔感測光強以便提供一系列強度值時，令所述移動裝置實現(xiàn)所述相對移動來執(zhí)行測量操作，其中所述強度值表示在所述相對移動期間、樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋；以及數(shù)據(jù)處理裝置，用于處理所述強度值，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括接收裝置，用于在測量操作期間接收來自于傳感裝置的強度值；以及相關(guān)裝置，用于當接收裝置接收到強度值時，將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，以提供所述樣品表面區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，以便能夠識別樣品表面區(qū)域的強度值中的相干峰值位置。
130.如權(quán)利要求124到129任一項所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為將強度值與相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，所述相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)包括一組第一和第二系數(shù)對，以便生成相關(guān)元素對。
131.如權(quán)利要求124到130任一項所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為將相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在循環(huán)緩沖器中。
132.如權(quán)利要求124到129任一項所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置被設(shè)置為將強度值與相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，所述相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)包括一組第一和第二系數(shù)對，并且被設(shè)置為通過將包括給定強度值的強度值范圍的每一個乘以相應(yīng)的第一系數(shù)之一，對結(jié)果求和以便生成相關(guān)元素對的第一個元素，并且通過將每個強度值范圍乘以相應(yīng)的第二系數(shù)之一，對結(jié)果求和以便生成相關(guān)元素對的另一個元素，以此來生成給定強度值的相關(guān)元素對，所述相關(guān)裝置用于將相關(guān)元素對存儲在相關(guān)裝置的相關(guān)緩沖器的存儲區(qū)域中。
133.如權(quán)利要求124到129所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)裝置具有相關(guān)函數(shù)提供裝置，用于依照均包括多對第一和第二系數(shù)的組數(shù)目來提供相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)，并且具有相關(guān)緩沖器，具有存儲區(qū)域陣列，用于存儲相應(yīng)強度值的相關(guān)元素對；以及所述相關(guān)裝置被設(shè)置為執(zhí)行第一步，用于將表面區(qū)域的一系列強度值的第一強度值獨立地乘以第一組系數(shù)對的每個的第一系數(shù)以及第二系數(shù)，以便為所述系數(shù)對的每一個，生成相應(yīng)的第一和第二乘法元素對，并且將每對乘法元素累加到一系列存儲區(qū)域的相應(yīng)的不同的一個中；執(zhí)行第二步，用于在每次重復(fù)時使用不同組的系數(shù)對來為每個接連的強度值重復(fù)第一步；執(zhí)行第三步，用于沿陣列移動一系列存儲區(qū)域達預(yù)定數(shù)量，然后重復(fù)第一和第二步；以及執(zhí)行第四步，用于在每次重復(fù)時重復(fù)第三步以便移動一系列存儲區(qū)域達預(yù)定數(shù)量，至少為多個強度值的每個，直到對應(yīng)于強度值的存儲單元包含第一和第二相關(guān)元素，其中第一和第二相關(guān)元素表示乘法元素的和，所述乘法元素根據(jù)將強度值的每個序列分別乘以不同于第一和第二系數(shù)的相應(yīng)一個而產(chǎn)生。
134.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的表面成型設(shè)備，所述設(shè)備包括光線引導(dǎo)裝置，用于沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，其目的是使樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干涉；移動裝置，用于在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；傳感裝置，用于感測表示在所述相對移動期間樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋的光線；控制裝置，用于當所述傳感裝置以一定間隔感測光強以便提供一系列強度值時，令所述移動裝置實現(xiàn)所述相對移動來執(zhí)行測量操作，其中所述強度值表示在所述相對移動期間、樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋；以及數(shù)據(jù)處理裝置，用于處理所述強度值，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括接收裝置，用于在測量操作期間接收來自于傳感裝置的強度值；以及相關(guān)裝置，用于將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，以提供所述樣品表面區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)，以便能夠識別樣品表面區(qū)域的強度值中的相干峰值的位置，其中所述相關(guān)裝置具有相關(guān)函數(shù)提供裝置，用于依照均包括多對第一和第二系數(shù)的組數(shù)目來提供相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)，并且具有相關(guān)緩沖器，具有存儲區(qū)域陣列，用于存儲相應(yīng)強度值的相關(guān)元素對；以及所述相關(guān)裝置被設(shè)置為執(zhí)行第一步，用于將表面區(qū)域的一系列強度值的第一強度值獨立地乘以第一組系數(shù)對的每個的第一系數(shù)以及第二系數(shù)，以便為所述系數(shù)對的每一個，生成相應(yīng)的第一和第二乘法元素對，并且將每對乘法元素累加到一系列存儲區(qū)域的相應(yīng)的不同的一個中；執(zhí)行第二步，用于在每次重復(fù)時使用不同組的系數(shù)對來為每個接連的強度值重復(fù)第一步；執(zhí)行第三步，用于沿陣列移動一系列存儲區(qū)域達預(yù)定數(shù)量，然后重復(fù)第一和第二步；以及執(zhí)行第四步，用于在每次重復(fù)時重復(fù)第三步以便移動一系列存儲區(qū)域達預(yù)定數(shù)量，至少為多個強度值的每個，直到對應(yīng)于強度值的存儲單元包含第一和第二相關(guān)元素，其中第一和第二相關(guān)元素表示乘法元素的和，所述乘法元素根據(jù)將強度值的每個序列分別乘以不同于第一和第二系數(shù)的相應(yīng)一個而產(chǎn)生。
135.如權(quán)利要求133或134所述的設(shè)備，其中存在四組相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)，其中每組均具有四對第一和第二系數(shù)，并且所述相關(guān)處理裝置被設(shè)置為對多個強度值的每個四個執(zhí)行第一到第四步，直到對應(yīng)于強度值的存儲單元包含第一和第二相關(guān)元素，其中第一和第二相關(guān)元素表示乘法元素的和，所述乘法元素根據(jù)將十六個強度值的每個序列分別乘以不同于第一和第二系數(shù)的相應(yīng)一個而產(chǎn)生。
136.如如權(quán)利要求131到135任一項所述的設(shè)備，其中所述相關(guān)緩沖器是循環(huán)緩沖器，并且提供了相關(guān)緩沖器控制裝置，用于當緩沖器存滿時，覆蓋緩沖器中的舊條目。
137.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的表面成型設(shè)備，所述設(shè)備包括光線引導(dǎo)裝置，用于沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，其目的是使樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干涉；移動裝置，用于在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；傳感裝置，包括數(shù)字照相機，用于感測表示在所述相對移動期間樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋的光線；控制裝置，用于當所述傳感裝置以一定間隔感測光強以便提供一系列強度值時，令所述移動裝置實現(xiàn)所述相對移動來執(zhí)行測量操作，其中所述強度值表示在所述相對移動期間、樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋；以及數(shù)據(jù)處理裝置，用于處理所述強度值以便識別樣品表面區(qū)域的強度值中的相干峰值位置。
138.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的表面成型設(shè)備，所述設(shè)備包括用于提供來自于光源裝置的光線的光導(dǎo)管；光線引導(dǎo)裝置，用于將光導(dǎo)管提供的光線沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)，其目的是使樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干涉；移動裝置，用于在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；傳感裝置，用于感測表示在所述相對移動期間樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋的光線；控制裝置，用于當所述傳感裝置以一定間隔感測光強以便提供一系列強度值時，令所述移動裝置實現(xiàn)所述相對移動來執(zhí)行測量操作，其中所述強度值表示在所述相對移動期間、樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋；以及數(shù)據(jù)處理裝置，用于處理所述強度值以便識別樣品表面區(qū)域的強度值中的相干峰值位置。
139.用于獲得樣品表面的表面輪廓數(shù)據(jù)的表面成型設(shè)備，所述設(shè)備包括光線引導(dǎo)裝置，用于沿采樣路徑朝向樣品表面區(qū)域引導(dǎo)光線，并且沿參考路徑朝向參考表面引導(dǎo)光線，其目的是使樣品表面區(qū)域反射的光線和參考面反射的光線發(fā)生干擾；移動裝置，用于在樣品表面和參考表面之間沿測量路徑實現(xiàn)相對移動；傳感裝置，用于感測表示在所述相對移動期間樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋的光線；控制裝置，用于當所述傳感裝置以一定間隔感測光強以便提供一系列強度值時，令所述移動裝置實現(xiàn)所述移動來執(zhí)行測量操作，其中所述強度值表示在所述相對移動期間、樣品表面區(qū)域生成的干涉條紋；以及數(shù)據(jù)處理裝置，用于處理所述強度值，以便識別樣品表面區(qū)域的強度值中的相干峰值位置，所述光源提供裝置包括濾波器組件，其具有用戶可旋轉(zhuǎn)的濾波器載板，用于使用戶能選擇將置于光路中的多個濾波器的其中一個。
140.如權(quán)利要求139所述的設(shè)備，其中提供了光導(dǎo)管，用于將通過濾波器組件的濾波器的光線提供給光線引導(dǎo)裝置。
141.如先前任一項權(quán)利要求所述的設(shè)備，還包括光源提供裝置，用于提供寬帶光線，以便由光線引導(dǎo)裝置引導(dǎo)。
142.具有如前述權(quán)利要求1到54以及124到140任一項所述的數(shù)據(jù)處理裝置的特征的干涉測量數(shù)據(jù)處理設(shè)備。
143.一種信號，用于承載程序設(shè)計處理裝置的程序指令，以便執(zhí)行如權(quán)利要求55到105任一項所述方法。
144.一種存儲介質(zhì)，用于承載程序設(shè)計處理裝置的程序指令，以便執(zhí)行如權(quán)利要求55到105任一項所述的方法。
全文摘要
沿采樣路徑(SP)朝向樣品表面(7)并且沿參考路徑(RP)朝向參考表(6)引導(dǎo)來自于寬帶源的光線，如此使得樣品表面區(qū)域反射的光線與參考表面反射的光線相干涉。移動器(11)在樣品表面(7)和參考表面(6)之間沿掃描路徑實現(xiàn)相對移動。檢測器(10)以一定間隔感測光強以便提供一系列強度值，其表示樣品表面區(qū)域產(chǎn)生的干涉條紋。數(shù)據(jù)處理器具有當前處理部件(34a；340)，用于在測量操作期間當接收裝置接收到強度值時對強度值執(zhí)行處理，以便產(chǎn)生表明相干峰值位置的數(shù)據(jù)，以及后續(xù)處理部件(34b；350)，在完成測量操作之后，使用由并行部件產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來獲得表明表面區(qū)域高度的數(shù)據(jù)。其中一個處理部件具有相關(guān)器(44；440)，用于將強度值與表示相關(guān)函數(shù)的相關(guān)函數(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)，以便提供相關(guān)數(shù)據(jù)來識別相干峰值的位置。所述后續(xù)處理部件具有表面形貌確定器(35；350)，用于根據(jù)相干峰值位置數(shù)據(jù)來確定樣品表面區(qū)域的高度。
文檔編號G01B11/24GK1653314SQ03810843
公開日2005年8月10日 申請日期2003年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月14日
發(fā)明者A·D·班克赫德, I·麥克唐奈 申請人:泰勒·霍布森有限公司