[发明专利]干涉振动位移决定方法、振动频率决定方法和干涉装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种干涉振动位移决定方法、振动频率决定方法和干涉装置。

背景技术

传统的光干涉表面形貌显微测量仪，以测量微结构表面轮廓为主，而因其整体架构简单与非接触测量特性，应用领域相当广泛，包含晶片的表面粗糙度和平面度的测量、激光标记深度的测量、倒装工艺中金球凸块的尺寸和共面度的测量、液晶平面显示器中新式彩色滤光片上间隔柱(spacer)尺寸和高度的测量、光纤端面和微光学元件表面形貌的测量等。而且光干涉技术更利用其低相干的特性，配合陶瓷压电位移传感器的垂直扫描法可克服传统相移法断高无法测量的问题。拓展这类测量仪的应用领域，更涵盖微机械和微光机电产业里，功能元件和薄膜等动态行为的观察和测量。

虽然光干涉技术可用于对待测物的相关特性进行侦测，但是诸如面板、晶片甚至是微小机械或光学元件的生产环境中，振动难免会产生，而环境的振动却会对干涉检测的效果产生很大的影响。在一般的检测环境下，纵使有所谓的防振措施，但是轻微的振动还是会对测量结果产生极大的影响。另外，有些情况下待测物本身也可能会自发性或者是被动性的产生振动，这样的情况往往不是防振机制可以控制的。因此各个先进国家，无不针对这种情况投入大量的研究，期能解决或降低振动对于干涉检测所产生的影响。

在已知技术中，如美国专利No.5,589,938所披露的一种使用双相机的架构，分别以高、低速率撷取干涉影像，以降低振动对于系统的敏感度。另外，如美国专利No.6,624,894所披露的干涉技术，其使用额外的振动侦测的参考信号，即时补偿扫描位移装置的非线性移动，以达高精度的干涉定位。而美国专利No.7,321,430中，其使用内部或是外部传感器来决定陶瓷压电位移传感器的扫描位置。

发明内容

依据本发明技术，披露干涉振动位移决定方法实施范例，其包括下列步骤：调制低相干光源使其同时产生具有同光路的至少一高相干性侦测光以及至少一低相干性侦测光；将该至少一高相干性侦测光以及至少一低相干性侦测光经由干涉装置投射至待测物上；撷取关于该待测物的高相干性干涉图案；以及根据该高相干性干涉图案上的特定区域上所具有的光强度进行演算以得到该待测物与该干涉装置上的参考平面之间的相对位移量。

依据本发明技术，披露另一待测物振动频率决定方法实施范例，其包括下列步骤：一种待测物振动频率决定方法，其包括下列步骤：调制低相干光源使其同时产生具有同光路的至少一高相干性侦测光以及一至少低相干性侦测光；将该至少一高相干性侦测光以及至少一低相干性侦测光经由干涉装置投射至待测物上；撷取关于该待测物的高相干性干涉图案；根据该高相干性干涉图案上的特定区域上所具有的光强度进行演算以得到该待测物与该干涉装置上的参考平面之间的相对位移量；重复执行前述四步骤多次以建立出相对位移量与时间的关系序列；以及对该关系序列进行频谱分析以决定出该待测物的振动频率。

依据本发明技术，披露干涉装置的实施范例，其包括：光源模块，其调制低相干光源以同时形成具有同光路的至少一高相干性侦测光以及至少一低相干性侦测光；光学干涉模块，其导引该光源模块所产生的该高相干性侦测光以及该低相干性侦测光投射至待测物上，并干涉以形成干涉图案；信号撷取单元，其撷取该干涉图案中的特定区域属于高相干性干涉的光信号；运算单元，其与该信号撷取单元相耦接，该运算单元对该光信号进行演算以得到该待测物与该干涉装置上的参考平面之间的相对位移量；以及第一影像撷取元件，其撷取该干涉图案所形成的影像。

附图说明

图1A为本发明范例的干涉振动位移决定方法流程示意图。

图1B为本发明范例的同光路且相互独立的高相干与低相干侦测光示意图。

图2A至图2C为高相干性干涉图案示意图。

图3为本发明的干涉振动位移决定方法另一实施例流程示意图。

图4为本发明范例的振动频率决定方法流程示意图。

图5A为本发明的干涉装置实施例示意图。

图5B为本发明的光源另一实施例示意图。

图6为高相干侦测光以及低相干侦测光光谱分布示意图。

图7A与图7B为带通滤波元件示意图。

图7C与图7D为本发明的信号撷取单元实施例示意图。

图8A为未加上带通滤波元件，影像撷取元件所得的单一像素对于不同深度的光强度变化示意图。

图8B为加上带通滤波元件，影像撷取元件所得到单一像素对于不同深度的光强度变化。

图9为本发明的干涉装置另一实施例示意图。

图10为第二影像撷取元件撷取影像区域示意图。

图11与12为本发明的干涉装置另外两种实施例示意图。