[发明专利]测量测试表面的高度图的方法

说明书

本发明涉及使用多传感器光学轮廓仪来测量测试表面的高度图的方法。该方法包括：通过设置于光学轮廓仪的具有相对长的工作距离和/或大的视野的预映射传感器来测量测试表面的粗糙高度图；将粗糙高度图存储在存储器中；将粗糙高度图细分为多个部分，以适合于设置于光学轮廓仪的相对高分辨率的光学轮廓仪传感器的视野；计算高分辨率的光学轮廓仪传感器相对于测试表面的相应X、Y和Z位置；使用所计算出的X、Y和Z位置计算高分辨率的光学轮廓仪传感器相对于测试表面在X、Y和Z方向上的轨迹；根据所述轨迹在X、Y和Z方向上使高分辨率的光学轮廓仪传感器相对于测试表面移动；以及使用高分辨率的光学轮廓仪传感器来测量高精度高度图。

本申请是申请日为2015年7月24日、申请号为2015104410419、发明名称为“测量测试表面的高精度高度图的方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种使用多传感器光学轮廓仪来测量测试表面的高精度高度图的方法。

背景技术

通常，对于3D光学轮廓仪系统，高度图精度与垂直扫描范围和垂直扫描速度成反比关系。高精度光学轮廓仪传感器可能具有有限的视野，例如视野可能是0.1×0.1mm，而测试表面可能更大一些。因此，存在如下需要，将位于传感器下方的测试表面从该测试表面的第一部分移动至该测试表面的后续部分，从而可以将多幅高度图结合在一起以使得能够得到整个测试表面的测量结果。如果针对各高度图，操作者不得不以自动方式或者手动方式寻找测试表面位于传感器的焦点深度和扫描范围(如果合适的话)之内的位置，这可能花费很长的时间来测量整个测试表面。

可能需要使用光学轮廓仪传感器来测量测试表面的高精度高度图的改进方法，其中，将测试表面定位在高精度光学轮廓仪传感器的焦点范围(focal range)之内的时间最短。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用光学轮廓仪来测量测试表面的高精度高度图的改进方法。

因此，提供了一种使用多传感器光学轮廓仪来测量测试表面的高精度高度图的方法，包括：

通过设置于所述光学轮廓仪的具有相对长的工作距离和/或大的视野的预映射传感器来测量所述测试表面的粗糙高度图；

将所述粗糙高度图存储在存储器中；

将所述粗糙高度图细分为多个部分，以适合于设置于所述光学轮廓仪的相对高分辨率的光学轮廓仪传感器的视野；

计算所述高分辨率的光学轮廓仪传感器相对于所述测试表面的相应X、Y和Z位置；使用所计算出的X、Y和Z位置计算所述高分辨率的光学轮廓仪传感器相对于所述测试表面在X、Y和Z方向上的轨迹；

根据所述轨迹在X、Y和Z方向上使所述高分辨率的光学轮廓仪传感器相对于所述测试表面移动；以及

使用所述高分辨率的光学轮廓仪传感器来测量高精度高度图。

通过使用两个高度传感器可以实现高精度高度图的快速测量：快速且具有长焦点范围和长工作距离以对测试表面进行预映射的预映射传感器、以及针对高精度高度图具有高的高度测量精度的第二传感器(光学轮廓仪)。

通过预映射传感器的帮助，可以预先测量出测试表面和预映射传感器之间的距离。所测量的距离可以用来在高精度传感器有限的焦点范围内移动测试表面。高精度传感器因此可以直接用来测量而没有将时间浪费在在焦点范围内寻找测试表面上。

根据实施例，所述预映射传感器包括：共聚焦传感器、三角聚焦传感器、刀口聚焦传感器、色点传感器、聚焦点恢复传感器(a points from focus sensor)、结构照明显微传感器、聚焦垂直影像对比度传感器(vertical image contrast through focus sensor)、聚焦横向影像对比度传感器(lateral image contrast through focus sensor)、触觉传感器或电容式传感器。不排除其它快速聚焦方法。