测量物体表面形貌的设备和方法

摘要

一种用于测量物体表面形貌的装置包括光学配置，该光学配置能够：引导物体表面处的第一光束；提供与第一光束相干和相对于第一光束在空间上有相移的第二光束；以及从第二光束和来自物体表面的第一光束的反射光束中产生干涉光束。该装置还包括至少一个线扫描传感器，用于检测和测量干涉光束。

权利要求

1.一种用于测量物体表面形貌的方法，包括：

引导物体表面处的第一光束；

提供与第一光束相干且相对于第一光束在空间上有相移的第二光束；

从第二光束和来自物体表面的第一光束的反射光束中产生干涉光束；以及使用至少一个线扫描传感器来检测和测量所述干涉光束。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一光束和所述第二光束基本上是线性的。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，检测和测量所述干涉光束包括使所述干涉光束穿过空间分相器，所述空间分相器询问不同相位延迟处的干涉光束。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，产生干涉光束包括：引导具有已知形貌的基准表面处的第二光束；以及从来自基准表面的第二光束的反射光束和来自物体表面的第一光束的反射光束中产生干涉光束。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，使用至少一个线扫描传感器来检测和测量所述干涉光束包括：同时从所述干涉光束中获取多个干涉图。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：使用干涉图来重构物体表面形貌。

7.一种测量物体表面形貌的方法，包括：

引导物体表面处的第一光束；

提供与第一光束相干且相对于第一光束在空间上有相移的第二光束；

从第二光束和来自物体表面的第一光束的反射光束中产生干涉光束；

形成所述干涉光束的多个复制品；

使所述干涉光束的每个复制品穿过多个空间分相器中的一个；以及使用与多个空间分相器相关联的多个线扫描传感器来检测和测量所述干涉光束的复制品。

8.一种用于测量物体表面形貌的装置，包括：

光学配置，所述光学配置能够：(i)引导物体表面处的第一光束，(ii)提供与第一光束相干且相对于第一光束在空间上有相移的第二光束，以及(iii)从第二光束和来自物体表面的第一光束的反射光束中产生干涉光束；以及至少一个线扫描传感器，用于检测和测量所述干涉光束。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括光源，所述光源能够提供其相干长度小于物体光学厚度的两倍的源光束。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，光学配置包括分光镜，所述分光镜能够把源光束分成第一光束和第二光束。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述光学配置包括与第二光束交互作用的基准表面。

12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述光学配置还包括光束成形器，所述光束成形器能够使源光束定形成基本上线性的光束。

13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括光学地耦合到至少一个线扫描传感器的至少一个空间移相器，用于询问不同相位延迟处的干涉光束。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，至少一个空间移相器是包括偏振元件的线性配置的线性像素化相位掩模。

15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，把所述偏振元件安排在重复图案中，并且在每个重复图案中的偏振元件具有不同的偏振角。

16.如权利要求12所述的装置，其特征在于，至少一个空间移相器是线性棱镜移相器。

17.如权利要求8所述的装置，其特征在于，它包括多个独立的线扫描传感器。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，还包括光学地耦合到多个线扫描传感器的多个空间移相器，用于询问不同相位延迟处的干涉光束。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，还包括用于形成所述干涉光束的复制品从而使得在每个空间移相器处接收到所述干涉光束的复制品的光学模块。

20.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括用于使光学配置和至少一个线扫描传感器相对于物体表面而移动的机构。

21.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括数据获取模块，用于从至少一个线扫描传感器中收集数据并且处理该数据以重构出表面形貌。

说明书

测量物体表面形貌的设备和方法

[0001] 本发明要求2008年2月21日提交的美国申请12/070844的优先权，这里结合该申请作为参考。

技术领域

[0002] 本发明一般涉及测量物体表面形貌的技术。更具体地，涉及用于测量物体表面形貌的相位测量干涉测量法的方法和装置。

背景技术

[0003] 一般要求制造诸如平板显示器、有源电子设备、光伏设备和生物阵列之类的设备中使用的基板具有基本上无缺陷的以及平整度在几个微米之内的表面。因此，相对容易地检查这些表面的缺陷和平整度是极重要的。相位测量干涉测量法(PMI)是测量表面形貌的光学干涉测量技术的一个例子。PMI一般包括通过光束与物体表面的相互作用来创建干涉图案以及检测干扰图案，其中使用检测到的干涉图案来重建表面形貌。PMI一般依靠面扫描摄像机来检测干涉图案。然而，基于面的PMI在大基板(诸如用于平板显示器中的基板)的高速检测过程中的应用是很有限的。一个困难问题是面扫描摄像机具有有限的视场。另一个困难问题是难以对面扫描摄像机进行定标。通常，面扫描摄像机越大，面扫描摄像机就越复杂，导致扫描时间长且成本高。

发明内容

[0004] 在一个方面，本发明涉及一种用于测量物体表面形貌的装置。该装置包括一种光学配置，该光学配置能够：(i)引导物体表面处的第一光束，(ii)提供与第一光束相干和相对于第一光束在空间上有相移的第二光束，以及(iii)从第二光束和来自物体表面的第一光束的反射光束中产生干涉光束。该装置还包括至少一个线扫描传感器，用于检测和测量干涉光束。

[0005] 在另一个方面，本发明涉及一种用于测量物体表面形貌的方法，该方法包括引导物体表面处的第一光束，提供与第一光束相干和相对于第一光束在空间上有相移的第二光束，以及从第二光束和来自物体表面的第一光束的反射光束中产生干涉光束，以及使用至少一个线扫描传感器检测和测量干涉光束。

[0006] 在再另一个方面，本发明涉及一种用于测量物体表面形貌的方法，该方法包括引导物体表面处的第一光束，提供与第一光束相干和相对于第一光束在空间上有相移的第二光束，以及从第二光束和来自物体表面的第一光束的反射光束中产生干涉光束，形成多个干涉光束的复制品，通过多个空间分相器中之一传送干涉光束的每个复制品，以及使用与多个空间分相器相关联的线扫描传感器检测和测量干涉光束的复制品。

[0007] 从下面的说明书和附图，本发明的其它特征和优点会变得显而易见。

附图说明

[0008] 下面描述的附图示出了本发明的典型实施例，并且不考虑来限制本发明的范围，本发明可以容许其它等效的实施例。附图不必定按一定的比例，可能以放大的比例示出附图的某些特征和某些视图，或为了清楚和简洁起见以示意图来示出。

[0009] 图1是用于测量物体表面形貌的装置的方框图。

[0010] 图2是用于测量物体表面形貌的特怀曼-格林(Twyman-Green)型干涉仪的示意图。

[0011] 图3是用于测量物体表面形貌的斐索(Fizeau)型干涉仪的示意图。

[0012] 图4是包括线性像素化相位掩模和线扫描传感器的成像模块的示意图。

[0013] 图5是在线性像素化相位掩模之前具有四分之一波片的图4的成像模块的示意图。

[0014] 图6是包括多个像素化相位掩模和线扫描传感器的成像模块的示意图。

[0015] 图7是与线扫描传感器光学耦合的线性棱镜移相器的透视图。

[0016] 图8是图7的线性棱镜移相器的前视图。

具体实施方式

[0017] 现在将参考在附图中示出的几个较佳实施例详细地描述本发明。在较佳实施例的描述中，阐明了许多具体的细节，以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于熟悉本领域的技术人员是显而易见的，可以实践本发明而无需这些具体细节中的某一些或全部。在其它情况中，未曾详细地描述众所周知的特征和/或处理步骤，为的是不致不必要地使本发明难以理解。此外，使用相似或相同的附图标记来标识通用的或相似的元件。

[0018] 图1是用于测量一测试物体102的表面形貌的装置100的方框图。装置100包括干涉仪105，干涉仪105测量通过与测试物体102的测试表面104的光学交互作用产生的干涉光束图案。干涉仪105引导测试表面104处的光束。光束大小一般比测试表面104小得多。可以把干涉仪105安装在移动台176上，并且在测试表面104上平移以便得到一系列的测量到的干涉仪光束图案，并且可以从测量到的干涉仪光束图案中重构出测试表面104的表面形貌。另一方面，可以相对于干涉仪105移动测试表面104以便得到一系列的测量到的干涉仪光束图案。既然是这样，可以使测试物体102耦合到移动台(未示出)以启动测试表面104和干涉仪105之间如此的相对运动。受到干涉仪105询问的测试表面104的表面面积可能较小或较大。测试表面104可能是平坦的或可能包括或可能不包括表面缺陷。干涉仪105通过测量测试表面104和基准表面(未在图1中示出)之间的表面高度变化来检测测试表面104中的缺陷。具有测试表面104的测试物体102可以是设备中使用的基板，这些设备要求基板具有高的平整度和最少的表面缺陷，诸如平板显示器、有源电子设备、光伏设备、生物阵列以及传感器阵列。用于制造诸如平板显示器之类设备的基板可能极大，例如，3米×3米。可以由适合于指定应用的任何材料来制造具有测试表面104的测试物体102，诸如玻璃、玻璃-陶瓷以及塑料材料。

[0019] 干涉仪105包括干涉光束发生器106、光束调节模块108以及成像模块110。干涉光束发生器106包括一种光学配置，该光学配置引导测试表面104处的第一光束，并且从第一光束的反射光束和第二光束中产生干涉光束，其中第二光束与第一光束相干，并且相对于第一光束在空间上有相移。这里和后续段落中的相干是指时间相干性。第二光束的相移随测试表面104的形貌而变化。光束调节模块108把干涉光束发生器106中的光学配置所产生的干涉光束引导到成像模块110。光束调节模块108可以包括光学器件的任何组合，诸如，准直透镜、孔径以及衍射元件，用于使干涉光束成形和使干涉光束聚焦到成像模块110上。成像模块110检测和测量通过干涉光束发生器106产生的干涉光束。装置100包括数据获取模块112，用于收集来自成像模块110的测量到的数据。数据获取模块112可以包括用于与成像模块110进行通信的输入/输出接口170、用于记录测量到的数据的数据记录器172以及用于处理经记录的数据的数据处理器174。数据处理器174可以执行从测量到的数据重构测试表面104的表面形貌的处理。

[0020] 干涉仪105可以是适用于相位测量干涉测量法(PMI)的特怀曼-格林型干涉仪、斐索型干涉仪或其它类型的干涉仪。然而，与用于测量表面形貌的、已知的基于PMI的干涉仪相比，干涉仪105使用线性光学器件的系统。干涉仪105使用基于线扫描传感器的成像模块110，同时从单个干涉光束检测和测量多个干涉图。设计用于高分辨率测量的干涉仪105中的模块，以致成像模块110检测到的干涉光束具有基本上线性的分布。

[0021] 图2示出特怀曼-格林型配置的干涉仪105。在图2中，干涉模块106包括光源114，光源114提供询问测试表面104时使用的光束BI。可以使用有源和/或无源部件(未分别示出)来提供光束BI，这些部件对于光源114来说可以是在本地的或在远处的。当有源部件对于光源114来说是在远处的时，可以使用诸如透镜、镜子和光纤之类的无源部件把光束从远处(所述光束产生处)传送给光源114。光源114提供的光束BI可以是低相干激光束或其它低相干光束。在一些实施例中，干涉光束发生器106的光学配置包括光束成形器116，用于使光束BI形成要求的形状。对于用线性成像模块110的增强的性能，光束成形器116最好是线发生器，它使非线性光束(例如，圆形光束)成形为基本上线性的光束，例如，线光束、高度椭圆形的光束或其它高纵横比的光束。例如，光束成形器116可以是衍射元件或全息漫射器。

[0022] 干涉光束发生器106的光学配置还包括偏振分光镜122，并且还可以包括透镜125。在干涉光束发生器106中，光束BI通过光束成形器116，并且通过透镜125聚焦到偏振分光镜122上。偏振分光镜122把光束BI分成两个正交的偏振光束BT和BR。通常，光束BR与光束BT相干，并且相对于光束BT有空间上的相移或相位分离。干涉光束发生器
106的光学配置包括具有基准表面120的基准物体118，基准表面120是平坦的，并且具有已知的表面形貌。一般，基准物体118是前-表面镜，或基准表面120可以是由反射材料制造的或涂有反射材料的表面。分别在测试表面104和基准表面120处引导偏振分光镜122所产生的光束BT和BR，并且作为反射的光束BTR和BRR分别被反射回到偏振分光镜122。
测试表面104和基准表面120的形貌分别影响经反射的光束BTR和BRR的路径长度。

[0023] 对于低相干系统，相对于测试表面104和基准表面120来设置偏振分光镜122，以致偏振分光镜122与测试表面104和基准表面120中的每一个之间的光学长度是在光源114的光学相干长度之内。相干长度是两个光束在它们的相位关系变成随机状态(并且因此而不会产生干涉图案)之前可以行进的光学距离。当光束BT入射在测试表面104上时，一部分光束BT被反射回到干涉仪105成为经反射的光束BTR。经反射的光束BTR与来自基准表面102的经反射的光束BRR再组合，产生在成像模块110处检测到的干涉光束IB。如果光源114的相干长度大于测试物体102的光学厚度的两倍，则穿过测试表面104并到达测试物体102的后表面103的光束BT的那部分也反射回到干涉仪105中，并且与经反射的光束BTR和BRR再组合，从而对干涉光束IB作出了贡献。为了减小或防止后表面反射对干涉图案的贡献，需要具有低相干长度的光源114。通常，并且较佳地，光源114的相干长度小于测试物体104的光学厚度。通常，并且较佳地，光源114的相干长度小于测试物体104的光学厚度的两倍。测试物体102的光学厚度是测试物体102的厚度(T)和测试物体102的折射率的乘积，测试物体102的厚度是沿光束BT的入射方向(也已知为干涉仪105的测量臂)测量到的。

[0024] 分别在偏振分光镜122与测试和基准表面104、120之间设置四分之一波片124、126。四分之一波片124、126使线性偏振光改变成圆偏振光，反之亦然。在前向方向上，四分之一波片124、126起作用，以致在偏振分光镜122处为线性偏振的光束BT和BR在测试和基准表面104、120处是圆偏振的。在反向方向上，四分之一波片124、126起作用，以致在测试和基准表面104、120处是圆偏振的经反射的光束BTR和BRR在偏振分光镜122处是线性偏振的。在一些实施例中，使用聚焦透镜使来自偏振分光镜122或四分之一波片124的光束BT聚焦到测试表面104上。可以相似地使用聚焦透镜(未示出)，使来自偏振分光镜
122或四分之一波片126的光束BR聚焦到基准表面120上。

[0025] 在偏振分光镜122处接收到的经反射的光束BTR和BRR在从偏振分光镜122中出来时形成了再组合的光束RB。在光束调节模块108中接收再组合的光束RB，并且作为干涉光束IB而从光束调节模块108输出。成像模块110检测和测量干涉光束IB。如上所述，光束调节模块108包括用于调节光束并使光束聚焦到成像模块110上的光学器件。在图2所示的例子中，光束调节模块108包括聚焦透镜123，聚焦透镜123用于使再组合的光束RB聚焦到成像模块110上。光束调节模块108可以任选地包括光学器件模块149，光学器件模块149用于任选地形成再组合的光束的复制品，并且把再组合的光束的复制品提供给成像模块110。光学器件模块149可以包括，例如，衍射元件或全息漫射器。当成像模块110包括用于测量干涉光束的多个线扫描传感器时，光学器件模块149是有用的，这将在下面详细地描述。

[0026] 图3示出按斐索配置的干涉仪105，诸如在国际公开WO 2006/080923中所描述的。在图3中，干涉光束发生器106包括光源114，如上所述，光源114提供用于询问测试物体
102的测试表面104的光束BI。如上所述，光源114提供的光束BI通过光束成形器116、半波片163以及光束扩展透镜162，然后入射在分光镜160上。光束BI在撞击到分光镜160时向测试物体102的测试表面104以及基准物体169的基准表面167反射。通过准直透镜
165可以使来自分光镜160的光束BI聚焦到表面104、167上。在图3所示的配置中，测试表面104和基准表面167是并列的，并且相对于彼此倾斜，以致从这些表面反射的光束BTR和BRR在空间上是分离的。如在前述例子中，光束BTR和BRR也是相干的。通常，并且较佳地，光源114的相干长度小于测试表面104和基准物体169的光学厚度的总和。通常，并且较佳地，光源114的相干长度小于测试表面104和基准物体169的光学厚度的总和的两倍。
上面已经定义了测试物体102的光学厚度。基准物体169的光学厚度是基准物体169的厚度(沿干涉仪105的测量臂测量到的)以及基准物体169的折射率的乘积。在图3所示的配置中，由透明材料来制造基准物体169。例如，基准物体169可以是具有平坦基准表面
167的透明透镜。经反射的光束BTR和BRR通过分光镜160，并且在光束调节模块108中接收经反射的光束BTR和BRR。在光束调节模块108中，经反射的光束BTR和BRR在准直透镜
164的聚焦平面的一个点处会聚。在准直透镜164的聚焦平面处配置空间偏振滤光镜166，以致经反射的光束在离开准直透镜164时具有正交偏振态。具有正交偏振态的光束可以附加地通过成像透镜171和偏振分光镜173，并且作为干涉光束IB而退出光束调节模块108。
成像模块110检测和测量干涉光束IB。

[0027] 参考图1-3，把成像模块110配置在光束调节模块108的下游。在一些实施例中，如图4所示，成像模块110包括作为空间分相器的线性像素化相位掩模130。在一些实施例中，线性像素化相位掩模130是重复图案中的偏振元件134的线性阵列。在一些实施例中，线性阵列中的偏振元件134的配置是这样的，使得没有任何两个相邻的偏振元件134具有相同的偏振角。这里，偏振角是相对于检测轴或干涉仪(图1-3中的105)的基准臂的。每个重复单元132包括具有不同偏振角的偏振元件134。在一些实施例中，每个重复单元包括四个偏振元件134，每个偏振元件134具有从0°、90°、180°和270°中选择的偏振角。在一些实施例中，配置每个重复单元中的偏振元件134，以致相邻偏振元件134之间的偏振角之差是90°。例如，重复单元132可以包括具有0°偏振角的偏振元件134a、具有90°偏振角的偏振元件134b、具有180°偏振角的偏振元件134c以及具有270°偏振角的偏振元件134d的顺序配置。

[0028] 图5示出在线性像素化相位掩模130之前具有四分之一波片136的图4的成像模块110的示意图。四分之一波片136把圆偏振输入光束转换成线性偏振输入光束，并且反之亦然，当进入成像模块110的输入光束IB不是圆偏振的或是线性偏振的时，这种转换是有用的。在图4和5中，线性像素化相位掩模130询问不同相位延迟或相移处的输入光束的强度。相移的数量对应于线性像素化相位掩模130中所表示的不同偏振态的数量。例如，当线性像素化相位掩模130具有偏振元件的重复单元并且每个重复单元包括四个不同的偏振角时，在输入光束中询问的相位延迟的数量将是四。这允许成像模块110同时检测和测量四个干涉图。

[0029] 在图4和5中，成像模块110还包括与线性像素化相位掩模130相关联的线扫描传感器146，用于检测和测量通过线性像素化相位掩模130的干涉图。线扫描传感器146包括光电元件148的线性阵列。在图4和5示出的特定配置中，在线扫描传感器146的光电元件148和线性像素化相位掩模130的偏振元件148之间存在一对一的映射。在不同偏振态和线性像素化相位掩模130中表示的相位延迟下，线扫描传感器146检测和测量通过线性像素化相位掩模130的干涉光束的强度。

[0030] 图6描绘一个例子，其中成像模块110包括线性偏振阵列138a、138b、138c、138d。通常，成像模块110可以再有两个线性偏振阵列，一般，具有至少三个线性偏振阵列是较佳的。线性偏振阵列138a、138b、138c、138d的每一个包括一组偏振元件。在一个例子中，线性偏振阵列138a包括具有第一偏振角的偏振元件，线性偏振阵列138b包括具有第二偏振角的偏振元件，线性偏振阵列138c包括具有第三偏振角的偏振元件，而线性偏振阵列138d包括具有第四偏振角的偏振元件，其中第一、第二、第三、第四偏振角是不同的。例如，从
0°、90°、180°和270°中选择第一、第二、第三、第四偏振角。在这个配置中，线性偏振阵列138a、138b、138c、138d的每一个询问不同相位延迟或相移处的输入光束的强度。如在图
5中，如果输入光束是线性偏振的，则线性偏振阵列138a、138b、138c、138d的每一个之前可以设置有四分之一波片。线性偏振阵列138a、138b、138c、138d的工作方式与线性像素化相位掩模(图4和5中的130)相似，除了每个偏振阵列是专用于单个偏振态的。对于四个偏振阵列138a、138b、138c、138d，需要上述输入或干涉光束IB的四个复制品。可以通过在光束调节模块(图2中的108)中的诸如衍射元件或全息漫射器之类的光学器件模块(图2中的149)来提供干输入束IB的四个复制品。还可以把提供输入光束IB的四个复制品的光学器件模块置于成像模块110的输入端，而不是置于光束调节模块中。

[0031] 在图6中，成像模块110包括分别与线性偏振阵列138a、138b、138c、138d相关联的线扫描传感器146a、146b、146c、146d。线扫描传感器146a、146b、146c、146d与图4和5中的线扫描传感器146相似，分别检测通过线性偏振阵列138a、138b、138c、138d的干涉图。

[0032] 图7和图8示出可以用作为空间分相器和代替线性像素化相位掩模(图4-5中的130和图6中的138a-d)的线性棱镜移相器160。线性棱镜移相器160包括设置在线性叠层中的分光镜162、偏振分光镜164、分光镜166以及棱镜或镜子168。与分光镜160、162、
164、以及棱镜或镜子168相邻的分别是以线性叠层设置的裸板162a、四分之一波片164a、裸板166a以及四分之一波片168a。与板的叠层相邻的是以线性叠层设置的三角棱镜162b、
164b、166b和168b。参考图8，在分光镜162处接收输入光束IB。分光镜162把输入光束IB分成两个光束I1和I2。光束I1通过裸板162a而进入棱镜162b。线扫描传感器(图7中的146)的一部分与棱镜162b对准以接收来自棱镜162b的输出光束。光束I2行进到偏振分光镜164，在那里再次分成具有正交偏振态的两个光束I21和I22。光束I21通过四分之一波片164a而进入棱镜164b。线扫描传感器(图7中的146)的一部分接收来自棱镜
164b的输出光束。光束I22行进到分光镜166，它在那里分成两个光束I221和I222。光束I221通过裸板166b和棱镜166b，

[0033] 并且在线扫描传感器(图7中的146)处被接收。光束I222行进到棱镜或镜子168。光束I222的经反射的光束I2221通过四分之一波片168a和棱镜168b。线扫描传感器(图7中的146)的一部分接收棱镜168b的输出。较佳地设计分光镜和偏振分光镜162、
164、166、168，以致使输出光束在强度方面紧密地匹配和具有相似的信噪比。

[0034] 参考图1-3，干涉光束发生器106通过与测试物体102的测试表面104的交互作用而产生干涉光束。干涉光束IB通过光束调节模块108，并且聚焦到成像模块110上。在成像模块110内部，通过线性像素化相位掩模(图4和5中的130)或线性偏振阵列(图6中的138a-d)或线性棱镜移相器(图7和8中的160)(统称为空间分相器，取决于使用成像模块110的哪种配置)，在不同相位延迟处询问输入光束IB。在成像模块110内部，线扫描传感器(图4和5中的146)或多个线扫描传感器(图6中的146a-d)检测和测量通过线性像素化相位掩模(图4和5中的130)或线性偏振阵列(图6中的138a-d)或线性棱镜移相器(图7和8中的160)(统称为空间分相器，取决于使用成像模块110的哪种配置)的干涉图。在测试表面104上线性地移动干涉仪105，同时干涉光束发生器106在干涉仪105越过测试表面104的每个位置处产生干涉光束。另一方面，可以相对于干涉仪105线性地移动测试表面104，同时干涉光束发生器106产生干涉光束。成像模块110检测和测量干涉仪105产生的干涉光束，如上所述。对于干涉光束发生器106产生的每个干涉光束，成像模块110同时从干涉光束检测和测量多个干涉图。可以把经测量的数据发送到数据获取模块(图1中的112)，并且处理数据而使用已知技术重构表面形貌，所述已知技术诸如在Cheng和Wyant的“Applied Optics，24”(3049页(1985))中描述的。

[0035] 干涉仪105是线性度促进了表面形貌测量系统的可量测性。为了测量测试表面的表面形貌，需要沿一个维度或第一维度上使干涉仪105的大小与测试表面匹配。通过沿基本上与第一维度正交的第二维度的线性干涉仪105和测试表面之间的相对运动同时干涉仪105进行测量而获取全部表面形貌。可以相当容易和廉价地完成成像模块110的部件的线性定标，因为其全部需求是在对于空间分相器(图4和5中的130、图6中的138a-d、图7和8中的160)和线扫描传感器(图4、5和7中的146、图6中的146a-d)是线性方向上添加元件。另一方面，可以使用干涉仪105的线性阵列沿第一线性方向覆盖测试表面，并且可以使用沿基本上与第一线性方向正交的第二线性方向的干涉仪105的线性阵列和测试表面之间的相对运动来产生两维表面形貌。由于干涉仪105的线性度，干涉仪105雨测试表面的对准是相当简单的。这促进了干涉仪105在生产环境的在线测量中的推广应用。

[0036] 可以使用装置100进行物体表面形貌的在线测量。可以使用测量到的表面形貌来检测物体的测量表面上的缺陷的存在。在诸如制造平板显示器中使用的基板之类的物体中，这些缺陷的长度可能处于几百微米到几个毫米的数量级，并且可能发生在物体的测量表面上的任何地方。测量的表面本身可以是极大的，例如，3米×3米。具有高度小于1微米的缺陷，就要关心振动。装置100使用瞬时相位测量干涉测量法(i-PMI)而基本上消除了沿测试线或测量表面进行测量时的振动效应。在i-PMI中，从单个干涉光束获取多个干涉图。在实际上“冻结”测试表面的时间幀内产生干涉光束本身。在5微秒干涉仪暴露处，实际上冻结了幅度大于50微米和频率快于20Hz的测试表面振动，允许正确地测量小至1纳米或更小的表面形貌。此外，通过以高扫描速率相对于测量表面移动干涉仪105可以产生具有最小局部振动效应的两维表面形貌。在高扫描速率处，对于沿线和局部区域中的测量两者，冻结了振动。然后，两维表面形貌是局部形貌测量的级联，具有在实际上“冻结”测试表面时的时间帧期间获取的每个局部形貌。在每个局部形貌测量中，缺陷的检测是一贯的和可靠的。存在用于分析局部缺陷特征的大的形貌映射的各种方法。一个方法包括把大的形貌映射变换到空间频率(或由于已知扫描速率而变换到时间频率)的傅里叶映射，然后施加高通滤波器或带通滤波器来分离出缺陷。

[0037] 在使用融合拉伸工艺形成材料板的同时，还可以使用装置100来测量表面形貌，诸如在发出进行审理的美国专利3,338,696和3,682,609中所描述的，这里结合其作为参考。在融合拉伸工艺中，在对材料板进行拉伸的同时，它可以经受诸如振动这样的运动。如果干涉仪105以大于材料板振动的速度扫过材料板，则可以进行高分辨率测量。

[0038] 在已经相对于有限数量的实施例描述了本发明的同时，获得本揭示有益之处的、熟悉本领域的技术人员可以理解，可以设计不偏离这里揭示的本发明范围的其它实施例。因此，仅由所附的权利要求书来限定本发明的范围。