[發(fā)明專利]一種基于白光掃描干涉的三維形貌解調(diào)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010089262.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-12
• 公開（公告）號(hào): CN111339844B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 桑梅;杜翔宇;王雙;董潔;禹敏慧;劉鐵根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G01B11/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種基于白光掃描干涉的三維形貌解調(diào)方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1、對(duì)原始干涉信號(hào)進(jìn)行濾波提取，消除信號(hào)中的非線性成分；其中濾波提取采用的impCEEMDAN濾波算法具體步驟如下：

1-1、計(jì)算一級(jí)余數(shù)，公式如下：

其中，w⁽ⁱ⁾(i＝1,...,N)為經(jīng)過(guò)i次的零平均單位方差白噪聲，N為零平均總次數(shù)，I⁽ⁱ⁾為原始干涉信號(hào)的強(qiáng)度I經(jīng)過(guò)i次零平均噪聲相加后的結(jié)果，β₀為第1級(jí)白噪聲幅度，E₁(·)為由經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解得到的第1級(jí)信號(hào)，M(·)為對(duì)干涉信號(hào)的局部均值的運(yùn)算符，·為求均值的運(yùn)算符；再通過(guò)1級(jí)余數(shù)r₁，得到第1層模式分離信號(hào)

1-2、通過(guò)遞推表達(dá)式得到第k層模式分離信號(hào)，公式如下：

其中，β_k-1為第k層模式分解添加的白噪聲幅度，r_k為第k層模式分解余數(shù)，E_k(·)為由經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解得到的第k級(jí)信號(hào)；

1-3、對(duì)k層模式分離信號(hào)進(jìn)行篩選和提取，篩選函數(shù)計(jì)算公式如下：

其中，F(xiàn)₁為局部偏差函數(shù)，F(xiàn)₂為整體偏差函數(shù)，j為采樣點(diǎn)索引，n為采樣點(diǎn)數(shù)；

對(duì)于不同層數(shù)的模式如果同時(shí)滿足F₁→min和F₂→min，則選擇當(dāng)前的模式為最終分解后的信號(hào)；

步驟2、對(duì)原始干涉信號(hào)進(jìn)行相位峰探測(cè)得到相位峰的干涉階數(shù)m_p，公式如下：

其中λ₀為中心波長(zhǎng)，φ₀為相位信息，δ為光程差，Int(·)為取整函數(shù)；

步驟3、對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行相干峰探測(cè)，得到相干峰探測(cè)的測(cè)量結(jié)果，再通過(guò)反演得到相干峰的干涉階數(shù)，具體過(guò)程如下：

利用質(zhì)心法的原理通過(guò)計(jì)算干涉信號(hào)的質(zhì)心位置，進(jìn)而得到測(cè)量物體表面的相對(duì)高度h_c，具體公式如下：

其中，z為重心位置，I為干涉信號(hào)的強(qiáng)度，j為采樣點(diǎn)索引，Δz為掃描間隔步長(zhǎng)；

利用類比相位峰探測(cè)法，反演得到相干峰的干涉階數(shù)m_c，公式如下：

其中，Int(·)為取整函數(shù)；

步驟4、利用間隙分析算法對(duì)相干峰和相位峰的干涉階數(shù)進(jìn)行差值處理，得到微觀器件的三維形貌，具體公式如下：

式中，h_p為相位峰探測(cè)法得到的表面形貌的高度值，h為經(jīng)過(guò)間隙分析后的微觀器件表面形貌的最終高度值。