测量测试表面的高精度高度图的方法_3

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>[0073]图4示出后续如何取消选定视野、或者通过用户动作创建额外的视野;
[0074]图5示出如何通过用户动作调整视野的位置和重叠百分比;
[0075]图6a至6f示出如何能够使用所述方法进行真正的测量。
【具体实施方式】
[0076]图1描述了根据实施例的用于确定样本属性的干涉仪设备4。所描述的干涉仪设备是Mirau干涉仪。可选地,也可以使用Michelson和/或Linnik干涉仪。也可以使用其它光学轮廓仪。
[0077]设备4可以包括宽带照射器23以提供宽带照射光束9。宽带照射器可以包括宽带照射源5、第一透镜6、第一镜7和第二透镜8,以提供宽带照射光束9。宽带照射光束可以平行。宽带照射光束9可以反射到第二分束器10上并在到达用于将宽带照射光束分束为参考光束和测量光束的分束器12之前穿过物镜17。
[0078]参考光束可以反射到参考镜14上。测量光束可以从样本1的测试表面反射。从参考镜14反射的光束可以在分束器12上再次反射。从样本1的测试表面反射的光束可以穿过分束器12。参考光束和测量光束可以发生干涉,并且穿过物镜17、第二分束器10和透镜15,到达检测器16。可以利用检测器16来测量干涉光束的强度。
[0079]参考镜14、物镜17和分束器12可以共同形成Mirau物镜,并且可以被扫描仪11沿着物镜17的光轴而相对于样本1进行扫描。
[0080]可以读出检测器16的各像素信号以获取如图1中的框20中描述的相关图,该相关图描述了作为样本的Z-位置Z的函数的所接收强度I。因此设备可以设置有控制器18,用于针对各像素接收表示在检测器16上接收的干涉辐射强度的信号和来自扫描仪11的距离信号,并将两者结合至所接收的相关图20,该相关图20针对各像素显示作为来自样本1的扫描距离的函数的干涉辐射强度。控制器18可以基于所接收的相关图来计算高精度高度图。
[0081]干涉仪设备可以设置有用于测量样本1的测试表面和预映射传感器31之间(例如,在Z方向)的距离和高度变化的预映射传感器31。样本1可以设置在样本台2上,该样本台2可以通过电机3、例如平面电机或X-Y测试台(X-Y stage)在垂直于Z方向的X、Y方向上移动。
[0082]预映射传感器31可以是用于创建测试表面的图像的诸如CCD相机或任意其它成像装置等的图像传感器。测试表面的图像一方面可以用于检查测试表面,另一方面可以测量测试表面和图像传感器之间的距离。
[0083]图像传感器可以可操作地连接至处理器,以将由图像传感器创建的图像处理成在焦点范围的方向上测试表面和图像传感器之间的距离。处理器可以计算从测试表面接收的图像的对比度。例如,可以通过移动样本而改变所计算的对比度,并且通过处理器可以将上述变化处理成测试表面和图像传感器之间的距离。使用图像对比度的变化是测量测试表面和图像传感器之间的距离的相当简单的方式。
[0084]预映射传感器31可以是三角聚焦传感器、刀口聚焦传感器、色点传感器、共聚焦传感器、聚焦垂直影像对比传感器、聚焦横向影像对比传感器、触觉传感器、电容式传感器。三角聚焦传感器可以包括将照射光束引导至测试表面的辐射系统,以及接收测试表面的辐射光束的反射的检测器。检测器上的接收到在测试表面上的反射的位置是预映射传感器和测试表面之间的距离的指示。辐射系统可以是灯、发光二极管、或者激光。辐射系统可以提供宽带辐射光束。
[0085]预映射传感器31可以包括例如使用Foucault结构的刀口聚焦传感器。
[0086]预映射传感器可以包括色点传感器。这种传感器的示例在作为参考包含在这里的US专利US 8194251B2中描述。
[0087]预映射传感器包括触觉传感器或电容式传感器。
[0088]预映射传感器可以包括共聚焦型传感器。这种传感器的示例在作为参考包含在这里的US专利US 20130271995A1中描述。
[0089]通过聚焦驱动器、例如扫描仪11可以在Z方向上移动干涉仪设备4和预映射传感器31。预映射传感器31可以测量样本2的测试表面和该预映射传感器31之间的距离。可以将所测量的距离传送到连接至预映射传感器的控制器18中。控制器18可以将所测量的距离与存储在控制器的存储器19中并可能被预校准过的干涉仪设备4的扫描范围进行比较。控制器18也可以控制扫描仪11在Z方向上移动干涉仪设备4,以将样本1的测试表面带入至干涉仪设备4的扫描范围内。控制器18也可以在X方向上(如果需要,还可以在Y方向上)控制电机3,以将之前位于聚焦传感器31下方的区域带入至干涉仪设备4的物镜17下方。物镜和预映射传感器31之间的距离因此可以得以校准并存储在控制器18的存储器中。之前位于预映射传感器31下方的测试表面一旦位于物镜17下方,干涉仪设备4可以开始从宽带照射器23照射测试表面,并且扫描仪11可以在干涉仪设备4的焦点范围内扫描样本的测试表面。可以在检测器16上创建的作为Z扫描的函数的干涉图案可以创建相关图20。
[0090]在上述实施例中,在样本台2在X和Y方向上可移动的情况下,干涉仪设备4和预映射传感器31在Z方向上可移动。可选地,干涉仪设备4可以如下构建:干涉仪设备和预映射传感器31在X、Y和Z方向上可移动,而样本台2可以是固定的。
[0091]可选地,样本台2在Χ、Υ和Ζ方向上可移动,以使得干涉仪设备4和预映射传感器31没必要移动。聚焦驱动器因此可以在Ζ方向上移动样本和样本台。也可以是如下情况,样本台和干涉仪设备4均在Ζ方向上可移动,例如样本台2通过聚焦驱动器在Ζ方向上可以跨相当大的范围移动,而扫描仪11则只能跨相当小的范围移动干涉仪设备4。
[0092]在设备的使用期间,通过设置在干涉仪设备4上的预映射传感器31,可以测量测试表面的第一部分的Ζ方向上的粗糙高度图。随后,将在垂直于Ζ方向的X、Υ方向上相对样本1的测试表面来将光学轮廓仪移动至测试表面的随后部分。将再一次通过预映射传感器测量出测试表面的随后部分的Ζ方向上的粗糙高度图。根据可能存储在存储器19中的第一部分和随后部分的粗糙高度图,可以通过设置在控制器18上的计算部21,考虑光学轮廓仪的焦点范围,来计算出光学轮廓仪相对于测试表面在Χ、Υ、Ζ方向上的轨迹。
[0093]根据所述轨迹在Χ、Υ、Ζ方向上相对于测试表面来移动光学轮廓仪。通过光学轮廓仪来测量测试表面的第一部分和随后部分的高精度高度图。可以将Ζ方向上的粗糙高度图存储在设置在控制器18的存储器19中作为测试表面的第一部分或随后部分的Χ、Υ位置的函数。在Χ、Υ、Ζ方向上移动光学轮廓仪期间,可以使用例如扫描仪11等的聚焦驱动器以在Ζ方向上相对于光学轮廓仪移动测试表面。
[0094]在计算光学轮廓仪相对于测试表面在X、Υ、Ζ方向上的轨迹之前,可以校准预映射传感器31和光学轮廓仪的焦点范围之间的距离。可以将校准的预映射传感器和光学轮廓仪的焦点范围之间的距离存储在设置在控制器18的存储器19中。计算光学轮廓仪在X、Υ、Ζ方向上的轨迹可以包括:计算部21从粗糙高度图中减去存储在存储器19中的校准的预映射传感器和光学轮廓仪的焦点范围之间的距离。针对后续
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