一一對應關系給出掃描曲線上各處的高度，足夠多的掃描曲線可重構整個物體表面面形。
[0025]掃描過程中，可能會出現(xiàn)掃描位置的光學信號超出線性區(qū)間的情形，比如接近光學信號上限。這會導致兩個問題:a、硅片直徑上各點的最大相對高度差可能會大于線性區(qū)間所包括的z值差；b、線性區(qū)間端點處z值變化較大而FES值變化很小，無法通過FES值反算當前的z值。
[0026]對此，本發(fā)明提供了修正的掃描方式，當發(fā)生需要調(diào)整修正的情形時，可調(diào)整物體的承載臺，讓物體高度得到調(diào)整，使得超出線性區(qū)間的光學信號重新回到線性區(qū)間。測量結束后，得到的掃描曲線在承載臺調(diào)整的時刻出現(xiàn)跳躍，此時，直接平移高度的掃描曲線使其與未調(diào)整時的掃描曲線連接，讓跳躍消失即可。具體來說，以z值和FES值一一對應的線性區(qū)間為例，當探測的FES值接近FES最大值FESmax時，即| FES-FESnJ < FESmax-FESmiJ/10,停止移動，調(diào)整承載硅片的卡盤高度z值到I FESmax-FESmin I /2處；當探測的FES值接近FES最小值FESmin時，即FES-FESmiJ < FESmax-FESmin|/10，停止移動，調(diào)整卡盤高度z值至Ij
FESmax-FESmin I /2處。在卡盤高度調(diào)整的時候，需要對調(diào)整前后的同一點掃描記錄兩次FES值。掃描結束后，從掃描得到的FES值反算z值。所有z值連成曲線，在有跳躍點的地方就是掃描過程中有調(diào)整卡盤高度的地方。直接將后掃描的曲線豎直平移至與先掃描的曲線連接即可，從而實現(xiàn)硅片表面面形的重構。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的快速測量物體表面面形的方法中，在高度和光學信號一一對應的線性區(qū)間內(nèi)，通過掃描物體表面，獲得對應的光學信號曲線。由高度和光學信號的對應關系得到物體表面高度。在掃描過程中，物體表面的高度可能會超出線性區(qū)間，此時得到的光學信號測量值無法通過一一對應關系轉換成高度值。本發(fā)明給出了修正的掃描方式。當掃描得到的光學信號接近邊界的時候(在邊界處，一般光學信號測量值對高度的變化不敏感)，暫停掃描，調(diào)整一個固定的距離，讓得到的光學信號測量值移動到線性區(qū)間的中間位置，然后繼續(xù)掃描。最終可實現(xiàn)非接觸、無損被測物體表面高度的快速測量，對精密儀器的表面面形重構，尤其是硅片表面全局殘余應力的測量十分有利。
[0028]以上對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述。應當理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，上述實施方式存在許多修改方式，這些方式對相關領域技術人員來說是很明顯的。這些修改/變型落入本發(fā)明的相關領域中，也應當包括在所附的權利要求的范圍中。
【主權項】
1.快速測量物體表面面形的方法，其特征在于，所述方法使用光學信號對物體表面進行面形重構，包括: a、預先獲取光學信號與位置的關系，確定所述光學信號與位置一一對應的線性區(qū)間； b、按照精度要求確定物體表面的掃描線，掃描物體表面，獲得光學信號和掃描位置變化的掃描曲線； C、在掃描過程中對掃描曲線進行修正，使超出所述線性區(qū)間的光學信號回到線性區(qū)間； d、掃描結束后，由所述光學信號和位置的對應關系給出掃描曲線上各處的位置； e、將經(jīng)修正的掃描曲線豎直平移至與未修正的掃描曲線連接，以重構整個物體表面面形。2.根據(jù)權利要求1所述的快速測量物體表面面形的方法，其特征在于，所述光學信號與位置一一對應的線性區(qū)間為多個線性區(qū)間中位置對光學信號敏感強度最大的一個線性區(qū)間。3.根據(jù)權利要求1所述的快速測量物體表面面形的方法，其特征在于，所述步驟c中，所述修正為調(diào)整所述物體的高度。4.根據(jù)權利要求1所述的快速測量物體表面面形的方法，其特征在于，所述步驟c中，所述修正使得超出所述線性區(qū)間的光學信號回到線性區(qū)間的中間位置。5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的快速測量物體表面面形的方法，其特征在于，所述光學信號為聚焦誤差信號FES、干涉條紋或光強。6.根據(jù)權利要求5所述的快速測量物體表面面形的方法，其特征在于，所述光學信號為聚焦誤差信號FES，所述位置為物體的高度z，其中，F(xiàn)ES最大值FESmax對應z最大值zmax，F(xiàn)ES最小值FESmin對應z最小值zmin，所述光學信號與位置一一對應的線性區(qū)間為Zmax到Zmin之間。7.根據(jù)權利要求6所述的快速測量物體表面面形的方法，其特征在于，所述步驟c中，當測量的FES值接近FESmax時，即I FES-FESmax | < | FESmax-FESminI /10，調(diào)整物體高度z值到FESmax-FESminI/2 處；當測量的 FES 值接近 FESmin 時，即 FES-FESmiJ < FESmax-FESmiJ/10,調(diào)整物體高度z值到I FESmax-FESmin I /2處。8.根據(jù)權利要求7所述的快速測量物體表面面形的方法，其特征在于，在調(diào)整物體高度z值時，對調(diào)整前后的同一點掃描記錄兩次FES值。9.權利要求1至8中任一項所述的快速測量物體表面面形的方法在半導體工藝中測量硅片表面殘余全局應力的應用。
【專利摘要】提供了用光學信號對物體表面進行面形重構的快速測量物體表面面形的方法及其在半導體工藝中測量硅片表面殘余全局應力的應用。所述方法包括：a、預先獲取光學信號與位置的關系，確定光學信號與位置一一對應的線性區(qū)間；b、按照精度要求確定物體表面的掃描線，掃描物體表面，獲得光學信號和掃描位置變化的掃描曲線；c、在掃描過程中對掃描曲線進行修正，使超出線性區(qū)間的光學信號回到線性區(qū)間；d、掃描結束后，由光學信號和位置的一一對應關系給出掃描曲線上各處的位置；e、將經(jīng)修正的掃描曲線豎直平移至與未修正的掃描曲線連接以重構整個物體表面面形。本發(fā)明通過光學信號掃描物體表面并快速修正，可實現(xiàn)非接觸無損被測物體表面的快速測量。
【IPC分類】G01N21/00, G01B11/02, G01B11/24
【公開號】CN104976963
【申請?zhí)枴緾N201410147774
【發(fā)明人】陳星 , 黃建華, 周善淮
【申請人】睿勵科學儀器（上海）有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2014年4月14日