[發明專利]物體平面微、納米尺寸的測量裝置及其測量方法

無效

• 申請號: 200910056935.0
• 申請日: 2009-03-06
• 公開（公告）號: CN101504273A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發明（設計）人: 劉一;傅云霞;孫薇斌;李源
• 申請（專利權）人: 上海市計量測試技術研究院
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/14
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳志良

1.一種物體平面微、納米尺寸的測量方法，其特征在于：它包括納米定位測量機、光學顯微鏡測頭和數據處理器，納米定位測量機箱體內設有三個微型平面鏡干涉儀和兩個角度傳感器，利用微型平面鏡干涉儀和角度傳感器實現計量性的定位和測量，納米定位測量機箱體一側垂直支撐其固定支架，固定支架的另一端安裝光學顯微鏡測頭，光學顯微鏡測頭底下是被測物體和載物臺，它們同時支承在納米測量機箱體表面；數據處理器的職能：灰度轉換、方向確定、區域灰度算術平均值計算及數模轉換，被測物體經光學顯微鏡測頭成像后，圖像數據傳遞到數據處理器，數據處理器將接收到的數據進行數值轉換獲取被測物體在光學顯微鏡測頭視場內的灰度圖，在灰度圖中設定線寬方向，然后設定沿此方向的區域，計算所述區域內各像素點的灰度算術平均值，并將所述灰度算術平均值經數模轉換后發送到納米測量機；該方法測量線寬包含步驟如下：

(1)將被測物體放置在納米測量機的載物臺上，然后調節光學測頭的調焦裝置使被測物表面基本在光學測頭的焦平面上；

(2)調焦完成后，被測物體經光學顯微鏡測頭成像后，圖像數據傳送到數據處理器，數據處理器將接收到的數據進行數值轉換獲取被測物體在光學測頭視場內的灰度圖，在灰度圖中設定線寬的方向，然后設定沿此方向的區域，計算所述區域內各像素點的灰度算術平均值，并將所述灰度算術平均值經數模轉換后發送到納米測量機；

(3)此基礎上，鎖定納米測量機的Z方向運動，控制納米測量機以一定的速度沿與線寬方向垂直的方向移動載物平臺，對被測物進行掃描，并記錄每個掃描點的坐標位置和此時數據處理器發送的的灰度算術平均值，在掃描過程中，隨著載物平臺的移動，被測物體相對光學顯微鏡的位置變化，用于計算灰度算術平均值的區域也在隨之移動；

(4)以記錄的第一個坐標位置為參考點計算隨后記錄的每一個坐標位置相對第一個坐標位置的水平距離；

(5)繪制距離和灰度算術平均值曲線，以灰度算術平均值為縱坐標，距離為橫坐標的坐標系，實際得到的曲線會有毛刺，但不會影響計算結果；如果成像光不與物體表面垂直，要將測量距離轉換成物體表面實際距離；

(6)在繪制的距離和灰度算術平均值曲線中，在線寬的邊緣位置的前后，灰度算術平均值會有較大變化，具有灰度算術平均值變化較大這個區域就對應著線寬邊緣區域；

參照標準提取兩條斜線的規定高度最近點，這兩點之間距離就對應著用于計算灰度算術平均值的區域從線寬的一個邊緣移動到另一個邊緣；

Δx＝x₁-x₂，

x₁、x₂分別為線寬掃描曲線的兩點掃描距離，

計算出兩個點的相對位置Δx，這就是把用于計算灰度算術平均值的區域從線寬的一個邊緣移動到另一個邊緣掃描經過的距離；

(7)如果成像光不與被測物體表面垂直，掃描平面與物體表面不一定吻合，角度為θ，掃描距離與物體表面實際距離存在該角度θ的余弦關系：

ΔL＝Δx/cosθ。

2.根據權利要求1所述的物體平面微、納米尺寸的測量方法，其特征在于：測量范圍在25×25mm，測量精度在0.2μm。