[發明專利]使用了掃描型白色干涉顯微鏡的三維形狀計測方法

有效

• 申請號: 201710717616.4
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107796326B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 小野田有吾;佐藤榮廣;長谷川晶一;柳川香織;石橋清隆;加藤輝雄;中谷林太郎
• 申請（專利權）人: 日本株式會社日立高新技術科學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G01B9/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術領域

本發明涉及通過使用了白色光源的干涉計測來進行三維形狀計測的方法。

背景技術

掃描型白色干涉顯微鏡是通過對試樣照射白色光并將所獲得的干涉信號轉換為高度信息來進行三維計測的裝置，根據所獲得的干涉信號進行各種計算從而進行表面形狀、高度、高地平面的差異、膜厚、表面粗糙度、同種材料/異種材料等的判定。

例如，在專利文獻1中記載了如下的方法：通過使掃描型白色干涉顯微鏡的參照面鏡傾斜求出計測對象物的傾斜角。在專利文獻2中記載了如下的方法：在存在薄膜的情況下，通過使用模板對掃描型白色干涉顯微鏡所獲得的干涉圖案彼此重疊而歪曲的現象進行峰分離(peak separation)。

專利文獻1：國際公開第2014/185133號

專利文獻2：日本特開2011-221027號公報

在使用了掃描型白色干涉顯微鏡的三維計測中，在比根據光線光學所賦予的物鏡的數值孔徑NA(numerical aperture)確定的角度靠內側的計測中，表觀上的相干長度未顯著地變化。因此，至此，對這樣的條件下的相干長度不必特別注意。

但是，在超過數值孔徑NA的高傾斜面計測中，所測定的表觀上的相干長度變大。在這樣的情況下，在專利文獻1中，在求出傾斜角度時，若增大參照面鏡的傾斜例如使參照面鏡傾斜到數值孔徑NA以上，則返回光變少，因此會變暗，從而數值孔徑NA以上的傾斜角度的計測很難。

另外，在試樣上形成有膜的情況下，在高傾斜面的計測中，無法區分和察覺所觀測的相干長度的延長是受膜的影響還是受高傾斜面的影響。

發明內容

本發明提供一種可以實現計測對象物的表面的傾斜角度較大的高傾斜面的適當計測的、使用了掃描型白色干涉顯微鏡的三維形狀計測方法。

本發明是一種使用了掃描型白色干涉顯微鏡的三維形狀計測方法，該三維形狀計測方法如下：獲取來自對計測對象物進行照射的光源的光的干涉信號的包絡線，根據所述包絡線的半值寬度獲取作為所觀測的表觀上的相干長度的觀測相干長度lc’，根據所述觀測相干長度lc’對所述計測對象物的表面的傾斜角度進行計測。

根據本發明，在根據干涉信號的包絡線的半值寬度獲取觀測相干長度的基礎上，能夠計測出計測對象物(試樣)的表面的傾斜角度。因此，即使在計測對象物的表面的傾斜角度較大的高傾斜面也能夠適當地計測傾斜角度，從而能夠把握表面的形狀、特性。

附圖說明

圖1是本發明的實施方式的掃描型白色干涉顯微鏡的整體結構圖。

圖2是示出試樣的表面的傾斜角度θ的定義的圖。

圖3是示出通過掃描型白色干涉顯微鏡來進行觀測的一般的干涉信號的曲線圖。

圖4是將計測對象物的表面中的各個低傾斜面和高傾斜面中的相當于照相機的一個像素(1像素)的區域放大示出的圖。

圖5是示出照相機的一個像素中的高度差分的圖。

圖6示出了對與傾斜角度對應的高度差分進行繪圖后的曲線圖。

圖7是對求出計測對象物的表面的局部曲率半徑的方法進行說明的概念圖。

圖8是將在計測對象物的表面中的各個低傾斜面和高傾斜面中的相當于照相機的一個像素的區域中產生的干涉條紋放大示出的圖。

圖9是示出寬范圍內的干涉條紋與一個像素之間的關系的示意圖，(a)示出了低傾斜面中的關系，(b)示出了高傾斜面中的關系。

圖10是對在規定的傾斜角度下表達一個像素所輸入的亮度的振幅值的式(12)進行繪圖后的曲線圖。

圖11是對在具有膜的計測對象物中進行高傾斜面的計測的情況進行說明的概念圖。

圖12是對可否進行兩個亮點的干涉條紋的分離進行說明的概念圖，(a)是將所觀測的干涉條紋的包絡線的中心為相干長度lc的一半時假設能夠進行分離的上限的情況的說明圖，(b)是表觀上的延長Δz的校正后的說明圖。

圖13是在規定的條件下對式(5)和式(13)進行繪圖得到的曲線圖。

標號說明

10：裝置主體；11：白色光源(光源)；12：濾光器(包含波長濾光器)；

13：分束器；14：雙光束干涉物鏡(物鏡)；15：照相機；16：壓電致動器；20：工作臺；30：計算機；100：掃描型白色干涉顯微鏡；S：試樣(計測對象物)；f：膜。

具體實施方式

下面，根據圖1～圖13對本發明的使用了掃描型白色干涉顯微鏡的三維形狀計測方法的優選實施方式進行詳細說明。