[發明專利]一種微納跨尺度表面結構的多模式測量坐標統一方法

有效

• 申請號: 202210405090.7
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114509006B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 劉曉軍;刁寬;陳良洲
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01Q40/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尹麗媛

1.一種微納跨尺度表面結構的多模式測量坐標統一方法，其特征在于，包括：

S1：將標準器置于微納跨尺度表面結構的多模式測量系統的載物臺，所述標準器包括晶圓和設置于所述晶圓表面的第一臺階單元和第二臺階單元；所述第一臺階單元用于表征微米特征，包括：以所述晶圓中心對稱分布的多個第一臺階；所述第二臺階單元用于表征納米特征，包括以所述晶圓中心對稱分布的多個第二臺階；

S2：在白光干涉水平測量模式下，獲取標準器第一臺階單元對應的白光干涉圖，分析得到所述第一臺階單元的中心坐標；在硅懸臂納米探針測量模式下，由標準器上第二臺階單元所引起的白光干涉圖將在硅懸臂納米探針表面上呈現，通過對該干涉圖樣進行分析得到所述第二臺階單元的中心坐標；利用所述第一臺階單元的中心坐標和所述第二臺階單元的中心坐標之間的坐標偏差計算平面校準量；利用所述平面校準量將硅懸臂納米探針測量模式下的納米特征水平坐標統一到白光干涉測量坐標系；

S3：將任一所述第一臺階平移到Mirau干涉物鏡的視場內，選擇所述第一臺階上一個點作為基準點，啟動白光干涉垂直測量模式測量得到所述基準點的三維坐標，切換到所述硅懸臂納米探針測量模式下，針對平面坐標為(，)的校準點，垂直移動納米級垂直測量微位移平臺使硅懸臂納米探針接觸所述第一臺階表面，通過分析硅懸臂表面的測量反射光與參考光在分光板上形成的白光干涉條紋得到所述校準點的垂直坐標；將所述校準點的垂直坐標和所述基準點的垂直坐標差值作為垂直校準量，利用所述垂直校準量將硅懸臂納米探針測量的納米特征的垂直坐標統一到白光干涉測量坐標系。

2.如權利要求1所述的微納跨尺度表面結構的多模式測量坐標統一方法，其特征在于，所述S2包括：

S20：將CCD視場坐標、壓電納米臺坐標和激光干涉計量大范圍水平平移臺坐標調整為互相平行；所述多模式測量系統中激光干涉計量大范圍水平平移臺、壓電納米臺、載物臺自下而上設置，載物臺用于放置標準器，硅懸臂納米探針和白光干涉測量系統設置在標準器的上方，二者利用轉臺連接，且二者的視場能夠觀測標準器上的第一臺階單元和第二臺階單元；白光干涉測量系統利用其包含的CCD相機采集標準器對應的干涉條紋；

S21：采用白光干涉水平測量模式分析所述第一臺階單元對應的白光干涉圖得到各個所述第一臺階的三維輪廓，進一步分析得到各個所述第一臺階的中心二維坐標，將多個所述第一臺階的中心二維坐標進行平均得到所述第一臺階單元的中心坐標；

S22：采用硅懸臂納米探針測量模式對所述第二臺階單元進行白光干涉掃描測量，得到各個所述第二臺階的三維輪廓，進一步分析得到各個所述第二臺階的中心二維坐標，將多個所述第二臺階的中心二維坐標進行平均得到所述第二臺階單元的中心坐標；

S23：對所述第一臺階單元的中心坐標和所述第二臺階單元的中心坐標作差獲得x方向的偏移量和y方向的偏移量，將所述x方向的偏移量和所述y方向的偏移量作為所述平面校準量；

S24：利用所述平面校準量補償硅懸臂納米探針對納米特征測量的水平坐標，從而將其統一到白光干涉測量坐標系。

3.如權利要求2所述的微納跨尺度表面結構的多模式測量坐標統一方法，其特征在于，所述S21包括：

將單幅視場所在激光干涉計量大范圍水平平移臺坐標與測點在單幅視場內像素坐標進行求和，得到白光干涉水平測量模式下各個所述第一臺階的二維坐標。

4.如權利要求3所述的微納跨尺度表面結構的多模式測量坐標統一方法，其特征在于，所述S21包括：

當單幅視場時激光干涉計量大范圍水平平移臺坐標為且特征點在視場像素位置為時，特征點坐標為；

其中，當單幅視場測得所述第一臺階邊長占有像素時，CCD像素相應被測結構物理尺寸。

5.如權利要求2所述的微納跨尺度表面結構的多模式測量坐標統一方法，其特征在于，所述S22包括：

將激光干涉計量大范圍水平平移臺坐標與測點在壓電納米臺坐標進行求和，得到硅懸臂納米探針測量模式下各個所述第二臺階的二維坐標。