[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

本發明公開了一種微納跨尺度表面結構的多模式測量坐標統一方法，屬于光學和電子制造精密測量領域。其以基于白光干涉的微納跨尺度表面結構多模式測量裝置為基礎，結合激光干涉位移計量形成二者基準坐標統一。采用白光干涉測量模式和硅懸臂納米探針測量模式分別測量標準器上的表征微米特征的第一臺階單元和表征納米結構的第二臺階單元的中心坐標；結合微米特征與納米特征實際的坐標關系獲得兩種測量模式下的平面校準量和垂直校準量；最后利用平面校準量實現微納跨尺度水平坐標統一，利用垂直校準量實現微納跨尺度垂直坐標統一。本發明有能夠滿足光電子、IC、MEMS、光學全息防偽等領域基于白光干涉的微納跨尺度表面結構測量精度要求。

技術領域

本發明屬于光學和電子制造精密測量、微納制造技術領域，更具體地，涉及一種微納跨尺度表面結構的多模式測量坐標統一方法。

背景技術

隨著光刻、超精密加工、光學加工等先進制造技術的發展，跨尺度微納米組合表面結構成為光電子、IC、MEMS、太陽能電池、激光全息防偽、平面顯示等領域關鍵部件重要的表面特征。這些特征整體宏觀尺寸逐漸增大，而局部微觀特征更加精細化，產生了兼顧大范圍與高分辨力的測量需求。

以白光干涉為基礎，融合白光干涉與硅懸臂納米探針測量兩種測量模式的白光干涉硅懸臂納米探針測量顯微鏡，具有白光干涉、硅懸臂納米探針兩種測量模式，能夠分別實現IC、MEMS等制造領域中微米、納米和微納米跨尺度組合表面結構的測量。

然而，現有技術中往往因為微納米組合表面結構跨尺度測量坐標不統一，導致測量精度低，無法滿足高精度制備需求。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種微納跨尺度表面結構的多模式測量坐標統一方法，其目的在于，采用白光干涉測量模式和硅懸臂納米探針測量模式分別測量表征微米特征的第一臺階單元和表征納米結構的第二臺階單元，利用測量結果計算平面校準量和垂直校準量，再利用平面校準量和垂直校準量實現微納跨尺度坐標統一，由此解決現有技術中微納跨尺度測量坐標不統一導致測量精度低的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種微納跨尺度表面結構的多模式測量坐標統一方法，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，通過對該干涉圖樣的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所述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，然后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探測，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圖像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。

在其中一個實施例中，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；