一种反射式样品形貌测量装置及方法与流程

文档序号:23062876发布日期:2020-11-25 17:46阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种反射式样品形貌测量装置,其特征在于,所述装置包括:

顺次设置的照明组件(101)、投影标记组件(102)、投影光学组件(103)、探测光学组件(104)、探测标记组件(105)、和数据采集组件(106);并在所述投影光学组件(103)和所述探测光学组件(104)之间的光路上设置待测样品(107);

其中,所述投影光学组件(103)和所述探测光学组件(104)中均包括凹球面反射镜、凸球面反射镜和平面反射镜;

所述照明组件(101)对投影标记组件(102)进行照射,投影光学组件(103)将投影标记组件(102)的像成像到待测样品(107)表面,探测光学组件(104)将携带待测样品形貌信息的投影标记组件(102)的像成像到探测标记组件(105)上,通过数据采集组件(106)得到待测样品的形貌信息。

2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述投影光学组件(103)包括:第一平面反射镜(103-3)、第一凹球面反射镜(103-1)、第一凸球面反射镜(103-2)和第二平面反射镜(103-4);

其中,第一凹球面反射镜(103-1)和第一凸球面反射镜(103-2)的球心重合,在第一凸球面反射镜(103-2)上,且第一凹球面反射镜(103-1)的焦面设置孔径光阑;

投影标记组件(102)的像依次经过第一平面反射镜(103-3)、第一凹球面反射镜(103-1)、第一凸球面反射镜(103-2)、第一凹球面反射镜(103-1)、和第二平面反射镜(103-4)反射后成像到待测样品(107)上。

3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述探测光学组件(104)包括:第三平面反射镜(104-3)、第二凹球面反射镜(104-1)、第二凸球面反射镜(104-2)和第四平面反射镜(104-4);

其中,第二凹球面反射镜(104-1)和第二凸球面反射镜(104-2)的球心重合,在第二凸球面反射镜(104-2)上,且第二凹球面反射镜(104-1)的焦面设置孔径光阑;

携带待测样品形貌信息的投影标记组件(102)的像依次经过第三平面反射镜(104-3)、第二凹球面反射镜(104-1)、第二凸球面反射镜(104-2)、第二凹球面反射镜(104-1)、和第四平面反射镜(104-4)反射后成像到探测标记组件(105)上。

4.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述投影标记组件(102)与第一平面反射镜(103-3)之间的距离为110mm,第一平面反射镜(103-3)与第一凹球面反射镜(103-1)之间的距离为273.423mm,第一凹球面反射镜(103-1)和第一凸球面反射镜(103-2)之间光束传输距离为190.965mm,第一凹球面反射镜(103-1)与第二平面反射镜(103-4)之间的距离为283.421mm,第二平面反射镜(103-4)与待测样品(107)表面的距离为100mm。

5.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述第一凹球面反射镜(103-1)的半径为383.534mm,第一凸球面反射镜(103-2)的半径为192.683mm;第一凹球面反射镜(103-1)的半通光孔径为60mm,第一凸球面反射镜(103-2)的半通光孔径为15mm。

6.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述待测样品(107)表面与第三平面反射镜(104-3)之间的距离为100mm,第三平面反射镜(104-3)与第二凹球面反射镜(104-1)之间的距离为283.421mm,第二凹球面反射镜(104-1)和第二凸球面反射镜(104-2)之间光束传输距离为190.965mm,第二凹球面反射镜(104-1)与第四平面反射镜(104-4)之间的距离为273.423mm,第四平面反射镜(104-4)与探测标记组件(105)之间的距离为110mm。

7.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述第二凹球面反射镜(104-1)的半径为383.534mm,第二凸球面反射镜(104-2)的半径为192.683mm,第二凹球面反射镜(104-1)的半通光孔径为60mm,第二凸球面反射镜(104-2)的半通光孔径为15mm。

8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述投影标记组件(102)和所述探测标记组件(105)包括光栅条纹、间隔预设距离的多个光栅条纹或带有预设形状的组件。

9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述照明组件(101)为带宽大于300nm的光源。

10.一种利用权利要求1所述的装置进行待测样品形貌进行测量的方法,其特征在于,所述方法包括:在通过数据采集组件(106)得到待测样品的形貌信息时,采用归一化差分的方法测量待测样品高度,

所述待测样品高度h通过下式得到:

其中,i1和i2为投影标记组件(102)的像经过差分经过探测标记组件(105)后的两束光的光信号强度,

其中,δx为待测样品的待测面高度变化产生的相对位移,δx=2h·sinα,n为当投影标记组件(102)为光栅图形时光栅狭缝的个数,p为光栅周期,α为待测样品的测量面处光线的入射角度;g为比例系数,


技术总结
本发明提供了一种反射式样品形貌测量装置及方法。所述装置包括:顺次设置的照明组件、投影标记组件、投影光学组件、探测光学组件、探测标记组件、和数据采集组件;并在所述投影光学组件和所述探测光学组件之间的光路上设置待测样品。通过对投影光学组件和探测光学组件的优化设计,实现了成像质量高、结构紧凑、无色差、不需增加额外调整部件的成像光学系统,该装置及光学系统易于工程实现。

技术研发人员:杨光华;王丹;齐月静;宗明成;李璟;卢增雄;孟璐璐;折昌美
受保护的技术使用者:中国科学院微电子研究所
技术研发日:2020.06.10
技术公布日:2020.11.24
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