[发明专利]用于测量高度图并将高度图合并为合成高度图的方法

说明书

本发明涉及一种用于测量高度图并将高度图合并为合成高度图的方法。该方法用于利用光学轮廓仪来测量基板的表面上的多个视场的高度图并将这些高度图合并为合成高度图，所述方法包括：使光学轮廓仪相对于表面沿着路线在视场之间移动；利用光学轮廓仪沿着路线测量表面上的视场的高度图；以及通过使所测量的视场的多个高度图彼此归一化来合并该多个高度图，以产生表面的合成高度图，其中路线被配置为在合并多个高度图期间使得针对光学轮廓仪的高度漂移的灵敏度最小化。

技术领域

本发明涉及一种利用光学轮廓仪来测量基板表面上的多个视场的高度图并将高度图合并为合成高度图的方法，该方法包括：

使轮廓仪沿着路线相对于表面在场之间移动；

利用轮廓仪沿着路线测量表面上的场的高度图；以及

合并所测量的场的多个高度图以产生表面的合成高度图。

背景技术

US5987189A公开了一种用以合并测试表面的邻接部分的高度轮廓以产生表面的合成轮廓的方法，并且包括：通过将测试样本的表面的邻接部分顺次放置在仪器的视场内来相继测量这些邻接部分，并且利用相位偏移或垂直扫描描绘这些邻接部分的轮廓。通过使轮廓描绘中的表面的一个部分与下一邻接部分重叠来执行从该一个部分到该下一邻接部分的相继测量之间的显微镜的x-y平移，以使得在测量之间维持空间连续性。然后，合并针对各部分所生成的高度数据以构成与整个被测表面相对应的更大的图像，并且通过使重叠的部分归一化为共通参考平面来校正x-y平移处理所引入的不连续和/或误差。

通过重叠区域中的各组测量高度进行平面的拟合，并且对各拟合平面的翻转(tip)、倾斜(tilt)和偏移(offset)进行校正以产生邻接部分中匹配的重叠高度数据。然后，还利用翻转、倾斜和偏移的相同的差来校正所测量到的用于各部分的平衡的高度数据，以获得连续的归一化图像。

由于从开启照明的时刻起或环境温度的变动引起光学元件和/或样本的受热和膨胀，因此光学测量系统将具有高度漂移(height drift)。

随着时间的经过，高度漂移可能由于系统和/或样本达到热平衡而稳定。为了避免高度漂移效应，光学系统的正常操作可以包括预热时间。这会预先抑制系统中的热高度漂移效应(而无法预先抑制样本中的热高度漂移效应，除非还在要测量的所有位置对样本进行预热)；然而，这花费大量时间。

漂移还可以具有其它原因，诸如：

·周围或仪器振动；

·周围测量环境的不稳定性(例如，周围空气温度、气压或者其它可适用因素的变动)；

·系统蠕变。

在这种情形下，将无法完全实现高度稳定性并且始终剩余一些通过仪器预热无法预先抑制的漂移。

在对场进行合并以测量比一个视场(FOV)大的工件的高度图的情况下，漂移会引起个体视场之间的高度偏移。在光学平坦物的模拟测量中可以发现示例。测量从左下角的视场开始并且顺次进行(参见图1中的测量顺序)。图2示出模拟的个体FOV测量。

根据合并算法的自由度，表面的原始整体倾斜和整体定向可能会丢失。接着，可以通过例如针对个体测量场在最小二乘意义下进行平面的拟合来进行整体倾斜和整体定向的重建。根据测量顺序(路线)，漂移所引起的高度偏移则将引起最终结果的整体倾斜误差。图3示出这种倾斜误差的示例，该示例是拼接或合并图2的数据集的模拟结果。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种如下的方法，该方法利用光学轮廓仪来测量基板表面上的多个视场的高度图并在针对轮廓仪的高度漂移的灵敏度最小的状态下将这些高度图合并为合成高度图，其中高度漂移将引起合成高度图的倾斜误差。