[发明专利]一种用于微结构工件的斜率自适应形貌测量方法

摘要

本发明公开了一种用于微结构工件的斜率自适应形貌测量方法，涉及微结构面形质量检测技术领域。该方法主要包括斜率预测、旋转扫描、误差补偿、形貌重构等步骤，在测量样品时能够根据被测样品表面形貌变化，自动调节触针与样品间的相对夹角，使扫描触针能够适应样品表面的斜率变化，不至于发生轮廓干涉等现象，扫描结束后系统根据触针式位移传感器的输出值、XYZ微位移平台的移动量、β旋转轴承的旋转量和触针尖端半径的大小可以重构出样品表面形貌特征。与已有的形貌测量方法相比，本发明提供了一种简单、有效地测量具有复杂表面形貌特征的微结构的方法，可以在较短时间内准确地重构出样品表面形貌特征。

主权项

一种用于微结构工件的斜率自适应形貌测量方法，其特征是包括以下测量步骤：(1)将被测样品固定在XYZ微位移平台上，通过控制XYZ微位移平台的移动调整被测样品的相对位置，使触针与样品平滑表面区域接触，确定接触后，再在XYZ微位移平台的驱动下使被测样品沿X轴方向匀速运动，此时所述的触针将以一定的采样频率等间距扫描样品，当扫描几个点后，当前测量点Pi处的斜率角ρ可以通过已测点的值拟合得出；(2)将当前测量点Pi处的斜率角ρ与触针的最大可探测角θ进行比较，若ρ小于或等于某一特定角度，其中该角度为则系统默认样品表面斜率变化在一个合理范围内，此时只需对样品保持平移扫描，若θ－1°＜ρ＜θ+1°，可以判定触针与样品之间发生了轮廓干涉，触针与样品表面的接触点位于触针侧壁上而不是其尖端，因此会产生轮廓干涉误差，此时需要对样品进行旋转扫描，若可知虽然触针与样品之间没有发生轮廓干涉，但系统认为样品表面的斜率变化超出了一个合理的范围，需要对样品进行旋转扫描；(3)在上述所述的需要旋转扫描的情况下，所述的XYZ微位移平台和样品将会在β旋转轴承的驱动下按照一个特定的小角度逐次旋转；(4)当所述的被测样品的累积旋转角γ大于最大可旋转角时系统将会停止测量，或者当触针在被测样品旋转过程中有向上运动的趋势时，为防止所述的触针和被测样品损坏，系统也要停止测量；(5)在满足上述旋转要求后，所述的被测样品每旋转一次，系统将会对样品进行重新扫描，从而得到一组新的扫描数据，根据新的扫描数据，可对当前测量点Pi处的斜率角ρ进行重新拟合预测，然后再将新的预测值ρ与最大可探测角θ进行比较，如此循环进行，直到被测点Pi处的斜率角ρ小于为止；(6)最后系统通过分析，判断样品表面扫描是否结束，若没有结束则返回第一步继续进行扫描，若扫描已经结束，则根据触针式位移传感器的输出值，XYZ微位移平台的移动量、β旋转轴承的旋转量和触针尖端半径的大小，可重构出样品表面形貌。