物體表面高度快速定位的方法與裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導體測量領域，尤其是一種能夠對物體表面高度快速定位的方法與 裝置。
【背景技術】
[0002] 半導體的生產過程需要隨時了解硅片表面材料的特征或者光學關鍵尺寸的數(shù)據(jù)。 由于半導體產量和工藝等方面的要求，測量設備的測量速度必須盡可能的快，因此，測量設 備在保證精度的前提下，各個子系統(tǒng)需要發(fā)展可能的技術來保證更高的運行速度。
[0003] 在測量設備中，聚焦系統(tǒng)的運行速度的提高對整個設備的運行速度的提高至關重 要。聚焦系統(tǒng)需要把待測量點移動到聚焦光束的焦點位置，因此其高度方向的精度要求最 高，通常要求定位誤差的精度在微米量級以下。在聚焦過程中，伴隨著硬件的運動，一般來 說，硬件的運動時間低于設備中光學信號的采集時間，更遠低于計算機的數(shù)據(jù)處理時間。
[0004] 硬件運行時間表現(xiàn)為每次運動的距離可以相差很大，但是中途運行時間都比較 快，時間主要用在最終等待硬件完全靜止下來。因此縮短硬件的運行時間可以提高一點聚 焦系統(tǒng)的運行速度，但是更關鍵的是減少硬件運動次數(shù)
[0005] 因此，亟需一種能夠提高聚焦系統(tǒng)運行速度的方法與裝置。

【發(fā)明內容】

[0006] 基于以上考慮，如果能夠提出一種用于聚焦系統(tǒng)的能夠快速對物體表面高度定位 的方法與裝置將是十分有利的。
[0007] 本發(fā)明一方面公開了一種用于物體表面高度定位的方法，其特征在于，包括： A.基于表征待測物體表面特征的第一曲面，確定測量點所對應的所述第一曲面中的第一位 置；B.基于所述第一位置，確定所述測量點的聚焦位置。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述步驟A還包括獲取所述第一曲面的步驟，該步驟 包括：若是首次獲取所述第一曲面，在所述待測物體的表面上確定多個所述測量點，然后對 所述多個測量點進行聚焦，確定所述第一曲面；否則，在使用所述第一曲面確定所述第一位 置超過預定次數(shù)或預定時間后，對所述第一曲面進行修正。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，對所述第一曲面進行修正的步驟還包括：在所述待測 物體的表面上確定多個所述測量點，擬合每個測量點對應的數(shù)據(jù)以確定當前待測物體的表 面特征，進而修正所述第一曲面。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述待測物體的表面上確定多個所述測量點的步驟 還包括：以所述待測物體表面的圓心為圓心，在不同半徑的同心圓的圓周上選取多個所述 測量點。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述步驟A中還包括：根據(jù)所述測量點附近的至少三 個參考點，確定所述測量點對應的所述第一位置，其中，所述參考點選自于所述第一曲面中 距離所述測量點最近的點。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，根據(jù)所述測量點附近的六個參考點，確定所述測量點 所對應的所述第一位置，其中，所述參考點選自于所述第一曲面中距離所述測量點最近的 點。
[0013] 本發(fā)明另一方面還提出了一種用于物體表面高度定位的裝置，包括：承載單元，用 于承載所述待測物體；聚焦單元，用于對所述待測物體的表面進行聚焦；控制單元，用于基 于所述待測物體的表面特征，確定當前的測量點的聚焦位置，進而調整所述待測物體的表 面與所述聚焦單元之間的相對距離。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制單元根據(jù)所述待測物體的表面特征確定能夠 表征所述待測物體的表面特征的第一曲面。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，當所述控制單元第一次獲取所述第一曲面時，其將在 所述待測物體的表面上確定多個所述測量點，然后分別確定各個測量點的聚焦位置，進而 確定所述第一曲面；否則，當所述控制單元使用所述第一曲面以確定聚焦位置超過預定次 數(shù)或預定時間后，所述控制單元對所述第一曲面進行修正。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制單元在所述待測物體的表面上確定多個所述 測量點，并根據(jù)每個所述測量點對應的數(shù)據(jù)來確定所述待測物體的表面特征，從而修正所 述第一曲面。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，以所述待測物體表面的圓心為圓心，在不同半徑的同 心圓的圓周上選取多個所述測量點。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制單元基于所述測量點附近的至少三個參考 點，確定所述測量點的預估計聚焦位置，其中，所述參考點選自于所述第一曲面中距離所述 測量點最近的點。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制單元基于所述測量點附近的六個參考點，確 定所述測量點的預估計聚焦位置，其中，所述參考點選自于所述第一曲面中距離所述測量 點最近的點。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制單元根據(jù)所述第一平面確定所述承載單元相 對于預定平面的傾斜程度，進而調節(jié)所述承載單元至所述預定平面。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述控制單元基于所述預估計聚焦位置和所述測量點 對應的聚焦光學信號確定所述測量點的精確聚焦位置。
[0022] 本發(fā)明通過同心圓布點的方式獲取并修正ZMap數(shù)據(jù)，從而保證了在計算點的領 域內不出現(xiàn)三點或更多點共線的情況。通過ZMap數(shù)據(jù)，可以快速預估計任意點的聚焦位 置。由于所有待測平面物體的表面面形都高度相似，在ZMap幫助下，任意點的預估計聚焦 位置都可以快速計算出來，聚焦速度得到極大的提高。
[0023] 本發(fā)明的各個方面將通過下文的具體實施例的說明而更加清晰。
【附圖說明】
[0024] 通過參照附圖閱讀以下所作的對非限制性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特 征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯。
[0025] 圖1為依據(jù)本發(fā)明實施例的對物體表面聚焦過程的流程圖；
[0026] 圖2為依據(jù)本發(fā)明實施例的用于物體表面高度定位的裝置的架構圖。
[0027] 在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的附圖標記表示相同或相似的裝置（模塊） 或步驟。
【具體實施方式】
[0028] 在以下優(yōu)選的實施例的具體描述中，將參考構成本發(fā)明一部分的所附的附圖。所 附的附圖通過示例的方式示出了能夠實現(xiàn)本發(fā)明的特定的實施例。示例的實施例并不旨在 窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實施例?？梢岳斫猓诓黄x本發(fā)明的范圍的前提下，可以利用其他 實施例，也可以進行結構性或者邏輯性的修改。因此，以下的具體描述并非限制性的，且本 發(fā)明的范圍由所附的權利要求所限定。
[0029] 為了提高聚焦系統(tǒng)的運行速度，本發(fā)明通過預估計需要做表面聚焦的平面物體最 終應該停留的位置來減少它的運動次數(shù)，最大限度提高聚焦速度。為了讓聚焦系統(tǒng)能夠預 估計最終停留的位置，在對這類平面物體做表面聚焦之前，需要給出其中一個的表面形狀， 即第一平面（ZMap)。實際測量時，該類平面物體表面形狀相似度很高，可以通過預先得到 的ZMap大致得到待測物體表面指定位置的高度。在這個過程中，通過計算得到運動終點位 置，指引硬件的運動。
[0030] 圖1為依據(jù)本發(fā)明實施例的對物體表面聚焦過程的流程圖。
[0031] 首先，執(zhí)行步驟S11，獲取表征物體表面特征的ZMap的數(shù)據(jù)。
[0032] 在該步驟中，ZMap就是物體表面上足夠多測量點的聚焦位置，即這些點的z坐標。
[0033] 然后,執(zhí)行步驟S12,在ZMap上選取距離測量點最近的參考點。
[0034] 在該步驟中，將在距離測量點最近且位于ZMap上選擇多個參考點，譬如至少三 個。
[0035] 然后，執(zhí)行步驟S13,根據(jù)所選擇的參考點確定該測量點的預估計聚焦位置。
[0036] 在該步驟中，該預估計聚焦位置便是根據(jù)參考點以及測量點的坐標獲得的測量點 在ZMap中的位置，即測量點的z坐標。
[0037] 優(yōu)選的，還可以執(zhí)行S14,根據(jù)光學信號確定精確的聚焦位置。
[0038] 在該步驟中，將基于測量點的預估計聚焦位置以及該點的光學信號，確定精確的 聚焦位置。
[0039] 顯然，通過上述過程，在對物體表面進行聚焦時，可以快速地運動至預估計聚焦位 置（也就是在zMap上的位置），并根據(jù)該點的光學信號，進一步確定精確的聚焦位置。
[0040] 下面對ZMap的獲取過程進行闡述。
[0041] 首先，在同一類的待測的物體中選擇一個作為樣品，然后獲取ZMap，也就是說，獲 取ZMap的過程是定標的過程。ZMap的數(shù)據(jù)就是待測物體表面上足夠多的測量點的聚焦位 置，即這些點的z坐標。在做ZMap的時候，通過聚焦獲取樣品的ZMap數(shù)據(jù)。
[0042] 若是第一次首次獲取ZMap數(shù)據(jù)，則通過普通聚焦獲取，也就是在物體表面選取足 夠多的測量點，分別對該測量點進行聚焦，以獲取該點對應的z坐標。當選取的測量點足夠 多時，便可以擬合出能夠表征物體表面的ZMap數(shù)據(jù)。
[0043] 若聚焦系統(tǒng)中已經存在當前測試的物體的ZMap數(shù)據(jù)，則只需要對當前的ZMap數(shù) 據(jù)進行修正。也就是說，當聚焦系統(tǒng)以當前的ZMap測段時間或一定的次數(shù)后，需要根據(jù)實 際測量的情況對ZMap數(shù)據(jù)進行修正，可以在前次ZMap的基礎上，直接讓硬件依次運行至各 個位置的指定的高度快速聚焦，進而修正。
[0044] 在選取測量點時，以待測物體表面的圓心為圓心，在不同半徑的同心圓的圓周上 選取多個測量點。如此，便可以保證在計算點的領域內不出現(xiàn)三點或更多點共線的情況。 [0045] 可以理解的是，各同心圓上的測量點數(shù)以及各個相鄰同心圓的半徑差由聚焦的精 度要求決定。每個測量點聚焦獲取的數(shù)據(jù)格式為（X，y，Z)，所有測量點的數(shù)據(jù)組成一張表 就是ZMap。
[0046] 當獲取到ZMap后，便可以應用在聚焦過程中，下面對ZMap的應用進行闡述。
[0047] 首先是ZMap在提升聚焦速度中的應用。
[0048] 在對待測物體表面聚焦的時候，由于要將ZMap與當前物體表面進行數(shù)學關聯(lián)，因 此，第一個測量點無法直接使用ZMap，必須按照普通聚焦方式聚焦，即選取一個測量點進行 聚焦。當?shù)谝粋€測量點聚焦結束后，將第一個測量點的坐標與系統(tǒng)中已經存在的ZMap的原 始數(shù)據(jù)相關聯(lián)，從而可以用ZMap對當前待測物體表面的面形進行描述。也就是說，除了第 一個測量點需要普通聚焦，其它各測量點便可以進行快速聚焦，