[发明专利]可兼顾分辨力和量程的激光差动共焦theta扫描检测方法

说明书

技术领域

本发明属于微观测量技术领域，特别提供一种可用于检测表面三维微细结构、微台阶、集成电路线宽和表面形貌等高分辨力测量的方法。

背景技术

共焦显微技术以其独有的三维层析成像能力和高分辨探测能力在高分辨测量领域得到了广泛的应用。基于共焦显微技术，Chau-Hwang Lee等提出了干涉共焦显微传感技术，用于物体表面形貌的精密测量；Zhi Li等提出了一种用于MEMS器件在线位移测量的横向扫描共焦显微技术；Ganesha Udupa等研制了用于3D形貌测量的共焦扫描光学显微镜；Seokhan Kim等将共焦显微技术与低相干技术相结合用于测量透明样品的厚度与折射率。总体上说，现有共焦传感器测量原理通常分为两类：一类是利用共焦强度响应的斜边直接对被测样品进行测量，另一类是利用共焦强度响应的最大值对样品进行焦点跟踪来实现测量。但现有共焦传感器存在以下不足：当利用共焦强度响应斜边进行测量时，无法实现绝对位移测量，且测量精度受限于共焦强度响应曲线斜边测量区间的非线性、光源强度波动、被测表面散射和反射特性等因素；当利用焦点跟踪测量时，由于共焦传感器焦点对应共焦强度响应灵敏度最差的顶点，因而制约了此类共焦传感器焦点跟踪精度的进一步提高。

为了克服共焦传感器存在的上述不足，哈尔滨工业大学的赵维谦等人曾提出了一种可实现双极性超分辨测量的差动共焦测量技术，其将共焦探测光路系统分为两部分，并将这两个探测系统的点探测器分别置于焦前和焦后位置进行差动探测，继而实现双极性绝对零点跟踪测量等。但是，由于采用了两套独立的探测光路系统，造成差动共焦传感器测量系统结构相对复杂，两点探测器离焦对称位置调整要求严格等不足。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述已有技术的不足，提供一种分割艾里斑区域探测的可兼顾分辨力和量程的激光差动共焦theta扫描检测方法，实现对三维微细结构、微台阶、集成电路线宽、物体表面形貌等的高分辨力光学检测。

本发明可兼顾分辨力和量程的激光差动共焦theta扫描检测方法，采用共焦theta显微术的光路布置对被测样品进行扫描测量，将物镜的光瞳面分割为照明光瞳和收集光瞳，入射光束透过照明光瞳后被物镜会聚到被测表面，载有被测样品信息的反射光经过收集光瞳后，被会聚物镜会聚到探测面上，具体步骤如下：

(1)在探测焦面上相对x_d轴偏移C处设置两个微小区域，测得这两个区域的响应分别为I₁(z，-C)和I₂(z，C)，其中，z为被测样品的轴向位移，C为微小探测区域中心相对x_d轴的偏移量；

(2)依据响应，得出传感技术特性方程：IDCTS(z,C)≈I1(z,-C)-I2(z,C)I1(z,-C)+I2(z,C);]]>

(3)依据曲线I_DCTS(z，V)在线性区间内的信号大小，或依据曲线I_DCTS(z，C)零点的位置，重构出被测样品的表面形貌和微观尺度。

其中，还可以通过优化C值来满足量程或分辨能力或兼顾量程和分辨能力的不同要求。

有益效果