测量反射表面的曲率的方法及相关光学装置制造方法及图纸

本发明专利技术的领域涉及用于测量物体的反射表面(10)的形变的方法。测量装置包括包含光点(22)的照明图案(21)、照相装置(30、31)以及图像分析装置(40)，照明图案和照相装置布置为使得在测量的位置，照明图案经由表面的虚像或实像(23)对于照相装置的检测器是可见的，所述图像表示照亮的区域(11)的形变。根据本发明专利技术的方法包括以下步骤：‑测量两个光点的图像之间的距离；‑计算所述测量的距离与参考距离之间的比率；‑根据所述比率计算预定方向上的放大率；‑计算反射表面在所述预定方向上的形变。

The method of measuring the curvature of the reflecting surface and the related optical device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测量反射表面的曲率的方法及相关光学装置
本专利技术的领域涉及用于测量反射表面的形变的光学装置。这些测量装置可以特别地用于测量半导体晶片的形变。根据本专利技术的测量装置允许在用于沉积电子组件的生产所需的材料层的操作期间检查晶片。所述测量装置还允许在沉积之后或者在会导致晶片形变的任意类型的材料处理之后对所述晶片进行检查，从而进行非原位(ex-situ)的监测或检查。
技术介绍
当执行真空沉积操作以在半导体晶片上沉积材料层时，例如通过分子束外延，会在沉积层中产生应力并在晶片中诱导产生机械应力。一般来说，晶片的厚度很小，通常在100微米到700微米之间变化。在经历的应力的作用下，它们可能会或多或少地发生形变。因此，对这些形变的了解提供了关于应力的尺度、性质和位置的信息，从而可以确定正在进行的沉积是否正确进行并确定引起这些应力的原子机制。晶片通常是反射的。为了测量形变，利用了这种特性，并且所使用的测量装置是光学装置。所有这些装置包括已知几何形状的光源和接收器。光源和接收器布置为使得光源发射的光可以经由反射表面被接收器观察到。因此，接收器经由晶片的表面观察光源的图像。如果晶片是完美的平面反射镜，则该图像在测量系统的不确定度范围内不会发生形变。如果晶片在应力的作用下发生形变，则光源的图像会发生变形。对这种变形的测量可以确定反射晶片的形变。通常，所使用的光源具有简单的几何形状或者由布置为已知几何形状的光点组成。例如，可以利用在平行平板内多次反射的激光束来产生光点。多个传输的平行光束形成照明图案。名称为“Measurementofthecurvatureofasurfaceusingparallellightbeams”的专利US5912738描述了这种测量装置。名称为“Workpiecebreakagepreventionmethodandapparatus”的专利US9070590描述了用于不同于测量晶片特性的应用的另一类型的测量装置，所述装置测量热应力。这种类型的测量装置的一个限制因素是沉积是在真空反应器内进行的，而在真空反应器中当然不可能引入光学元件。在这种情况下，光必须穿过透明的窗口在反应器外部进行发射和接收。然而，晶片的尺寸可能很大。存在直径为250毫米的晶片。为了检查这种尺寸的晶片，可以移动光源和接收器以执行各种测量，但是可以理解，鉴于检查必须实时进行以便能够在沉积操作没有按照应有的方式进行时采取行动，要保持测量的精度和质量将是多么困难。另外，在大多数情况下，由于窗口的尺寸较小，很难或不可能实现这种以改变光源为目的的移动。
技术实现思路
根据本专利技术的测量方法和相关测量装置没有这些缺点。它们基于以下情况：即使在反射表面的尺寸较大的情况下，也可以移动反射表面的照亮区域，而不移动接收器。更准确地说，本专利技术的第一主题是一种利用测量装置测量物体的至少一个反射表面的形变的方法，所述测量装置包括至少一个包含光点的照明图案、照相装置以及图像分析装置，照明图案和照相装置布置为使得在测量所述表面形变的位置，照明图案经由表面的虚像或实像对于照相装置的检测器是可见的，所述图像表示由照明图案照亮的表面的区域的形变，其特征在于，用于执行测量的方法包括以下步骤：步骤1：测量两个光点的图像之间的至少一个距离；步骤2：计算该测量的距离与至少一个参考距离之间的比率；步骤3：根据该比率计算限定的方向上的放大率；步骤4：计算反射表面在所述限定的方向上的形变。有利地，所述方法包括步骤5，其中，对多个光点的图像执行步骤1至步骤4，以测量多个给定方向上的放大率并计算反射表面的形变的各向异性。有利地，照明图案包含分布在矩阵阵列中的一组离散光点。有利地，照明图案包含至少一个圆光或一个椭圆光，测量是对属于该圆光或该椭圆光的点的图像执行的。有利地，所述方法包括执行至少一次第二测量的步骤，所述第二测量包括发射第二照明图案，用于执行两次测量的所述装置布置为使得与第一测量相关的第一照明图案照亮地表面的第一区域和与第二测量相关的第二照明图案照亮的表面的第二区域不同，照相装置在两次测量之间保持静止。本专利技术的第二主题是一种用于测量物体的至少一个反射表面的形变的装置，所述测量装置包括至少一个包含光点的照明图案、照相装置以及图像分析装置，照明图案和照相装置布置为使得在测量所述表面形变的位置，照明图案经由表面的虚像或实像对于照相装置的检测器是可见的，所述图像表示由照明图案照亮的表面的区域的形变，其特征在于，图像分析装置包括：-用于测量两个光点的图像之间的至少一个距离的装置；-用于计算该测量的距离与至少一个参考距离之间的比率的第一计算装置；-用于根据该比率计算限定的方向上的放大率的第二计算装置；-用于计算所述限定的方向上的反射表面的形变的第三计算装置。有利地，所述装置包括用于执行至少两次测量的装置，每次测量包括发射照明图案，用于执行两次测量的所述装置布置为使得与第一测量相关的第一照明图案照亮地表面的第一区域和与第二测量相关的第二照明图案照亮的表面的第二区域不同，照相装置在两次测量之间保持静止。有利地，测量装置包括用于使照明图案移动、变形或放大的装置。有利地，用于执行测量的装置包括用于在两次测量之间使物体在限定的平面中移动的装置和用于测量所述移动的装置。有利地，用于使物体在所述平面中移动的装置是旋转或平移装置。有利地，测量装置包括显示屏和用于在所述显示屏上生成所述照明图案的图形装置。有利地，照明图案是离散光点的矩阵阵列。有利地，照明图案是圆光或椭圆光，或者一系列圆光或椭圆光。有利地，测量装置包括光源，所述光源照亮包含布置为形成照明图案的孔的不透明屏幕。有利地，测量装置包括半透半反的平面的分束器，所述平面分束器布置为使得光点图案在由所述分束器透射、从表面反射并从所述分束器反射之后在照相装置的检测器上形成图像，或者在从所述分束器反射、从表面反射并由所述分束器透射之后在照相装置的检测器上形成图像。有利地，测量装置包括用于执行多次测量以生成所述表面的形变的完整映射的装置。有利地，形变的局部的凹或凸的曲率半径在几毫米到几十千米之间变化。有利地，物体是半导体晶片，反射表面是所述晶片的侧面中的一个。本专利技术还涉及使用例如以上限定的测量装置来测量凹反射表面，其特征在于，照明图案和照相装置布置为使得由凹反射表面所反射的照明图案的图像位于照相装置的镜头附近。有利地，所述装置用于监测导致生长反应器中的物体的反射表面形变的工艺，其特征在于，在所述反射表面上沉积至少一个材料层的过程中执行测量。有利地，所述装置用于检查半导体晶片，其特征在于，在至少两个不同的物体上连续地执行测量。附图说明通过阅读以下非限制性地给出的描述并且借助附图，将更好地理解本专利技术，并且其它优势将变得明显，附图中：图1示出了根据本专利技术的测量装置的第一实施方案，所述装置包括转台；图2和图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用测量装置测量物体的至少一个反射表面(10)的形变的方法，所述测量装置包括至少一个包含光点(22)的照明图案(21)、照相装置(30、31)以及图像分析装置(40)，所述照明图案和所述照相装置布置为使得在测量所述表面形变的位置，所述照明图案经由所述表面的虚像或实像(23)对于所述照相装置的检测器是可见的，所述图像表示由照明图案照亮的表面的区域(11)的形变，/n其特征在于，用于执行测量的方法包括以下步骤：/n步骤1：测量两个光点的图像之间的至少一个距离；/n步骤2：计算该测量的距离与至少一个参考距离之间的比率；/n步骤3：根据该比率计算限定的方向上的放大率；/n步骤4：计算反射表面在所述限定的方向上的形变。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170524 FR 17546161.一种利用测量装置测量物体的至少一个反射表面(10)的形变的方法，所述测量装置包括至少一个包含光点(22)的照明图案(21)、照相装置(30、31)以及图像分析装置(40)，所述照明图案和所述照相装置布置为使得在测量所述表面形变的位置，所述照明图案经由所述表面的虚像或实像(23)对于所述照相装置的检测器是可见的，所述图像表示由照明图案照亮的表面的区域(11)的形变，
其特征在于，用于执行测量的方法包括以下步骤：
步骤1：测量两个光点的图像之间的至少一个距离；
步骤2：计算该测量的距离与至少一个参考距离之间的比率；
步骤3：根据该比率计算限定的方向上的放大率；
步骤4：计算反射表面在所述限定的方向上的形变。


2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述方法包括步骤5，其中，对多个光点的图像执行步骤1至步骤4，以测量多个给定方向上的放大率并计算反射表面的形变的各向异性。


3.根据前述权利要求的任一项所述的测量方法，其特征在于，所述照明图案包含分布在矩阵阵列中的一组离散光点。


4.根据权利要求1和2的任一项所述的测量方法，其特征在于，所述照明图案包括至少一个圆光或至少一个椭圆光，所述测量是对属于该圆光或该椭圆光的点的图像执行的。


5.根据前述权利要求中的一项所述的测量方法，其特征在于，所述方法包括执行至少一次第二测量的步骤，所述第二测量包括发射第二照明图案，用于执行两次测量的所述装置布置为使得与第一测量相关的第一照明图案照亮的表面的第一区域和与第二测量相关的第二照明图案照亮的表面的第二区域不同，所述照相装置在两次测量之间保持静止。


6.一种用于测量物体的至少一个反射表面(10)的形变的装置，所述测量装置包括至少一个包含光点(22)的照明图案(21)、照相装置(30、31)以及图像分析装置(40)，所述照明图案和所述照相装置布置为使得在测量所述表面形变的位置，所述照明图案经由所述表面的虚像或实像(23)对于所述照相装置的检测器是可见的，所述图像表示由照明图案照亮的表面的区域(11)的形变，
其特征在于，所述图像分析装置包括：
-用于测量两个光点的图像之间的至少一个距离的装置；
-用于计算该测量的距离与至少一个参考距离之间的比率的第一计算装置；
-用于根据该比率计算限定的方向上的放大率的第二计算装置；
-用于计算反射表面在所述限定的方向上的形变的第三计算装置。


7.根据权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述装置包括用于执行至少两次测量的装置，每次测量包括发射照明图案，用于执行两次测量的所述装置布置为使得与第一测量相关的第一照明图案照亮...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·阿尔努，J·科兰，
申请(专利权)人：国家科学研究中心，
类型：发明
国别省市：法国;FR