一种基于反射激光空间分布的物体三维形貌测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于反射激光空间分布的物体三维形貌测量方法。基于反射激光空间分布提出了一种物体三维形貌测量方法，通过两束激光光束得到两个位置探测器的相关数据计算出被测点的高度信息和斜度信息，根据若干被测点的高度信息和斜度信息还原待测表面的三维形貌。相对于现有技术中根据被测点的高度还原的三维形貌更加精确，更能够满足半导体器件的表面形貌测量的高精度要求。表面形貌测量的高精度要求。表面形貌测量的高精度要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于反射激光空间分布的物体三维形貌测量方法


[0001]本专利技术涉及三维形貌检测领域，特别涉及一种基于反射激光空间分布的物体三维形貌测量方法。

技术介绍

[0002]随着半导体技术及高精密仪器设备的发展，半导体器件生产过程中对其表面的3D形貌检测需求大幅提高。现如今常用的光学测量方法有干涉测量与结构光测量。干涉测量方法精度高但是视场小，且对环境要求高，难以实现生产快速测量。结构光法测量范围大但是精度高，一般多用于大尺寸结构3d形貌测量。
[0003]PSD是一种位置感知光电器件，具有高灵敏度与高响应的特点，常用于对目标空间位置的检测。但PSD作为一种二维测量器件，在进行物体三维测量时，通常计算出物体待测表面上的各点的三维方向上的坐标，利用三维方向上的高度信息对待测表面的形貌进行还原。但该方法不适用于半导体器件的表面形貌测量的高精度要求。
[0004]有鉴于此，实有必要开发一种物体三维形貌测量方法，用以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]为了克服上述灰尘过滤方法所存在的问题，本专利技术所要解决的技术问题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于反射激光空间分布的物体三维形貌测量方法，其特征在于，包括以下步骤：第一激光光束和第二激光光束分别经过第一聚焦透镜、第二聚焦透镜后满足空间正交且入射到待测表面上的同一点；待测表面上的被测点反射所述第一激光光束和第二激光光束分别至第一成像物镜、第二成像物镜上，经所述第一成像物镜、第二成像物镜后分别入射至第一位置探测器和第二位置探测器上；基于第一位置探测器得到的点坐标P1、第二位置探测器得到的点坐标P2、成像透镜的物像变换矩阵以及坐标系之间的位移矩阵H1、H2，得到位移矩阵H1、H2和斜度信息矩阵S1、S2与第一位置探测器得到的点坐标P1、第二位置探测器得到的点坐标P2、成像透镜的物像变换矩阵以及被测面上的被测点的坐标W之间的公式（1）和公式（2）：
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（1）
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（2）所述被测点的坐标W与第一成像物镜之间的位移矩阵为：
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（3）所述被测点的坐标W与第二成像物镜间的位移矩阵为：
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（4）其中，，，分别为聚焦透镜相对于被测点坐标系沿着X，Y，Z方向的位移大小；成像透镜的物像变换矩阵为：f为焦距，d为透镜厚度，h1为探测点到成像透镜前表面的距离，h2为成像透镜到位置探测器的距离，n2是成像透镜的折射率；其中，中（）为被测面上的被测点坐标，X
W
与Y
W
为已知；基于所述公式（1）和公式（2），求解出S1、S2、W；其中，斜度信息矩阵S1、S2中包含有被测点绕X轴旋转的角度
ϕ
、绕着Y轴旋转的角度、绕着Z轴有角度为θ；W中的Z
W
表征被测点的高度信息；根据若干个被测点的高度信息和斜度信息S1、S2还原待测表面的三维形貌。
2.如权利要求1所述的基于反射激光空间分布的物体三维形貌测量方法，其特征在于，所述公式（1）的获得过程，包括：设第一聚焦透镜的世界坐标系为L1，第一成像物镜的坐标系为I1，得到第一聚焦透镜的中心点坐标为（），激光从第一聚焦透镜和第二聚焦透镜入射到被测点上，且第一聚焦透镜和第二聚焦透镜的中心点分别与被测点的连线满足空间正交关系，得到被测点的坐标W与第一聚焦透镜的中心点坐标的关系式（5）：
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（5）其中，、、分别为第一聚焦透镜和第二聚焦透镜在三个坐标方向上与被测点的位移；第一成像物镜坐标系上的坐标为（），通过旋转平移的方式建立两个坐标系之间的关系；假设当绕着Z轴有角度为θ的旋转时，第一成像物镜坐标系I1与被测面坐标系W满足如下关系：
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（6）当绕着X轴和Y轴旋转时也满足上式的坐标对应关系，假设绕着X轴旋转的角度为
ϕ
，绕着Y轴旋转的角度为，因此建立第一成像物镜坐标系I1与被测面坐标系W的旋转矩阵为：
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（7）则第一成像物镜I1与被测面坐标系W的关系表示为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：高视科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：