CN113358056B - 工件表面形貌的扫描方法、扫描系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种工件表面形貌的扫描方法，包括从初始视场区开始，按照设定的顺序对所有视场区进行聚焦扫描；其中，对于非初始视场区，首先获取与当前待检测非初始视场区相邻的前一个视场区的实际聚焦面位置，然后根据已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置得到当前待检测非初始视场区的扫描区间，最后控制测量探头在扫描区间内对非初始视场区进行聚焦扫描，以获取该非初始视场区的聚焦面位置。由于任意一非初始视场区的扫描区间是根据与其邻近的前一个或前几个视场区的实际聚焦面位置来确定的，使得各视场区的扫描区间是动态变化的，既可以使扫描区间更为趋近实际聚焦面位置，又可以压缩扫描范围、节省扫描时间，从而提高扫描速度。

Description

工件表面形貌的扫描方法、扫描系统及存储介质

技术领域

本发明涉及精密测量技术领域，具体涉及一种工件表面形貌的扫描方法、扫描系统及存储介质。

背景技术

随着精密制造技术的不断进步与发展，尤其是在半导体纳米制程工艺、微机电系统、纳米复合材料、超精密加工等领域，利用光学干涉测量法对物体表面形貌进行非接触式（或非破坏性）扫描测量已得到了广泛地应用。

当前，光学干涉测量所获取的表面形貌主要是基于视场拼接方式实现的，即：在对物体的某一大区域的表面形貌进行测量时，将该大区域划分为多个小区域（可称为视场区或待测区），首先由测量探头对视场区进行逐个扫描，然后将所有视场区的扫描结果进行拼接，即可形成该大区域完整的表面形貌。

以测量对象是晶圆为例，由于晶圆表面形貌起伏不定，为了保证视场区的清晰面（或聚焦面）处于测量探头的扫描范围内，现有技术通常会预设一个较大范围的扫描区间，如（-10μm，10μm），针对每个视场区的测量，需在预设的扫描区间内，对相应的一个视场区进行对焦，以使测量探头获取该视场区的清晰面（或聚焦面）；然而，在进行大面积（或大范围区域）的表面形貌测量时，这种方式很容易导致测量时间过长、降低测量效率。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种工件表面形貌的扫描方法、扫描系统以及计算机可读存储介质，以达到提高扫描速度的目的。

根据第一方面，一种实施例中提供一种工件表面形貌的扫描方法，包括：

对待测工件的待测表面进行区域划分，得到多个视场区；

从初始视场区开始，按照设定的顺序对所有视场区进行聚焦扫描，以获取各个视场区的实际聚焦面位置；

在各视场区的实际聚焦面位置获取各视场区的图像，得到待测工件的表面形貌；

其中，对非初始视场区进行聚焦扫描包括：

获取与当前待检测非初始视场区相邻的前一个视场区的实际聚焦面位置；

根据已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置得到当前待检测非初始视场区的扫描区间；

控制测量探头在扫描区间内作垂直于待测表面的移动，以对所述非初始视场区进行聚焦扫描，获取所述非初始视场区的聚焦面位置。

一个实施例中，所述根据已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置得到当前待检测非初始视场区的扫描区间，包括：

获取当前待检测非初始视场区的前一个视场区的实际聚焦面位置；

将前一个视场区的实际聚焦面位置加上一个第一距离量值形成上限、减去一个第二距离量值形成下限，根据所述上限和下限得到一个距离区间；

以所述距离区间作为当前待检测非初始视场区的扫描区间。

一个实施例中，所述根据已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置得到当前待检测非初始视场区的扫描区间，包括：

获取当前待检测非初始视场区的前一个视场区的实际聚焦面位置，记为第一位置；

获取当前待检测非初始视场区的前两个视场区的实际聚焦面位置，记为第二位置；

根据所述第一位置和第二位置，计算所述当前待检测非初始视场区的聚焦面预测位置；

将所述聚焦面预测位置加上一个第一距离量值形成上限、减去一个第二距离量值形成下限，根据所述上限和下限得到一个距离区间；

以所述距离区间作为当前待检测非初始视场区的扫描区间。

一个实施例中，所述根据所述第一位置和第二位置，计算所述当前待检测非初始视场区的聚焦面预测位置，包括：

计算所述第一位置与第二位置的差值，得到偏量距离量值；

将所述第一位置加上一个偏量距离量值，得到所述当前待测非初始视场区的聚焦面预测位置。

一个实施例中，所述第一距离量值和/或第二距离量值为偏量距离量值与一固定量值之和。

一个实施例中，对初始视场区进行聚焦扫描包括：

获取所述初始视场区的预设扫描区间；

控制测量探头在所述预设扫描区间内作垂直于待测表面的移动，以对所述初始视场区进行聚焦扫描，获取所述初始视场区的实际聚焦面位置。

根据第二方面，一种实施例中提供一种工件表面形貌的扫描系统，包括：

测量探头，用于对待测工件表面划分的多个视场区按照设定的顺序逐一进行聚焦扫描，并在聚焦面位置获取当前视场区的图像；以及

处理器，用于控制所述测量探头从初始视场区开始，按照设定的顺序对所有视场区进行聚焦扫描，获取各个视场区的实际聚焦面位置，并在各个视场区的实际聚焦面位置获取各视场区的图像，以得到待测工件的表面形貌；其中，对非初始视场区进行聚焦扫描包括：

获取与当前待检测非初始视场区相邻的前一个视场区的实际聚焦面位置；

根据已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置得到当前待检测非初始视场区的扫描区间；

控制所述测量探头在扫描区间内作垂直于待测表面的移动，以对所述非初始视场区进行聚焦扫描，获取所述非初始视场区的聚焦面位置。

一个实施例中，所述根据已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置得到当前待检测非初始视场区的扫描区间，包括：

获取当前待检测非初始视场区的前一个视场区的实际聚焦面位置；

将前一个视场区的实际聚焦面位置加上一个第一距离量值形成上限、减去一个第二距离量值形成下限，根据所述上限和下限得到一个距离区间；

以所述距离区间作为当前待检测非初始视场区的扫描区间。

一个实施例中，所述根据已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置得到当前待检测非初始视场区的扫描区间，包括：

获取当前待检测非初始视场区的前一个视场区的实际聚焦面位置，记为第一位置；

获取当前待检测非初始视场区的前两个视场区的实际聚焦面位置，记为第二位置；

根据所述第一位置和第二位置，计算所述当前待检测非初始视场区的聚焦面预测位置；

将所述聚焦面预测位置加上一个第一距离量值形成上限、减去一个第二距离量值形成下限，根据所述上限和下限得到一个距离区间；

以所述距离区间作为当前待检测非初始视场区的扫描区间。

一个实施例中，所述根据所述第一位置和第二位置，计算所述当前待检测非初始视场区的聚焦面预测位置，包括：

计算所述第一位置与第二位置的差值，得到偏量距离量值；

将所述第一位置加上一个偏量距离量值，得到所述当前待测非初始视场区的聚焦面预测位置。

一个实施例中，所述第一距离量值和/或第二距离量值为偏量距离量值与一固定量值之和。

一个实施例中，对初始视场区进行聚焦扫描包括：

获取所述初始视场区的预设扫描区间；

控制测量探头在所述预设扫描区间内作垂直于待测表面的移动，以对所述初始视场区进行聚焦扫描，获取所述初始视场区的实际聚焦面位置。

根据第三方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储由程序，所述程序能够被处理器执行，以实现第一方面所述的方法。

依据上述实施例的一种工件表面形貌的扫描方法，包括从初始视场区开始，按照设定的顺序对所有视场区进行聚焦扫描；其中，对于非初始视场区，首先获取与当前待检测非初始视场区相邻的前一个视场区的实际聚焦面位置，然后根据已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置得到当前待检测非初始视场区的扫描区间，最后控制测量探头在扫描区间内对非初始视场区进行聚焦扫描，以获取该非初始视场区的聚焦面位置。由于任意一非初始视场区的扫描区间是根据与其邻近的前一个或前几个视场区的实际聚焦面位置来确定的，使得各视场区的扫描区间是动态变化的，既可以使扫描区间更为趋近实际聚焦面位置，又可以压缩扫描范围、节省扫描时间，从而提高扫描速度。

附图说明

图1为本申请实施例提供的扫描方法的整体流程示意图。

图2为本申请实施例提供的扫描方法中聚焦面获取步骤的流程图。

图3为本申请实施例提供的扫描方法中设定扫描区间步骤的流程图（一）。

图4为本申请实施例提供的扫描方法中设定扫描区间步骤的流程图（二）。

图5为本申请实施例提供的扫描方法中视场区的扫描顺序规划示意图。

图6为本申请实施例提供的扫描方法中聚焦扫描步骤的原理示意图。

图7为图6中待测表面A区域的各视场区扫描区间的变化示意图。

图8为本申请实施例提供的扫描系统的系统架构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

本申请实施例中提供的工件表面形貌的扫描方法，是按照设定的顺序对待测工件表面上所划分的多个视场区进行逐一聚焦扫描，来获取各个视场区的表面形貌图像（即：扫描结果）的，最终可通过对扫描结果的视场拼接来获得待测工件整体的表面形貌；其中，针对任意一非初始视场区（即：当前视场区）的扫描区间，是以与其相邻的前一个视场区的实际聚焦面位置或者邻近的前几个视场区的实际聚焦面位置的变化趋势为基准条件进行的计算或设定的，由于相邻或邻近视场区之间的表面起伏变化较小，使得对当前视场区所预设或者计算得到的扫描区间更为趋近其实际的聚焦面位置，从而可以有效压缩扫描范围、节省扫描时间、提高扫描速度。

实施例一

请参阅图1至图7，本实施例中提供一种工件表面形貌的扫描方法，主要用于对工件的表面形貌进行扫描测量，以最终获取工件的表面形貌信息，为更为清楚详细地说明该扫描方法的原理，下文以其应用于晶圆为例进行说明，但需要指出的是，晶圆仅是该扫描方法的一种应用对象，该扫描方法还可应用到其他需要进行表面形貌扫描测量的工件中，如光学膜或其他半导体器件等。该扫描方法包括步骤100至步骤300；下面分别说明。

请参阅图1、图5、图6和图7，步骤100，对待测工件的待测表面进行区域划分，得到多个视场区。

通常，待测工件表面的形态是起伏不定的，如晶圆；相对于测量探头而言，工件表面的不同位置或区域的聚焦点（或者聚焦面、清晰面）的位置也是不尽相同的，故，为了确保测量探头能够获取不同位置或区域的清晰的形貌图像，请参阅图5，需要将待测工件的待测表面（或待测的大面积表面区域）划分为多个小区域，而多个小区域则以阵列排列的方式形成整个待测表面，可以将该小区域定义为视场区；以现有的光学干涉测量装置对晶圆进行扫描测量为例，通常在（-5μm，5μm）的扫描范围内，测量探头的视可以覆盖10mm*10mm的区域，将每个视场区的大小控制在0.6mm*0.6mm，基本可以使得每个视场区的聚焦面位于扫描范围内，而测量探头在扫描范围内对每个视场区进行聚焦扫描时，即可确保其能够获得各视场区的清晰面。

请参阅图1、图2、图5、图6和图7，步骤200，从初始视场区开始，按照设定的顺序对所有视场区进行聚焦扫描，以获取各个视场区的实际聚焦面位置。

在对所有视场区的扫描顺序进行规划时，可随机指定其中一个视场区为初始视场区（或待测的第一视场区N1），而其他的视场区则可视为非初始视场区；请参阅图5，以第一视场区N1为起点，将与第一视场区N1相邻的其中一个视场区视为第二视场区N2、再将与第二视场区N2相邻的其中一个视场区（非已被定义的视场区）视为第三视场区N3，依次类推，直至将最后一个视场区视为第N视场区Nn，从而使得各视场区是以两两相邻的方式为序进行扫描顺序规划的；具体地，以多个视场区以矩形阵列方式排列为例，可采用近似于蛇形路径的形式对视场区进行逐一扫描，如以处于第一排第一行交叉位置的视场区作为初始视场区（即：第一视场区N1）、以位于第一排第二顺位的视场区作为第二视场区N2、直至排序至位于第一排最后一个顺位的视场区，而后，再以位于第二排最后一个顺位的视场区作为位于第一排最后一个顺位的视场区相邻的下一个视场区，如此，即可形成近似于蛇形路径的扫描顺序设置。

本实施例中，请参阅图2，步骤200主要包括对初始视场区进行聚焦扫描的步骤和对任意非初始视场区进行聚焦扫描的步骤；其中，对非初始视场区进行聚焦扫描的步骤包括步骤221至步骤223。

步骤221，获取与当前待检测非初始视场区相邻的前一个视场区的实际聚焦面位置。

就任意一视场区而言，测量探头在该视场区的扫描区间内进行移动的过程中，当移动至某一个位置时即会实现与该视场区的聚焦，而此位置即为该视场区的实际聚焦面位置，在该位置处，控制测量探头对该视场区的表面形貌进行取像，即可得到该视场区的图像，与此同时，通过获取并记录该位置信息，即可作为该视场区的实际聚焦面位置；因此，通过获取与当前待检测非初始视场区相邻的前一个视场区的实际聚焦面位置，可以为得到当前待检测非初始视场区的扫描区间提供基准。

步骤222，根据已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置得到当前待检测非初始视场区的扫描区间。

通常，在对当前待检测非初始视场区进行聚焦扫描前，需要对其扫描区间进行设定或计算；由于相邻或邻近视场区的表面形态起伏变化相对较小，使得相邻或邻近视场区之间的实际聚焦面位置较为接近，故，以已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置为基准，计算当前待检测非初始视场区的扫描区间；例如，当前待检测非初始视场区为扫描顺序中的第三视场区N3，则邻近视场区则是指第一视场区N1和第二视场区N2，若第一视场区N1的实际聚焦面位置和第二视场区N2的实际聚焦面位置已经确定（即：已经过聚焦扫描），此时可以将第二视场区N2的实际聚焦面位置作为第三视场区N3的扫描区间的零点位置（或基准位置），以该零点位置为基点，正向附加一个距离量值、负向附加一个距离量值，即可构成一个扫描区间，而该扫描区间即为第三视场区N3的扫描区间；其中，距离量值可以为预设的一个固定量值，也可以是一个基于邻近几个已检测视场区的实际聚焦面位置的变化趋势所得到的变量值。

步骤223，控制测量探头在扫描区间内作垂直于待测表面的移动，以对该非初始视场区进行聚焦扫描，获取该非初始视场区的聚焦面位置。

在得到或者确定当前待检测非初始视场区的扫描区间后，即可控制测量探头在扫描区间内作垂直于待测表面的移动运动，如从扫描区间的下限朝上限方向进行单向移动，以对该非初始视场区进行扫描，从而可最终在该非初始视场区的聚焦面位置实现聚焦并得到其图像，同时，获取并记录该非初始视场区的聚焦面位置，以作为与其相邻的下一个非初始视场区的扫描区间的计算基准。

步骤300，在各个视场区的实际聚焦面位置获取各视场区的图像，得到待测工件的表面形貌。

通过测量探头在各个视场区N的实际聚焦面位置所获取的相应的图像，可最终利用视场拼接技术将多个图像进行拼接，从而得到待测工件的待测表面整体的表面形貌。

一方面，从扫描顺序的角度来看，由于相邻两个视场区中，后一个视场区的扫描区间是基于前一个视场区的实际聚焦面位置来确定的，从而使得待测工件的待测表面所对应的多个扫描区间是动态变化的；因此，不但可以使得到的扫描区间更为趋近对应视场区的实际聚焦面位置，确保测量探头在移动扫描的过程中能够快速地完成聚焦，从而获取相应视场区的清晰图像；而且除初始视场区的扫描区间外，无需为其他视场区设定较大的扫描区间，可有效压缩扫描范围，为提高扫描速度创造有利条件。

另一方面，由于邻近视场区的表面形态变化具有一定的连续性或者变化幅度相对较小，可以利用已检测的邻近几个视场区的实际聚焦面位置的变化趋势，作为待检测视场区的扫描区间的计算或设定基准，使待检测视场区的扫描区间能够根据邻近视场区的实际聚焦面位置的变化幅度而增大或减小，确保其实际聚焦面位置位于设定的扫描区间内，从而节省扫描时间、提高扫描速度，使测量探头能够快速地聚焦。

基于各视场区扫描顺序地设置，初始视场区（即：第一视场区N1）与非初始视场区（如：第二视场区N2、第三视场区N3.....第N视场区Nn）的扫描测量方式是不同的，具体而言，针对初始视场区的扫描区间与针对非初始视场区的扫描区间的设置方式或获取方式是不同的。一个实施例中，请参阅图2，对初始视场区进行聚焦扫描的步骤，包括步骤211和步骤212。

步骤211，获取初始视场区的预设扫描区间。

具体地，基于待测工件的类型、扫描要求等，可预先设置一个较大范围的扫描区间（即：初始扫描区间，如（-5μm，5μm））作为初始视场区的预设扫描区间，该初始扫描区间可使测量探头的视场覆盖待测工件的整个待测表面区域（即：覆盖所有视场区），亦可理解为：该初始扫描区间为一个粗略的大范围区间；以确保测量探头在初始扫描区间内能够通过调节焦距，对其中任一个或者指定的一个视场区进行聚焦，并在聚焦后能够获取该视场区的聚焦面（或清晰面）图像，而该视场区即为第一视场区N1（或初始视场区）。

步骤212，控制测量探头在预设扫描区间内作垂直于待测表面的移动，以对初始视场区进行聚焦扫描，获取初始视场区的实际聚焦面位置。

具体地，测量探头在预设扫描区间内进行移动的过程中，如从预设扫描区间的下限位置朝上限位置进行单向移动，在移动至某一位置时即会实现与初始视场区的聚焦，而此位置即为初始视场区的实际聚焦面位置，在该位置，控制测量探头对初始视场区的表面形貌进行取像，即可得到初始视场区的图像，与此同时，通过获取并记录该位置可作为与初始视场区相邻的下一个视场区（如第二视场区N2）的扫描区间的零点位置或基准位置。

上述的步骤222主要涉及如何得到当前待检测非初始视场区的扫描区间的过程，该步骤222对于提高扫描速度、节省扫描时间等具有至关重要的作用；因此，当前待检测非初始视场区的扫描区间的获得或者计算，可以基于与其相邻的一个视场区的实际聚焦面位置直接计算并得到；也可以基于与其邻近的几个视场区的实际聚焦面位置的变化趋势或变化率计算并得到，如，基于与其相邻的前两个视场区的实际聚焦面位置。

一个实施例中，请参阅图3，当前待检测非初始视场区的扫描区间是基于与其相邻的前一个视场区的实际聚焦面位置直接计算并得到的，即步骤222可以具体包括：

步骤2221，获取当前待检测非初始视场区的前一个视场区的实际聚焦面位置；

步骤2222，将前一个视场区的实际聚焦面位置加上一个第一距离量值形成上限、减去一个距离量值形成下限，根据上限和下限得到一个距离区间；

步骤2223，以步骤2222得到的距离区间作为当前待检测非初始视场区的扫描区间；

其中，第一距离量值与第二距离量值可根据待测工件的扫描测量需求、测量探头的尺寸等进行选择；通常情况下，第一距离量值和第二距离量值最好小于初始视场区的预设扫描区间的零点位置与上限位置（或下限位置）之间的距离差的绝对值，如初始视场区的预设扫描区间为（-5μm，5μm），则其零点位置与上限位置的距离差的绝对值为5μm，则第一距离量值和第二距离量值可设置为小于5μm，如4μm、3μm、2μm等，如此，可在相对较小的范围内来设定或得到非初始视场区的扫描区间；当然，第一距离量值和第二距离量值可以是相同的固定量（如均为2μm），也可以是两个不同的固定量（如其中一个为2μm、另一个为1μm）。

以第一距离量值和第二距离量值为相同的固定量2μm为例，在一种实施方式下，假设第一视场区N1（即：初始视场区）的预设扫描区间为（-5μm，5μm），测量探头在预设扫描区间内对第一视场区N1进行聚焦扫描后，得到第一视场区N1的实际聚焦面位置为1μm。

在对第二视场区N2的扫描区间（可定义为第二扫描区间）进行设定或计算时，以第一视场区N1的实际聚焦面位置1μm为基准位置，加上一个第一距离量值2μm即可形成第二扫描区间的上限、减去一个第二距离量值2μm即可形成第二扫描区间的下限，从而使得第二扫描区间为（-1μm，3μm）；而后，测量探头在第二扫描区间内对第二视场区N2进行聚焦扫描。

若第二视场区N2经聚焦扫描后，确定其实际聚焦面位置为1.4μm，则在对第三视场区N3的扫描区间（可定义为第三扫描区间）进行设定或计算时，则可以第二视场区N2的实际聚焦面位置为基准位置，加上一个第一距离量值（如2μm）形成第三扫描区间的上限（3.4μm）、减去一个第二距离量值（如2μm）形成第三扫描区间的下限（-0.6μm），即可到的第三扫描区间为（-0.6μm，3.4μm），依次类推，即可逐一地得到第四视场区N4、第五视场区N5.....第N视场区Nn的扫描区间，并且测量探头能够在相应的扫描区间内进行聚焦扫描。

该实施方式下，针对初始视场区可预先设置一个粗略或大范围的扫描区间，而针对每个非初始视场区，其扫描区间则相当于是一个恒定且相对较小的范围，由于该小范围区间的零点位置是动态变化的（即：当前一个视场区的扫描区间的零点位置是相邻的上一个视场区的实际聚焦面位置），从而可保证扫描区间能够趋近对应视场区的实际聚焦面位置，有效消除了无效的扫描范围，为提高扫描速度、节省扫描区间创造条件。

一个实施例中，请参阅图4，当前待检测非初始视场区的扫描区间是基于与其邻近的几个视场区的实际聚焦面位置的变化趋势间接计算并得到的，即步骤222还可具体包括：

步骤2224，获取当前待检测非初始视场区的前一个视场区的实际聚焦面位置，记为第一位置；

步骤2225，获取当前待检测非初始视场区的前两个视场区的实际聚焦面位置，记为第二位置；

步骤2226，根据第一位置和第二位置，计算当前待检测非初始视场区的聚焦面预测位置；

步骤2227，将聚焦面预测位置加上一个第一距离量值形成上限、减去一个第二距离量值形成下限，根据上限和下限得到一个距离区间；

步骤2228，以步骤2227得到的距离区间作为当前待检测非初始视场区的扫描区间；

其中，本实施例所述及的“前两个”可以按照扫描顺序进行理解，如当前待检测非初始视场区为第五视场区N5，那么第五视场区N5的前两个视场区即是指第三视场区N3，又如当前待检测非初始视场区为第三视场区N3，那么第三视场区N3的前两个视场区即是指第一视场区N1；同时，第一距离量值与第二距离量值可根据待测工件的扫描测量需求、测量探头的尺寸等进行选择。

一个实施例中，第一距离量值和第二距离量值可以是相同的固定量，也可以是两个不同的固定量通常情况下，第一距离量值和第二距离量值最好小于初始视场区的预设扫描区间的零点位置与上限位置（或下限位置）之间的距离差的绝对值，如初始视场区的预设扫描区间为（-5μm，5μm），则其零点位置与上限位置的距离差的绝对值为5μm，则第一距离量值和第二距离量值可设置为小于5μm，如4μm、3μm、2μm等。

以第一距离量值和第二距离量值为相同的固定量2μm为例，在一个实施方式下，假设第一视场区N1（即：初始视场区）的预设扫描区间为（-5μm，5μm），测量探头在预设扫描区间内对第一视场区N1进行聚焦扫描后，得到第一视场区N1的实际聚焦面位置为1μm，即相当于第一位置为1μm；在对第二视场区N2进行扫描时，其扫描区间可采用预设扫描区间（-5μm，5μm），也可采用前述实施例的步骤2221和步骤2222来计算其扫描区间；假设第二视场区N2的实际聚焦面位置为1.2μm，即相当于第二位置为2μm。

在对第三视场区N3的扫描区间（可定义为第三扫描区间）进行设定或计算时，则首先计算第一位置与第二位置的差值，即计算第二视场区N2与第一视场区N1的实际聚焦面位置的差值，得到偏量距离量值为0.2μm；然后，在第一位置加上前述的偏量距离量值0.2μm，得到第三视场区N3的聚焦面预测位置为1.4μm；再以聚焦面预测位置为基准位置，加上一个第一距离量值2μm形成第三扫描区间的上限、减去一个第二距离量值2μm形成第三扫描区间的下限，从而使得第三扫描区间为（-0.6μm，3.4μm）；控制测量探头在第三扫描区间内对第三视场区N3进行聚焦扫描，则可在获取第三视场区N3的图像的同时，获得第三视场区N3的实际聚焦面位置。

若第三视场区N3经聚焦扫描后，确定其实际聚焦面位置为0.2μm；那么在对第四视场区N4的扫描区间（可定义为第四扫描区间）进行设定或计算时，则可将第三视场区N3的实际聚焦面位置记为第一位置（即：0.2μm），将第二视场区N2的实际聚焦面位置记为第二位置（即：1.2μm），首先计算此时的第一位置与第二位置的差值，得到偏量距离量值为-1.0μm；然后，在第一位置加上前述偏量距离量值，得到第四视场区N4的聚焦面预测位置为-0.8μm；再以聚焦面预测位置为基准位置，加上一个第一距离量值2μm形成第四扫描区间的上限、减去一个第二距离量值2μm形成第四区间的下限，从而得到第四扫描区间为（-2.8μm，1.2μm）；依次类推，逐一地得到第五视场区N5、第六视场区N6.....第N视场区Nn的扫描区间，并且测量探头能够在相应的扫描区间内进行聚焦扫描。

在该实施方式下，对于任意一当前非初始视场区（除初始视场区和第二视场区N2外），利用已检测的前一个和前两个视场区的实际聚焦面位置来预测当前非初始视场区的实际聚焦面位置，实质上是利用邻近视场区表面形态起伏变化相对较小的特点，根据在邻近视场区的实际聚焦面位置的变化趋势（或者表面形态的变化趋势）来推算或预测当前非初始视场区的聚焦面位置，以预测的聚焦面位置作为设定其扫描区间的基准，既可以在小范围内设定扫描区间，又可以保证设定的扫描区间趋近视场区的实际聚焦面位置，提高了扫描区间的设置精度。

一个实施例中，第一距离量值和第二距离量值中至少其中一个可以为变量值，该变量值可以是一个预设的固定量值与前述的偏量距离量值之和；其中，固定量值可以根据实际扫描的设置需求进行选择，如在不增加无效扫描范围的情况下，固定量值最好小于初始视场区的预设扫描区间或者任意非初始视场区的扫描区间的零点位置与上限位置（或下限位置）之间的距离差的绝对值，如任意一非初始视场区的扫描区间为（-2μm，2μm），则其零点位置与上限位置的距离差的绝对值为2μm，则固定量值可设置为小于2μm，如1μm、0.8μm、0.5μm等。

如以固定量值为0.8μm，且第一距离量值和第二距离量值均为偏量距离量值与固定量值之和为例，一种实施方式下，假设已获取第一视场区N1的实际聚焦面位置为1μm，已获取第二视场区N2的实际聚焦面位置为1.2μm；那么，第三视场区N3的聚焦面预测位置即为1.4μm（其中，偏量距离量值为0.2μm）；与此同时，可得到第一距离量值和第二距离量值均为1μm；因此，第三视场区N3的扫描区间（即：第三扫描区间）为（0.4μm，2.4μm），由于第一视场区N1与第二视场区N2的实际聚焦面位置的变化幅度较小，所以得到的第三视场区N3的扫描区间是一个相对较小的扫描范围，以便测量探头在该扫描范围内对第三视场区N3进行聚焦扫描，并获取第三视场区N3的实际聚焦面位置。

若第三视场区N3经聚焦扫描后，获取其实际聚焦面位置为2.2μm；那么在对第四视场区N4的扫描区间（即：第四扫描区间）进行设定或计算时，则可将第三视场区N3的实际聚焦面位置记为第一位置（即：2.2μm），将第二视场区N2的实际聚焦面位置记为第二位置（即：1.2μm），依据前述原理，此时偏量距离量值即为1μm，第四视场区N4的聚焦面预测位置为3.4μm、第一距离量值和第二距离量值均为1.8μm；因此，以该聚焦面预测位置3.4μm为基准位置，加上第一距离量值1.8μm形成第四扫描区间的上限、减去第二距离量值1.8μm形成第四扫描区间的下限，使得第四扫描区间为（1.6μm，5.2μm）；由于第三视场区N3的实际聚焦面位置与第二视场区N2的实际聚焦面位置的变化幅度较大，可以说明邻近视场区的表面形态的起伏变化较大，故第四视场区N3的扫描区间的范围也适应性地扩大，确保其扫描区间能够涵盖实际聚焦面的位置。以此类推，依次类推，逐一地得到第五视场区N5、第六视场区N6.....第N视场区Nn的扫描区间，并且测量探头能够在相应的扫描区间内进行聚焦扫描。

在该实施方式下，利用邻近视场区的表面形态起伏变化的趋势，通过预测任意一当前非初始视场区（除初始视场区和第二视场区N2外）的聚焦面位置，以及起伏变化的规律，使扫描区间能够根据起伏变化的大小而增大或缩小，从而自动适应待测工件的表面形貌构造，保证视场区的实际聚焦面位置位于设定的扫描区间内，既可以避免发生视场区聚焦扫描遗漏（即：在设定的扫描区间内，测量探头无法找到对应视场区的聚焦面），又可以提高扫描速度、节省扫描时间。

实施例二

请参阅图8并结合图5、图6和图8，本申请实施例还提供了一种工件表面形貌的扫描系统，该扫描系统包括测量探头10、处理器20以及因应需要而存在的其他构件；其中，测量探头10主要用于对待测工件表面划分的多个视场区按照设定的顺序逐一进行聚焦扫描，并在聚焦面位置获得当前视场区的图像；本申请实施例一的扫描方法可应用于该扫描系统，例如，处理器20可用于执行步骤100、步骤200和步骤300中的方法。也就是说，处理器20主要用于控制测量探头从初始视场区开始，按照设定的顺序对所有视场区进行聚焦扫描，获取各个视场区的实际聚焦面位置，并在各个视场区的实际聚焦面位置获取各视场区的图像，以得到待测工件的表面形貌。

该扫描系统可用于对各类工件的表面形貌进行扫描测量，如晶圆、光学膜或其他半导体器件。具体实施时，扫描系统可基于现有的光学干涉测量装置（如迈克尔逊干涉仪、塞格纳克干涉仪等）的系统架构组合搭建而成，也可是通过对现有的光学干涉测量装置的系统功能改造或优化后得到的；其中，测量探头10可以是现有光学干涉测量装置中的光源单元、干涉显微测量单元等功能单元的集合，处理器20可以是现有光学干涉测量装置中的图像采集单元、图像处理与控制单元等功能单元的集合。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种工件表面形貌的扫描方法，其特征在于，包括：

对待测工件的待测表面进行区域划分，得到多个视场区；

从初始视场区开始，按照设定的顺序对所有视场区进行聚焦扫描，以获取各个视场区的实际聚焦面位置；

在各视场区的实际聚焦面位置获取各视场区的图像，得到待测工件的表面形貌；

其中，对非初始视场区进行聚焦扫描包括：

获取与当前待检测非初始视场区相邻的前一个视场区的实际聚焦面位置；

根据已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置得到当前待检测非初始视场区的扫描区间；

控制测量探头在扫描区间内作垂直于待测表面的移动，以对所述非初始视场区进行聚焦扫描，获取所述非初始视场区的聚焦面位置；

其中，所述根据已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置得到当前待检测非初始视场区的扫描区间，包括：

获取当前待检测非初始视场区的前一个视场区的实际聚焦面位置，记为第一位置；

获取当前待检测非初始视场区的前两个视场区的实际聚焦面位置，记为第二位置；

根据所述第一位置和第二位置，计算所述当前待检测非初始视场区的聚焦面预测位置；

将所述聚焦面预测位置加上一个第一距离量值形成上限、减去一个第二距离量值形成下限，根据所述上限和下限得到一个距离区间；其中，所述第一距离量值和所述第二距离量值小于初始视场区的预设扫描区间的零点位置与上限位置或下限位置的距离差的绝对值；

以所述距离区间作为当前待检测非初始视场区的扫描区间。

2.如权利要求1所述的扫描方法，其特征在于，所述根据所述第一位置和第二位置，计算所述当前待检测非初始视场区的聚焦面预测位置，包括：

计算所述第一位置与第二位置的差值，得到偏量距离量值；

将所述第一位置加上一个偏量距离量值，得到所述当前待测非初始视场区的聚焦面预测位置。

3.如权利要求2所述的扫描方法，其特征在于，所述第一距离量值和/或第二距离量值为偏量距离量值与一固定量值之和。

4.如权利要求1所述的扫描方法，其特征在于，对初始视场区进行聚焦扫描包括：

获取所述初始视场区的预设扫描区间；

控制测量探头在所述预设扫描区间内作垂直于待测表面的移动，以对所述初始视场区进行聚焦扫描，获取所述初始视场区的实际聚焦面位置。

5.一种工件表面形貌的扫描系统，其特征在于，包括：

测量探头，用于对待测工件表面划分的多个视场区按照设定的顺序逐一进行聚焦扫描，并在聚焦面位置获取当前视场区的图像；以及

处理器，用于控制所述测量探头从初始视场区开始，按照设定的顺序对所有视场区进行聚焦扫描，获取各个视场区的实际聚焦面位置，并在各个视场区的实际聚焦面位置获取各视场区的图像，以得到待测工件的表面形貌；其中，对非初始视场区进行聚焦扫描包括：

获取与当前待检测非初始视场区相邻的前一个视场区的实际聚焦面位置；

根据已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置得到当前待检测非初始视场区的扫描区间；

控制所述测量探头在扫描区间内作垂直于待测表面的移动，以对所述非初始视场区进行聚焦扫描，获取所述非初始视场区的聚焦面位置；

其中，所述根据已检测的邻近视场区的实际聚焦面位置得到当前待检测非初始视场区的扫描区间，包括：

获取当前待检测非初始视场区的前一个视场区的实际聚焦面位置，记为第一位置；

获取当前待检测非初始视场区的前两个视场区的实际聚焦面位置，记为第二位置；

根据所述第一位置和第二位置，计算所述当前待检测非初始视场区的聚焦面预测位置；

将所述聚焦面预测位置加上一个第一距离量值形成上限、减去一个第二距离量值形成下限，根据所述上限和下限得到一个距离区间；其中，所述第一距离量值和所述第二距离量值小于初始视场区的预设扫描区间的零点位置与上限位置或下限位置的距离差的绝对值；

以所述距离区间作为当前待检测非初始视场区的扫描区间。

6.如权利要求5所述的扫描系统，其特征在于，所述根据所述第一位置和第二位置，计算所述当前待检测非初始视场区的聚焦面预测位置，包括：

计算所述第一位置与第二位置的差值，得到偏量距离量值；

将所述第一位置加上一个偏量距离量值，得到所述当前待测非初始视场区的聚焦面预测位置。

7.如权利要求6所述的扫描系统，其特征在于，所述第一距离量值和/或第二距离量值为偏量距离量值与一固定量值之和。

8.如权利要求5所述的扫描系统，其特征在于，对初始视场区进行聚焦扫描包括：

获取所述初始视场区的预设扫描区间；

控制测量探头在所述预设扫描区间内作垂直于待测表面的移动，以对所述初始视场区进行聚焦扫描，获取所述初始视场区的实际聚焦面位置。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储由程序，所述程序能够被处理器执行，以实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。

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