用于在偏转器系统中测量标记位置的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于在偏转器系统中确定任意形状图案坐标的方法。该方法主要包括步骤：在第一方向（Ｘ）上移动图案，通过计数在垂直方向（Ｘ）上直至探测到边缘为止所实行的微扫描数目来计算图案边缘的位置，以及通过将计数得到的微扫描的数目与图案的运动速度相相关来确定坐标。本发明专利技术还涉及到实现本方法的软件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于确定在偏转器(deflector)系统内一表面上任意形状图案坐标的方法，如权利要求1和10所限定。本专利技术也涉及实现所述用于确定偏转器系统内一表面上任意形状图案坐标的方法的软件，如权利要求14所限定。
技术介绍
用于在偏转器系统内测量时间的方法已经沿用了很多年。直到目前在算法上几乎没有改进。只有用于不同种刻度的图案这些年有所改变。今天该方法在800×800mm的表面上10-15nm的范围内具有实验验证的可重复性。这里10-15nm意为测量的交叠部分。该所用方法的一个缺点是我们目前只能在微扫描(micro sweep)的方向上测量。因此为了测量X坐标，我们必须使用含有45度条纹(bar)的特殊图案。因为对理解本专利技术很重要，所以对依照现有技术的方法进行了简要的描述。以高精度测量时间是困难的。例如，如果你想要以1纳秒(ns)的分辨率测量脉冲，如果采用经典的频率测量方法，那么你需要频率为1GHz的测量时钟。在以上描述过的现有技术系统中，不需测量脉冲的单幅拍照(singleshot)。作为一个示例，在测量时采用扫描束将得到一条或几条条纹的若干幅一维图像。只有边沿的“平均”位置或者条纹的CD才是令人感兴趣的。测量系统只会连同其σ一起给出平均结果。重要的是，要记住如果这个σ比系统中的自然噪声低，那么这个测量系统就足够好了。这个自然噪声可归结为激光噪声、电噪声和机械噪声。来自测量系统本身的噪声可在理论上进行计算或在实践上用已知的参考信号予以验证。也可能通过仿真获得测量系统的噪声图。因此条纹位置或CD的测量会包含误差Errortot=(Errornatural)2+(Errormeasurement)2]]> 当我们测量时间时，我们采用一种所谓的随机相位方法。意思是测量单元本身在相位上与我们要测量的信号是完全非相关的。由于信号相位相对于测量时钟相位是随机的，则我们可以使用低得多的测量时钟频率并代之采用一种“平均化”效应来达到所需的精度。图1中展示了相对于参考信号(SOS)的测量时钟信号相位。请注意输入信号(条纹)与参考信号同步，因为它是由微扫描本身所产生。图1中时钟的上一行是以测量时钟增量来标记的标尺。我们要找出相对于我们的参考信号，输入信号的上升沿10在哪里。当然我们也对下降沿11感兴趣。不过相同的方法可用于寻找任何一个边沿的位置。让我们称测量时钟的周期时间为tm。因为输入信号是来自于微扫描的结果，所以我们也精确知道像素时钟周期在时间上和在纳米上彼此之间的对应关系。这里我们为纳秒上的像素时钟周期引进tp。我们也为纳米上的像素时钟周期引进pp。因此比例表达式可表示为pm(nm)=pp(nm)tp(ns)·tm(ns)]]>pm是每个时钟信号周期在纳米上的对应值。从图1我们可以看到标记为10的第一边沿的近似位置是8个像素时钟。请注意，通过只做一次测量，即采用6次测量1-6中的一次，我们可以看到所述边沿在8-10个测量时钟范围之内。换句话说精度为2*tm。采用上面的比例表达式这也可以在纳米上予以表达。下面代入一些真实的数字。tm＝(1/40)＝25ns. tp＝(1/46，7)＝21.413ns。pp＝250nm。从而令pm＝291.86nm。如果我们现在通过用参考信号将计数器置零，来计数测量时钟的“单位”(tick)，则看到我们只会数出8或9个单位。在该例中不可能有其它的计数结果。这样相对于测量时钟相位，边沿位置将在tm内矩形分布。因此仅通过把来自若干次测量的计数结果求和并除以测量次数便可以计算得到平均位置。在该例中我们得到(8+8+8+8+9+9)/6＝8.33个计数作为平均值。所以边沿位置的估计可计算为 8.33×291.86＝2432nm现在仅如该例使用6次测量是不够的。通常你要采用几千次测量。(在具体的描述中，从理论的角度来进行描述平均值的3σ)
技术实现思路
本专利技术的一个目的是利用任一种图案来提供用于在偏转器系统内确定坐标的方法，尤其是在二维上。在如权利要求1和10所定义的特征上达成了一项解决方案。本专利技术的另一个目的是还提供用于实现该方法的软件，软件的特征如权利要求14所定义。本专利技术的一个优点是有可能在使用我们今天已经正在使用的方法而不是用任何其它探测方法的情况下，产生图案的一个图像，因为本专利技术与现有技术方法类似，只不过旋转了90度。另一个优点是不需要新硬件，因为本专利技术通过软件来实现。附图说明图1阐释了依照现有技术用于在微扫描方向上测量时间的方法。图2展示了依照本专利技术可用于测量时间和位置的星形标记的图像。图3展示了图2中图像的部分放大图。图4阐释了依照本专利技术水平条纹的基本测量技术。图5阐释了依照本专利技术竖直条纹的基本测量技术。图6阐释了依照本专利技术利用在Y方向的扫描来获得X坐标的优选方法。图7展示了通过利用依照本专利技术的方法而获得的图像。图8展示了图7中图像的放大图。图9展示了应用到图7所示的图像上的游标(cursor)。图10和10b展示了图9中游标的扩展视图。图11展示了用于阐释一次测量的平均速度的曲线图。图12阐释了依照本专利技术在一个优选实施例中所使用的随机相位测量背后的统计原理。具体实施例方式直到目前我们只使用了这个方法来沿着微扫描的方向即在一维上进行测量。不过有可能拓展该方法来在二维上进行测量。当我们如此进行时，实际上我们正在产生我们要测量的图案的图像。当我们谈论图像时，我们通常将此视作一组像素。(每个像素具有某种描述该像素强度的“灰度级”)。当处理CCD图像时，每个像素都固定在某个光栅(或栅格)内的位置上。当分析CCD图像来寻找边沿的位置时，像素定位和灰度级的信息都必然要用到。可以采用不同的直接方法来估计图像中边沿的位置。位置估计的精度取决于CCD阵列的刻度，即像素在阵列中定位于何处，它们对光有多敏感以及我们在没有任何失真的情况下将图像置于阵列上所能做到的程度。CCD上的光分布和不同种光学失真将导致位置估计的误差。如果我们对照已知的参考来校准测量系统，就会克服许多这样的误差。当采用依照本专利技术的方法时，我们也会涉及到像素。但是我们的像素并不固定在某个栅格的定位上。如果我们通过只对图案测量一次来对图案进行一次快照，那么我们将获得分辨率(或精度)非常粗糙的信息。重要的是认识到我们所使用的唯一信息就是像素定位。我们根本不使用任何灰度级信息。当然也有可能通过在硬件中利用不同的“触发(trig)”电平来记录图案以使用灰度级信息。如在聚焦测量(focus measurement)中如果我们对光束形状感兴趣，这就是我们所要做的。这里我们只对测量一条或几条条纹的定位感兴趣，这样我们可以计算重心和CD。当测量配准(registration)和CD时，我们从不对一个单像素的精确定位感兴趣。通常我们只对几个像素定位的平均感兴趣。在CD测量中我们使用游标来定义用于该平均值的像素数。在重心的估计中我们也用游标来从边沿“平滑”掉噪声。这个噪声可能是来自图案本身的粗糙或者测量系统中的噪声。当使用CCD图像作为输入时情况相同。在该推荐方法中，我们采用微扫描本身作为我们的光源(或者标尺)。很难找到比这更精确的标尺。我们已经拥有在功率上和线性上非常精确地校准这个标尺的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定偏转器系统内一表面上任意形状图案的坐标的方法，其特征在于所述的方法包括步骤：ａ）选择定义第一方向（Ｘ）上运动的参考时钟信号（λ／２），ｂ）提供在垂直于第一方向（Ｘ）的第二方向（Ｙ）上重复扫描所述表面的微扫描， ｃ）选择与用于启动第二方向（Ｙ）上的每个微扫描的信号相关的测量时钟信号（ＳＯＳ），ｄ）调整第一方向（Ｘ）上的运动速度来确定每次微扫描开始之间的距离，ｅ）实行第一运行包括步骤：ｅ１）在起始位置开始第一微扫描，　 　ｅ２）当所述任意形状图案相对于偏转器系统在第一方向（Ｘ）上移动时，探测到所述图案的至少一个边缘，ｅ３）如果探测到所述图案的边缘，则产生至少一个事件，以及ｅ４）计数所实行的微扫描的数目直到每个事件均已产生，以及ｆ）对 每一个事件，利用所实行的微扫描的数目来计算所述边缘在第一方向（Ｘ）上的坐标。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉斯斯蒂布勒特，彼得埃克伯格，
申请(专利权)人：麦克罗尼克激光系统公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]