专利名称：一种获得方镜连续面形值的方法
技术领域：
本发明涉及离线测校技术领域，且特别涉及一种获得方镜连续面形值的方法。
背景技术：
现有技术中尽管工件台上的方镜经过了精密的机械加工、打磨，但其表面 仍然不可避免的会存在缺陷。即使是只有几纳米大小的缺陷点，也使光刻机系 统的精度产生相当大的误差。为尽可能的减少上述误差，必须在曝光之前对方 镜表面进行扫描测试，得到其面形数据，然后对表面缺陷进行修正补偿，从而 满足系统的高精度要求。现有技术中对工件台方镜面形误差进行了详细分析， 并描述了方镜面形标定的相关计算方法，最终利用软件修正补偿的方法来弥补 方镜面形上的缺陷。
在方镜旋转面形和平移面形测量过程中，均采用离散测量，样条拟和计算， 最后用最小二乘法将多条曲线拟和成一条的办法，获取方镜面形的连续值。具
体过程如下首先进行离散测量，请参考图1,图1为现有技术面形测量示意图， 即后一采样点在前一采样点的基础上向后移动一个长度单位(""ft )的距离，从 而记录面形值；其次，进行样条插值拟和计算，由于记录的面形值均是相对值， 没有绝对值，因此，当且仅当面形值序列满足序列采样间隔相同并且采样间隔 为激光光束的间距时，面形序列值才有效。因此，在满足"^ = "*""// (&，为两 激光光束的间距，"为正整数)时，可将离散测量中得到的面形值分解为w组， 将这w个序列记做C,，C"Ca，并且对每一个序列进行样条插值，使任意序列都成 为实质上的连续序列；接着，再用最小二乘法将多条曲线拟和成一条曲线，请 参考图2,图2为现有技术面形测量序列之间的偏移示意图，样条插值拟和计算 中拟和得到的/i条曲线由于起点不一，无法进行统一，因此调用最小二乘法，调 和起始点数椐平移量(q-CV,,,'-:^,.^),得到最接近实际测量情况的一条曲 线，为最终的方镜面形值；用最小二乘法将"组数据拟和成一组具有唯一起点的面形离散数据值并加以存储，这一组数据相当于具有。组序列的起点、小于""A 为采样间隔的序列，反映了方镜面形值的全貌，记做序列D。
在使用序列Z)时，由于在测量工件台位置时工件台可能运动在某两个离散点 之间，因此采用线性插值的办法决定具体的数值来补偿工件台的位置。插值方 法如下
定义变量a和6:
<formula>formula see original document page 4</formula>
则线性插值的结果为<formula>formula see original document page 4</formula> 其中jce/、，jc,+j。 /("为在长度jc处对应的面形值， 为序列i)第y个点
的长度值。
上述方法可以得到很好的平滑效果，并且利用上最小二乘的办法确定样条
平移，从而得到了最接近实际的面形序列值i)。但是最大的缺点在于在用样 条曲线拟和C,序列的同时，也假定了 C,序列的数字特征具备样条曲线的特点， 但是实际上4艮多情况下，C,序列的数字特征和样条曲线的特点并不吻合，如果 依旧用样条曲线拟合的方法去做，则会产生较大的误差。
发明内容
为了克服已有技术中存在的缺点，本发明提供一种能够获得更加精确的方 镜连续面形值的方法。
为了实现上述目的，本发明提出一种获得方镜连续面形值的方法，包括以 下步骤启动含有方镜的工件台；设定数据采集装置的采样间隔；使用所述数 据采集装置对所述方镜面形进行数据采样，获取采样数据并将所迷采样数据发 送到服务器保存；在所述^^务器中使用Nyquist定律对所述采样数据进行处理， 得出所述方镜的连续面形值。
可选的，所述工件台匀速运转。
可选的，所述数据采集装置为激光千涉仪。
可选的，所述采样间隔范围为0.1秒至10秒。可选的，所述采样间隔为l秒。
可选的，所述Nyquis t定律使用以下公式对所述采样数据进行处理
其中，</|7^为所迷采样数据的序列值，迈c为^f氐通滤波器截止频率，r为采 样间隔，-为任意时间点，jc/^为f时刻对应的信号值，^r^为c,序列的期望值。
可选的，所述^的取值为5。
本发明所述的一种获得方镜连续面形值的方法的有益效果主要表现在本 发明通过激光干涉仪获得采样数据后，用Nyquist定律对所述采样数据进行处 理得出了方镜的连续面形值，从而避免了因采样数据特征和拟合的样条曲线的 特点不吻合而产生较大的误差的情况，使得所得的方镜连续面形值精确度更高。
图1是现有技术面形测量示意图2是现有技术面形测量序列之间偏移示意图3是本发明一种获得方镜连续面形值的方法的流程图4是本发明一种获得方镜连续面形值的方法的工件台放镜面形测试示意
图5是本发明一种获得方镜连续面形值的方法的C,序列离散序列重构效果 示意图6是本发明一种获得方镜连续面形值的方法的C,序列离散序列重构效果 图的局部》文大图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行进一步的阐述。
首先，首先，请参考图3，图3是本发明一种获得方镜连续面形值的方法的 流程图，包括以下步骤步骤ll:启动含有方镜的工件台；步骤12:设定数据 采集装置的采样间隔；步骤13:使用所迷数据采集装置对所述方镜面形进行数 据采样，获取采样数据并将所述采样数椐发送到服务器保存；步骤14:在所述服务器中使用Nyquist定律对所述采样数据进行处理，得出所述方镜的连续面 形值。
工件台以水平方向运动时，必须以恒定的速度运动，同时数据采集装置采 样数据时，必须以等时间间隔采样对其进行采样，数据采集装置为激光千涉4义， 当工件台以较低的速度运动并且激光干涉仪采样频率较高时，可以采集到较密 集的数据，从而计算出更加完整的方镜面形值，但此时会消耗比较多的系统资 源，从而需要大量的时间进行调试；反之，当工件台以较高的速度运动并且激 光干涉仪的采样频率较低时，系统负担比较小，可以较快的完成计算，但同时， 还原出来的方镜面形值失真程度就会比较大。另外，激光干涉仪采样到信号是 光信号，要先转化为电信号，再通过网络设备以电压信号的形式传输给服务器， 服务器将电压信号转化为数字信号，即作为采样的数据。
将采样数据的序列值设为C,序列值，为了获取C,序列值，请参考图4，图4 是本发明一种获得方镜连续面形值的方法的工件台放镜面形测试示意图，先定 义工件台2上两相互垂直的方向X向和Y向，两台激光干涉仪l放置于工件台2 一侧的X向和Y向，激光干涉仪1分别向工件台2的X向和Y向各发出两束激 光，命名为X1、 X2和Y1、 n。 X1与X2处于同一水平位置，就是由这两束光束 所测得的数值的差异来测量出方镜表面的不平整度。当测X向方镜时，在Y方 向上，Y向的两束激光控制Y轴上位移与旋转。使用X向的激光XI和X2对X方 镜面进行测试，其中使用Xl光束作为参考光束，保持其值恒定，X2光束作为测 量光束。在Y方向以0. 5mm的距离进行步进，干涉仪记录到两束光束的差值， 这个值就反映了方镜表面到干涉仪的实际距离，当从左到右移动到尽头后，再 沿反方向返回，此时，X1与X2的角色互换，由X2作为参考光束，保持其值恒 定，而X1则作为测量光束。当测Y方向方镜时，这个过程相反过来，X光束用 来控制X轴上的位移与旋转，Y向光束用来测量方镜面形。将测量得到的方镜面 形通过网络设备上传到服务器，并将测量结果生成4艮告。报告应包括以下内容: 数据测试重复的次数、在每一个点上采样的总次数、对X镜面与Y镜面测量的 标准偏差以及在测试中每一个测量点的面形误差与旋转误差所形成的一个表 格。其中测试报告中的每一个测量点的面形误差和旋转误差即为所需的C,序列 值。
接着使用Nyquist定律对C,序列值进行处理，得出所述方镜的连续面形值。Nyquist采样定律认为，凡是频带有限的连续信号，只要其采样频率(c^)大于 其最高频率(记做必M)的两倍以上，那么，总可以从其离散信号恢复出其原始 的连续信号值；如果是频带无限的连续信号，或是采样频率^小于2必M,那么，
恢复出来的信号将失去大于&频带部分。将Nyquist定律抽象到数学领域，则
可认为，当采样频率足够大时，可从任何频带有限的连续函数中抽样生成的离 散函数值中恢复出完整的连续函数；如果采样频率^不够大或者原来的连续函 数非频带有限信号，那么用同样的方法恢复出来的连续函数值将丢失相对应的 高频部分。采用以下公式对c,序列值反映的面形值实现重构，获取方镜连续面 形值，公式为
<formula>formula see original document page 7</formula>
其中，w"rj为离散的抽样信号，即c,序列值，化为低通滤波器截止频率， 理想值取为，，r为采样间隔，,为任意时间点，^w为/时刻对应的信号值。 采样间隔根据实际情况确定， 一般范围为0.1秒至10秒，为方便起见，将r赋
值为1秒，迈e赋值为，，^Y^为C,序列的期望值。那么J^H7V则抽象为与时间
无关的离散函数值，,则可为l到ii间的任意数，从而利用此公式，可完全恢复 函数相应的频率内的低频信息，即可获得方镜连续面形值。
下面，来看实施例的计算结果，将所述方镜放置于工件台上并启动所迷工 件台，工件台匀速运转，速度为0. 2mm/s,设定数据采集装置的采样间隔为1秒， 使用所述数据采集装置对所述方镜面形进行数据采样，获取采样数据并将所述 采样数据发送到服务器保存，本实施例中采样数据为一组199个数据的C,序列， 请参考图5和图6，图5是本发明一种获得方镜连续面形值的方法的C,序列离散 序列重构效果示意图，横坐标表示数据的数量，介于0至200之间，纵坐标表 示方镜的面形值的误差值，单位为米，图6是图5的局部;^欠大图，放大22至26. 5 之间，其中，图6中线条l为本发明重构出来的连续函数序列，线条2为。序 列原始的离散点线性插值的效果图，从图上图片的对比可以看出，本发明重构出来的连续函数序列在连续性上优于原始的离散点线性插值的方法。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各 种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种获得方镜连续面形值的方法，其特征在于包括以下步骤启动含有方镜的工件台；设定数据采集装置的采样间隔；使用所述数据采集装置对所述方镜面形进行数据采样，获取采样数据并将所述采样数据发送到服务器保存；在所述服务器中使用Nyquist定律对所述采样数据进行处理，得出所述方镜的连续面形值。
2. 根据权利要求1所述的获得方镜连续面形值的方法，其特征在于所述工 件台匀速运转。
3. 根据权利要求1所述的获得方镜连续面形值的方法，其特征在于所迷数 据采集装置为激光千涉4义。
4. 根据权利要求1所述的获得方镜连续面形值的方法，其特征在于所述采 样间隔范围为0.1秒至10秒。
5. 根据权利要求1所述的获得方镜连续面形值的方法，其特征在于所述采 样间隔为l秒。
6. 根据权利要求1所述的获得方镜连续面形值的方法，其特征在于所述 Nyquist定律使用以下公式对所述采样数据进行处理其中，^"7\)为所述采样数据的序列值，化为低通滤波器截止频率，r为采样间隔，Z为任意时间点，AT/0为f时刻对应的信号值，w^为c,序列的期望值。
7. 根据权利要求6所述的获得方镜连续面形值的方法,其特征在于所述化的取值为f 。 r
全文摘要
本发明提出一种获得方镜连续面形值的方法，包括以下步骤启动含有方镜的工件台；设定数据采集装置的采样间隔；使用所述数据采集装置对所述方镜面形进行数据采样，获取采样数据并将所述采样数据发送到服务器保存；在所述服务器中使用Nyquist定律对所述采样数据进行处理，得出所述方镜的连续面形值。本发明一种获得方镜连续面形值的方法能够获得更加精确的方镜连续面形值，减少误差。
文档编号G01M11/02GK101614611SQ200910055510
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者余日可 申请人:上海微电子装备有限公司