CN116182700A - 一种用于确定平面位置偏差的方法和装置 - Google Patents

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CN116182700A CN202211622123.XA CN202211622123A CN116182700A CN 116182700 A CN116182700 A CN 116182700A CN 202211622123 A CN202211622123 A CN 202211622123A CN 116182700 A CN116182700 A CN 116182700A
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Abstract

本发明的目的是提供一种用于确定平面位置偏差的方法和装置。所述方法包括：选定一种标准厚度薄膜的测量区域；基于选定的测量区域进行多次测量，并通过对多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，确定待测光学系统的平面位置偏差。本申请实施例具有以下优点：通过基于选定的测量区域采用分析膜厚和计算拟合优度的方式来计算得到平面位置偏差，避免了光强的微小扰动造成对量测膜厚结果的影响，能够快速并准确地确定平面位置偏差，从而对平面中心位置进行补偿，提升了效率；基于确定的平面位置偏差，能够进一步对光斑的形貌和大小等进行分析，提升了光斑分析的准确性。

Description

一种用于确定平面位置偏差的方法和装置
技术领域
本发明涉及半导体光学测量领域，尤其涉及一种用于确定平面位置偏差的方法和装置。
背景技术
在测量设备应用中，通常包含图像识别光学系统、自动聚焦光学系统、椭偏测量光学系统、反射测量光学系统等不同系统。对于半导体量测设备的机械设计模块和光学设计模块，在机械件加工和安装过程中均不可避免的存在加工及安装误差。半导体量测设备各个系统间平面位置关系一般由机械设计时确定，在机械件加工过程中存在一定程度的机械加工误差；另一方面，在各个光学系统装调过程中，也不可避免的存在微米级的装调误差。由于半导体器件量测精度要求越来越高，因而如何精确确定由于机械加工以及装调过程中产生的系统误差对测量设备最终的量测结果非常重要。一般情况下，机械设计精度可达到毫米至百微米的量级，因而一般采用机械设计值基本可实现粗调目的，但是该精度远远不够。
通常确定平面位置误差的方法是通过待测光学系统从一种厚度薄膜样品逐渐移动至另外一种厚度薄膜样品，分析薄膜表面的能量变化的位置与预期位置差异值，即平面位置误差大小。通过运动控制模块将量测区域从其中一个区域移动至另外一个区域，在移动区间内会由于薄膜结构的差异，通过光强信号接收装置可获取到不同的能量谱信息，对两侧能量信息进行归一化处理，能量发生突变的位置即该水平方向上该光学系统当前实际位置与预期的位置进行偏差计算即可获取当前光学系统的平面位置偏差。完成水平方向的平面位置误差定位后，再进行另外一个方向的平面位置误差分析，从而最终确定平面位置偏差。
然而，基于现有技术方案的以上方式，在确定平面位置偏差时光强稳定性对测量结果影响非常大，进行归一化计算会导致分析误差增大，此时计算出的平面位置误差与真实值偏差较大，从而会导致最终量测结果的偏差。并且，由于光学器件等其他原因，可能存在光斑形貌不是规则图形的情况，此时计算出的平面位置误差与真实值偏差较大，从而会导致最终量测结果的偏差。并且，对于非圆形光斑，样品扫描移动方向必须沿着光学系统入射面所在方位角方向以及垂直于方位角方向才可以确定平面位置偏差，由于硬件装调及机械加工误差存在，方位角也存在一定的误差，从一定程度上影响分析结果。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于确定平面位置偏差的方法和装置。
根据本申请的实施例，提供了一种用于确定平面位置偏差的方法，其中，所述方法包括：
选定一种标准厚度薄膜的测量区域；
基于选定的测量区域进行多次测量，并通过对多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，确定待测光学系统的平面位置偏差。
根据本申请的实施例，提供了一种用于确定平面位置偏差的装置，其中，所述装置包括：
用于选定一种标准厚度薄膜的测量区域的装置；
用于基于选定的测量区域进行多次测量，并通过对多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，确定待测光学系统的平面位置偏差的装置。
根据本申请的实施例，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现本申请实施例的方法。
根据本申请的实施例，提供了一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现本申请实施例的方法。
与现有技术相比，本申请实施例具有以下优点：通过基于选定的测量区域采用分析膜厚和计算拟合优度的方式来计算得到平面位置偏差，避免了光强的微小扰动造成对量测膜厚结果的影响，能够快速并准确地确定平面位置偏差，从而对平面中心位置进行补偿，提升了效率；基于确定的平面位置偏差，能够进一步对光斑的形貌和大小等进行分析，提升了光斑分析的准确性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出了根据本申请实施例的一种用于确定平面位置偏差的方法流程图；
图2示出了根据本申请实施例的示例性的光斑中心偏离测量区域中心的示意图；
图3示出了根据本申请实施例的示例性的平面位置偏差的修正效果示意图；
图4示出了根据本申请实施例的用于确定平面位置偏差的装置的结构示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施方式
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
在上下文中所称“计算机设备”，也称为“电脑”，是指可以通过运行预定程序或指令来执行数值计算和/或逻辑计算等预定处理过程的智能电子设备，其可以包括处理器与存储器，由处理器执行在存储器中预存的存续指令来执行预定处理过程，或是由ASIC、FPGA、DSP等硬件执行预定处理过程，或是由上述二者组合来实现。计算机设备包括但不限于服务器、个人电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机等。
所述计算机设备包括用户设备与网络设备。其中，所述用户设备包括但不限于电脑、智能手机、PDA等；所述网络设备包括但不限于单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算(Cloud Computing)的由大量计算机或网络服务器构成的云，其中，云计算是分布式计算的一种，由一群松散耦合的计算机集组成的一个超级虚拟计算机。其中，所述计算机设备可单独运行来实现本申请，也可接入网络并通过与网络中的其他计算机设备的交互操作来实现本申请。其中，所述计算机设备所处的网络包括但不限于互联网、广域网、城域网、局域网、VPN网络等。
需要说明的是，所述用户设备、网络设备和网络等仅为举例，其他现有的或今后可能出现的计算机设备或网络如可适用于本申请，也应包含在本申请保护范围以内，并以引用方式包含于此。
后面所讨论的方法(其中一些通过流程图示出)可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或者其任意组合来实施。当用软件、固件、中间件或微代码来实施时，用以实施必要任务的程序代码或代码段可以被存储在机器或计算机可读介质(比如存储介质)中。(一个或多个)处理器可以实施必要的任务。
这里所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，并且是用于描述本申请的示例性实施例的目的。但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，并且不应当被解释成仅仅受限于这里所阐述的实施例。
应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。
应当理解的是，当一个单元被称为“连接”或“耦合”到另一单元时，其可以直接连接或耦合到所述另一单元，或者可以存在中间单元。与此相对，当一个单元被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一单元时，则不存在中间单元。应当按照类似的方式来解释被用于描述单元之间的关系的其他词语(例如“处于...之间”相比于“直接处于...之间”，“与...邻近”相比于“与...直接邻近”等等)。
这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。
还应当提到的是，在一些替换实现方式中，所提到的功能/动作可以按照不同于附图中标示的顺序发生。举例来说，取决于所涉及的功能/动作，相继示出的两幅图实际上可以基本上同时执行或者有时可以按照相反的顺序来执行。
下面结合附图对本申请实施例作进一步详细描述。
图1示出了根据本申请实施例的一种用于确定平面位置偏差的方法流程图。所述方法包括步骤S1和步骤S2。
其中，所述方法适用于半导体光学测量设备。
参照图1，在步骤S1中，选定一种标准厚度的薄膜的测量区域。
其中，选定的测量区域的内外膜层结构信息是已知的。并且，该测量区域内外膜层参数信息存在差异，具体可表现在膜层信息不同或膜厚不同。优选地，该测量区域内膜层结构的均匀性满足预定要求，从而能够获取精确的分析结果。
其中，该测量区域的尺寸满足预定要求。优选地，选定的测量区域的大小大于光斑的1.5倍。
其中，选定的测量区域可是多种形状的区域。例如，圆形或方形等。
在步骤S2中，基于选定的测量区域进行多次测量，并通过对多个测量点位的膜厚值和拟合优度(Goodness of Fit，GOF)的变化趋势进行分析，确定待测光学系统的平面位置偏差。
具体地，设置光学量测设备中运动控制系统的扫描范围、扫描步长和扫描方向，接着使得动控制系统移动至各个测量点进行量测，以在多个测量点进行特征曲线的采集，并通过获取特征曲线与理论值最佳匹配值，获得各个测量点位的膜厚值及GOF，从而分析GOF及膜厚的变化趋势。
其中，所述平面位置偏差为不同系统平面位置之间的距离偏差。
其中，所述拟合优度的数学分析方法将光学量测设备的光学系统采集到的特征曲线信息与理论值进行匹配拟合。
需要采集特征曲线信息时，可通过四象限探测器或光谱仪接收光强等信息，光强信息中包含了待测样品区域的样品信息，如膜层结构、膜层厚度等，不同的膜层结构、膜层厚度等。接着，对光强谱信息进行进一步的分析，比如进行傅里叶展开为二阶傅里叶系数或四阶傅里叶系数；或者，仅分析偏振光的平行分量和垂直分量，获取相应的反射系数，即S光的反射系数、P光的反射系数；或者，通过分析椭偏系统相关的椭偏参数获取S光、P光的振幅比、相位差信息；若考虑各向异性材料，则可通过分析琼斯矩阵或穆勒矩阵获取更多参数信息，从而获得更详细的膜层结构相关变化特征信息。
所述采集到的特征曲线信息包括但不限于不同波段范围的二阶傅里叶系数、四阶傅里叶系数、反射系数、椭偏参数、琼斯矩阵、穆勒矩阵等。
具体地，计算GOF时，假设测量光谱信息表示为SM＝{SM1,...,SMN}，理论光谱信息表示为Si＝{S1,...,SN}，则GOF的计算公式表示如下：
Figure BDA0004002505100000071
可以看出，GOF的数值越高，则拟合的膜厚结果与理论值越接近。
具体地，通过对多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的测量点，并基于该测量点的坐标信息和选定的测量去的中心的坐标信息来确定待测光学系统的平面位置偏差。
根据一个实施例，如果无法找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的测量点，调整当前设置的扫描范围或扫描方向，以重新进行扫描测量。
例如，可根据未寻得GOF最高点位时对扫描范围进行自动化扩展，如果GOF存在一直增大的趋势，则自动扩宽扫描的移动范围，继续正方形移动来获取GOF最高的测量点的位置；如果GOF存在一直降低的趋势，自动扩宽移动范围，反方向进行扫描来获取GOF最高的测量点的位置。
优选地，运动控制系统移动至每个测量点后可选择进行自动聚焦以获取更高精度的结果。若光学量测设备的各系统的状态足够良好，也可在初次自动聚焦之后使得运动控制系统稳定在对应位置，仅做平面方向上的移动。
根据一个实施例，通过在两个方向进行扫描测量来确定平面位置偏差，所述步骤S2包括步骤S201至步骤S204。
在步骤S201中，沿着选定的测量区域的第一方向进行扫描测量，以获得多个测量点位的膜厚值和GOF。
具体地，沿第一方向设置扫描范围、扫描步长和扫描方向，接着移动至各个测量点进行量测，以在多个测量点进行特征曲线的采集，并通过获取特征曲线与理论值最佳匹配值，获得各个测量点位的膜厚值及GOF，从而分析GOF及膜厚的变化趋势。
在步骤S202中，对该多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到在第一方向膜厚值满足预定条件并且GOF最高的第一测量点。
其中，所述第一方向为光学测量设备中的运动控制系统进行扫描测量的某个方向，该方向包括但不限于0度或90度等角度。优选地，基于不同形貌的光斑来确定相应的扫描方向的角度，例如，45度或135度等。
具体地，如果对该多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析时发现膜厚向目标厚度逼近的同时GOF变大，则确定所选择的扫描方向正确；如果膜厚偏离目标厚度同时GOF变小，则确定所选择的扫描方向有误，变换方向进行扫描测量。
若在某个方向一直找不到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的第一测量点，则改变扫描方向并继续扫描。优选地，可设置较大的扫描步长和较大的扫描范围，直至找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的第一测量点。
在步骤S203中，将第一测量点作为起始点，沿着第二方向进行扫描测量，对获得的多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的第二测量点。
其中，所述第二方向可以是任意的方向，不限于与第一方向垂直。
在步骤S204中，基于第二测量点的坐标信息和选定的测量区域的中心的坐标信息，计算平面位置偏差。
下面结合一个示例来对本实施例的方法进行说明。
假设选定的测量区域(pad)的中心坐标为(X0,Y0)，第一方向为水平的X方向。在步骤S201中，设置扫描方向为X方向，扫描范围为两倍的pad大小、扫描步长为2微米，接着移动至各个测量点进行量测，以获得多个测量点进行特征曲线的采集，并通过获取特征曲线与理论值最佳匹配值，获得各个测量点位的膜厚值及GOF。
接着，在步骤S202中对该多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析。具体地，分析X方向移动范围内GOF的数值大小，分析GOF是否存在某种变化趋势，比如GOF始终为下降或上升的趋势，则说明扫描范围与平面位置中心位置偏差较大，需要返回重新设置扫描范围及步长；若GOF先变大再变小，则存在GOF最高的点，同时与预期膜厚值进行比对，若膜厚值与预期值偏差较大，则说明该GOF点位不正确，若膜厚值与预期值一致，则将该点位作为第一测量点并记录该点X方向的坐标X1。
接着，在步骤S203中，将第一测量点作为起始点，沿着垂直于X方向的Y方向进行扫描测量，设置扫描方向为Y方向，扫描范围为两倍的pad大小、扫描步长为2微米，接着移动至各个测量点进行量测，以获得多个测量点进行特征曲线的采集，并通过获取特征曲线与理论值最佳匹配值，获得各个测量点位的膜厚值及GOF。接着，分析Y方向移动范围内GOF的数值大小，分析GOF是否存在某种变化趋势，比如GOF始终为下降或上升的趋势，则说明扫描范围与平面位置中心位置偏差较大，需要返回重新设置扫描范围及步长；若GOF先变大再变小，则存在GOF最高的点，同时与预期膜厚值进行比对，若膜厚值与预期值偏差较大，则说明该GOF点位不正确，若膜厚值与预期值一致，则将该点位作为第二测量点并记录该点Y方向的坐标Y1。
接着，在步骤S204中，基于最终获得的GOF最高点对应的坐标位置(X1，Y1)和选定的测量区域的中心的坐标(X0,Y0)，基于以下公式来计算平面位置偏差：
(Δx,Δy)＝(X1-X0,Y1-Y0) (2)
本示例中两次扫描的方向不限于先X方向再Y方向，也可先Y方向在X方向。
需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何通过在两个方向进行扫描测量来确定平面位置偏差的实现方式，均应包含在本发明的范围内。
根据一个实施例，通过先进行粗略扫描再进行精细扫描的方式来确定平面位置偏差，所述步骤S2包括步骤S201’至步骤S204’。
在步骤S201’中，通过基于选定的测量区域进行第一次扫描测量，获得两个方向上的多个测量点位的膜厚值和GOF。
在步骤S202’中对该多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的候选测量点。
在步骤S203’中，以候选测量点为中心点，在两个方向上进行第二次扫描测量，对获得的多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的目标测量点。
在步骤S204’中基于目标测量点的坐标信息和pad的中心的坐标信息，计算平面位置偏差。
其中，第一次扫描的移动步长和移动范围大于第二次扫描的移动步长和移动范围。
下面结合一个示例来对本实施例的方法进行说明。
在前述示例的基础上，继续假设选定的测量区域(pad)的中心坐标为(X0,Y0)。在步骤S201’中，设置扫描范围为两倍的pad大小、扫描步长为5微米，并进行第一次扫描测量，获得X方向和Y方向上的多个测量点位的膜厚值和GOF。
接着在步骤S202’中对该多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的候选测量点。
接着，在步骤S203’中，以该候选测量点为中心点，设置扫描范围为1.5倍的pad大小、扫描步长为2微米，在X方向和Y方向上进行第二次扫描测量，对获得的多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的目标测量点。
在步骤S204’中，基于最终获得的目标测量点对应的坐标位置(X1，Y1)和选定的测量区域的中心的坐标(X0,Y0)，基于公式(2)来计算平面位置偏差。
需要说明的是，上述举例仅为更好地说明本发明的技术方案，而非对本发明的限制，本领域技术人员应该理解，任何通过先进行粗略扫描再进行精细扫描的方式来确定平面位置偏差的实现方式，均应包含在本发明的范围内。
根据一个实施例，基于上述实施例中步骤S201’至步骤S204’描述的进行两次扫描的方式，还可通过进行三次或三次以上扫描来确定膜厚值满足预定条件并且GOF最高的测量点，进而计算得到平面位置偏差。例如，假设进行三次扫描测量，首次扫描采用3倍pad大小、10微米的移动步长，然后再依次进行第二次第三次移动步长稍微小一些的扫描分析，从而快速获取最佳平面位置偏差信息。
根据一个实施例，所述方法包括步骤S3。
在步骤S3中，基于所述平面位置偏差进行补偿。
具体地，基于已确定的平面位置偏差，将相应的信息补偿至光测量设备的运动控制系统参数中，从而对平面位置偏差进行修正。
根据一个实施例，通过沿所选定的测量区域的中心轴线的两个方向分别进行扫描，来获得两个方向上的光斑在该测量区域内可移动的距离。
例如，图2示出了光斑中心偏离测量区域中心的示意图，图3示出了所示的平面位置偏差的修正效果示意图。参照图2，其中，Δx为X方向(即水平方向)的平面位置偏差、Δy为Y方向(即垂直方向)平面位置偏差。
参照图3，Lx、Rx之和即为X方向上光斑可移动的距离，已知选定的测量区域(pad)宽度大小为D，则可获得光斑可套pad大小为D-(Lx+Rx)。
根据一个实施例，所述方法包括步骤S4。
在步骤S4中，基于对测量区域进行多次测量得到的测量数据，确定光斑信息。
其中，所述光斑信息包括但不限于以下至少任一项：
1)光斑的位置；
2)光斑的样貌；
3)光斑的大小。
若光斑为规则对称的光斑，如圆形光斑，则任意两个方向扫描分析结果均可得到光斑大小；若光斑为非规则对称光斑，如拖尾椭圆光斑等，则需在多个方向进行扫描分析。
根据一个实施例，根据选定的测量区域(pad)的大小以及至少两个方向对膜厚或GOF变化趋势的分析，来确定光斑对应的量测pad能力大小。
根据本申请实施例的方法，通过基于选定的测量区域采用分析膜厚和计算拟合优度的方式来计算得到平面位置偏差，避免了光强的微小扰动造成对量测膜厚结果的影响，能够快速并准确地确定平面位置偏差，从而对平面中心位置进行补偿，提升了效率；基于确定的平面位置偏差，能够进一步对光斑的形貌和大小等进行分析，提升了光斑分析的准确性。
图4示出了根据本申请实施例的用于确定平面位置偏差的装置的结构示意图。
所述装置包括：用于选定一种标准厚度薄膜的测量区域的装置(以下简称“区域选定装置1”)，和用于基于选定的测量区域进行多次测量，并通过对多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，确定待测光学系统的平面位置偏差的装置(以下简称“偏差确定装置2”)。
参照图4，区域选定装置1选定一种标准厚度的薄膜的测量区域。
其中，选定的测量区域的内外膜层结构信息是已知的。并且，该测量区域内外膜层参数信息存在差异，具体可表现在膜层信息不同或膜厚不同。优选地，该测量区域内膜层结构的均匀性满足预定要求，从而能够获取精确的分析结果。
其中，该测量区域的尺寸满足预定要求。优选地，选定的测量区域的大小大于光斑的1.5倍。
其中，选定的测量区域可是多种形状的区域。例如，圆形或方形等。
偏差确定装置2基于选定的测量区域进行多次测量，并通过对多个测量点位的膜厚值和拟合优度(Goodness of Fit，GOF)的变化趋势进行分析，确定待测光学系统的平面位置偏差。
具体地，偏差确定装置2设置光学量测设备中运动控制系统的扫描范围、扫描步长和扫描方向，接着使得动控制系统移动至各个测量点进行量测，以在多个测量点进行特征曲线的采集，并通过获取特征曲线与理论值最佳匹配值，获得各个测量点位的膜厚值及GOF，从而分析GOF及膜厚的变化趋势。
其中，所述平面位置偏差为不同系统平面位置之间的距离偏差。
其中，所述拟合优度的数学分析方法将光学量测设备的光学系统采集到的特征曲线信息与理论值进行匹配拟合。
需要采集特征曲线信息时，可通过四象限探测器或光谱仪接收光强等信息，光强信息中包含了待测样品区域的样品信息，如膜层结构、膜层厚度等，不同的膜层结构、膜层厚度等。接着，对光强谱信息进行进一步的分析，比如进行傅里叶展开为二阶傅里叶系数或四阶傅里叶系数；或者，仅分析偏振光的平行分量和垂直分量，获取相应的反射系数，即S光的反射系数、P光的反射系数；或者，通过分析椭偏系统相关的椭偏参数获取S光、P光的振幅比、相位差信息；若考虑各向异性材料，则可通过分析琼斯矩阵或穆勒矩阵获取更多参数信息，从而获得更详细的膜层结构相关变化特征信息。
所述采集到的特征曲线信息包括但不限于不同波段范围的二阶傅里叶系数、四阶傅里叶系数、反射系数、椭偏参数、琼斯矩阵、穆勒矩阵等。
具体地，计算GOF时，假设测量光谱信息表示为SM＝{SM1,...,SMN}，理论光谱信息表示为Si＝{S1,...,SN}，则GOF的计算公式表示如公式(1)。
具体地，偏差确定装置2通过对多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的测量点，并基于该测量点的坐标信息和选定的测量去的中心的坐标信息来确定待测光学系统的平面位置偏差。
根据一个实施例，如果无法找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的测量点，偏差确定装置2调整当前设置的扫描范围或扫描方向，以重新进行扫描测量。
例如，可根据未寻得GOF最高点位时对扫描范围进行自动化扩展，如果GOF存在一直增大的趋势，则自动扩宽扫描的移动范围，继续正方形移动来获取GOF最高的测量点的位置；如果GOF存在一直降低的趋势，自动扩宽移动范围，反方向进行扫描来获取GOF最高的测量点的位置。
优选地，运动控制系统移动至每个测量点后可选择进行自动聚焦以获取更高精度的结果。若光学量测设备的各系统的状态足够良好，也可在初次自动聚焦之后使得运动控制系统稳定在对应位置，仅做平面方向上的移动。
根据一个实施例，通过在两个方向进行扫描测量来确定平面位置偏差，偏差确定装置2执行一下操作：
沿着选定的测量区域的第一方向进行扫描测量，以获得多个测量点位的膜厚值和GOF。具体地，沿第一方向设置扫描范围、扫描步长和扫描方向，接着移动至各个测量点进行量测，以在多个测量点进行特征曲线的采集，并通过获取特征曲线与理论值最佳匹配值，获得各个测量点位的膜厚值及GOF，从而分析GOF及膜厚的变化趋势。
接着，对该多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到在第一方向膜厚值满足预定条件并且GOF最高的第一测量点。
其中，所述第一方向为光学测量设备中的运动控制系统进行扫描测量的某个方向，该方向包括但不限于0度或90度等角度。优选地，基于不同形貌的光斑来确定相应的扫描方向的角度，例如，45度或135度等。
具体地，如果对该多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析时发现膜厚向目标厚度逼近的同时GOF变大，则确定所选择的扫描方向正确；如果膜厚偏离目标厚度同时GOF变小，则确定所选择的扫描方向有误，变换方向进行扫描测量。
若在某个方向一直找不到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的第一测量点，则改变扫描方向并继续扫描。优选地，可设置较大的扫描步长和较大的扫描范围，直至找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的第一测量点。
接着，将第一测量点作为起始点，沿着第二方向进行扫描测量，对获得的多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的第二测量点。
其中，所述第二方向可以是任意的方向，不限于与第一方向垂直。
基于第二测量点的坐标信息和选定的测量区域的中心的坐标信息，计算平面位置偏差。
根据一个实施例，通过先进行粗略扫描再进行精细扫描的方式来确定平面位置偏差，所述偏差确定装置2执行以下操作：
通过基于选定的测量区域进行第一次扫描测量，获得两个方向上的多个测量点位的膜厚值和GOF。
接着，对该多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的候选测量点。
接着，以候选测量点为中心点，在两个方向上进行第二次扫描测量，对获得的多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的目标测量点。
接着，基于目标测量点的坐标信息和pad的中心的坐标信息，计算平面位置偏差。
其中，第一次扫描的移动步长和移动范围大于第二次扫描的移动步长和移动范围。
根据一个实施例，基于上述实施例的操作中描述的进行两次扫描的方式，还可通过进行三次或三次以上扫描来确定膜厚值满足预定条件并且GOF最高的测量点，进而计算得到平面位置偏差。例如，假设进行三次扫描测量，首次扫描采用3倍pad大小、10微米的移动步长，然后再依次进行第二次第三次移动步长稍微小一些的扫描分析，从而快速获取最佳平面位置偏差信息。
根据一个实施例，所述装置包括补偿装置。
所述补偿装置基于所述平面位置偏差进行补偿。
具体地，补偿装置基于已确定的平面位置偏差，将相应的信息补偿至光测量设备的运动控制系统参数中，从而对平面位置偏差进行修正。
根据一个实施例，所述装置通过沿所选定的测量区域的中心轴线的两个方向分别进行扫描，来获得两个方向上的光斑在该测量区域内可移动的距离。
根据一个实施例，所述装置包括光斑分析装置。
光斑分析装置基于对测量区域进行多次测量得到的测量数据，确定光斑信息。
其中，所述光斑信息包括但不限于以下至少任一项：
1)光斑的位置；
2)光斑的样貌；
3)光斑的大小。
若光斑为规则对称的光斑，如圆形光斑，则任意两个方向扫描分析结果均可得到光斑大小；若光斑为非规则对称光斑，如拖尾椭圆光斑等，则需在多个方向进行扫描分析。
根据一个实施例，光斑分析装置根据选定的测量区域(pad)的大小以及至少两个方向对膜厚或GOF变化趋势的分析，来确定光斑对应的量测pad能力大小。
根据本申请实施例的装置，通过基于选定的测量区域采用分析膜厚和计算拟合优度的方式来计算得到平面位置偏差，避免了光强的微小扰动造成对量测膜厚结果的影响，能够快速并准确地确定平面位置偏差，从而对平面中心位置进行补偿，提升了效率；基于确定的平面位置偏差，能够进一步对光斑的形貌和大小等进行分析，提升了光斑分析的准确性。
本发明的软件程序可以通过处理器执行以实现上文所述步骤或功能。同样地，本发明的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中，例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本发明的一些步骤或功能可采用硬件来实现，例如，作为与处理器配合从而执行各个功能或步骤的电路。
另外，本发明的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本发明的方法和/或技术方案。而调用本发明的方法的程序指令，可能被存储在固定的或可移动的记录介质中，和/或通过广播或其他信号承载媒体中的数据流而被传输，和/或被存储在根据所述程序指令运行的计算机设备的工作存储器中。在此，根据本发明的一个实施例包括一个装置，该装置包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该装置运行基于前述根据本发明的多个实施例的方法和/或技术方案。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (10)

1.一种用于确定平面位置偏差的方法，其中，所述方法包括：
选定一种标准厚度薄膜的测量区域；
基于选定的测量区域进行多次测量，并通过对多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，确定待测光学系统的平面位置偏差。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于选定的测量区域进行多次测量，并通过对多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，确定待测光学系统的平面位置偏差的步骤包括：
沿着选定的测量区域的第一方向进行扫描测量，以获得多个测量点位的膜厚值和GOF；
对该多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到在第一方向膜厚值满足预定条件并且GOF最高的第一测量点；
将第一测量点作为起始点，沿着第二方向进行扫描测量，对获得的多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的第二测量点；
基于第二测量点的坐标信息和选定的测量区域的中心的坐标信息，计算平面位置偏差。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于选定的测量区域进行多次测量，并通过对多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，确定待测光学系统的平面位置偏差的步骤包括：
通过基于选定的测量区域进行第一次扫描测量，获得两个方向上的多个测量点位的膜厚值和GOF；
对该多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的候选测量点；
以候选测量点为中心点，在两个方向上进行第二次扫描测量，对获得的多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，并持续进行扫描测量，直至找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的目标测量点；
基于目标测量点的坐标信息和pad的中心的坐标信息，计算平面位置偏差；
其中，第一次扫描的移动步长和移动范围大于第二次扫描的移动步长和移动范围。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述方法包括：
如果无法找到膜厚值满足预定条件并且GOF最高的测量点，调整当前设置的扫描范围或扫描方向，以重新进行扫描测量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：
基于所述平面位置偏差进行补偿。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：
基于对测量区域进行多次测量得到的测量数据，确定光斑信息，其中，所述光斑信息包括以下至少任一项：
光斑位置；
光斑的大小；
光斑的样貌。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选定的测量区域的内外膜层结构信息是已知的，并且，该测量区域的尺寸满足预定要求。
8.一种用于确定平面位置偏差的装置，其中，所述装置包括：
用于选定一种标准厚度薄膜的测量区域的装置；
用于基于选定的测量区域进行多次测量，并通过对多个测量点位的膜厚值和GOF的变化趋势进行分析，确定待测光学系统的平面位置偏差的装置。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7中任一所述的方法。
10.一种计算机可读的存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的方法。
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