线宽测量系统技术方案

本发明专利技术提供了一种方法，其包括使询问光束穿过傅里叶变换透镜并且传送到材料的表面上，以形成所述材料的一个或多个表面特征的夫琅和费衍射图案。处理所述衍射图案的图像以确定所述特征的尺寸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】线宽测量系统相关专利申请的交叉引用本专利申请要求于2011年9月30日提交的美国临时专利申请号61/542，061的权益，所述文献的公开内容全文以引用方式并入本文。
本公开涉及材料检测系统，如用于检测材料幅材移动的计算机化系统。
技术介绍
许多不同行业利用在基板表面上形成微尺度图案的工艺。这些微尺度图案包括表面特征的阵列，如在表面下方延伸的伸长凹槽或在表面上方延伸的凸起肋状物。在制造包括这类表面特征的阵列的基板过程中，显微成像被用于测量阵列中一个或多个特征的尺寸。然而，显微成像景深小视角窄，这限制了其在基板上表面特征的离线分析方面的应用。
技术实现思路
需要一种检测技术以在制造材料时提供材料表面上表面特征尺寸的实时测量。一般来讲，本公开涉及一种设备和方法，所述设备和方法通过处理表面特征的夫琅和费衍射(Fraunhofer diffract1n)图案的图像来测量材料中选定表面特征的尺寸。该测量技术可用于在制造材料时，监控选定离线或在线特征的尺寸。在一个实施例中，本公开涉及一种方法，其包括使询问光束穿过傅里叶变换透镜并且到达材料的表面上，以形成材料的一个或多个表面特征的夫琅和费衍射图案；形成衍射图案的图像；以及处理衍射图案的图像以确定特征的尺寸。在另一个实施例中，本公开涉及一种设备，其包括发射询问光束到傅里叶变换透镜中并且到达表面上以在表面上形成一个或多个特征的夫琅和费衍射图案的光源，其中透镜和表面以逆傅里叶变换模式布置；图像采集装置，其捕获表面上的特征的夫琅和费衍射图案的图像；以及处理器，其确定衍射图案的大小，并计算表面上的特征的尺寸。在另一个实施例中，本公开涉及用于监控材料表面上的一个或多个选定特征的尺寸的系统，其包括邻近表面定位的光源，其中所述光源发射询问光束穿过傅里叶变换透镜并且到达表面上，其中所述表面位于傅里叶变换透镜和其焦点之间；摄像机，其用于捕获表面上的特征的夫琅和费衍射图案的图像；以及处理器，其测量夫琅和费衍射图案的大小，以确定特征的尺寸。在另一个实施例中，本公开涉及一种方法，其包括邻近柔性材料非静止幅材表面定位光源，其中幅材包括其表面中的特征布置，并且其中光源发射询问光束穿过傅里叶变换透镜并且到达幅材表面上，并且其中幅材表面和傅里叶变换透镜以逆傅里叶变换模式定位；在幅材的表面之上扫描询问光束以形成一个或多个特征的夫琅和费衍射图案；将衍射图案的图像投射到屏幕或透镜上；用摄像机捕获屏幕或透镜上的衍射图案的图像；并测量衍射图案的大小，以确定选定特征的尺寸。像机测量衍射图案的大小；以及计算机，其兰特征的尺寸。性计算机可读介质，其包括软件指令，计算丨系统接收在制造幅材材料期间其表面上一3所述检测系统测量衍射图案的大小；基于.及基于所计算的选定特征的尺寸计算幅材7本专利技术的一个或多个实施例。本专利技术的其权利要求书中显而易见。痕和费衍射图案成像测量材料表面特征的5特征的阵列所特有的干涉图案的例子。和费衍射图案成像测量材料表面特征的尺.射的光28，其为特征25所特有的夫琅和费感器而言衍射图案32太大，则衍射图案326选透镜系统(图1中未示出)聚焦。图像采图案32并确定选定表面特征25的尺寸。型广泛改变。特别优选准直光束，例如激光女光器等。20，但发现凸透镜是合适的，例如透镜平面才料26制成，并且表面24可以是静止的或出的光源12发射的光束，或可透射光束(图别适于，但不限于检测材料的幅状卷26的的幅材材料，其可以是在一个方向上具有固勺任何片状材料。幅材材料的例子包括但不5性电路或它们的组合。金属可包括例如钢认下材料，例如纸张、过滤介质或绝缘材料。I面124上。样品表面124包括具有微观尺芒傅里叶变换透镜120和其焦点之间，这被七128聚焦在任选屏幕130上，并且在屏幕I 132。图像采集装置134捕获夫琅和费衍夫琅和费衍射图案的图像132。基于衍射图选定表面特征125的尺寸。、而确定基板表面上的选定特征的尺寸的方杉成材料表面特征的夫琅和费衍射图案，并集装置的传感器上。在步骤206中，衍射图[的尺寸。、确定柔性材料的非静止幅材表面上的选定施例的流程图。在步骤252中，光源邻近非问光束穿过傅里叶变换透镜并且到达幅材里叶变换模式定位。在步骤256中，询问光觉一个或多个特征的夫琅和费衍射图案，并幕上，其被用来更便利地成像大衍射图案。1324上，并且在一个优选的实施例中，所得画案特性投射在屏幕330八4上(如上所述，I」图像采集摄像机334八4捕获屏幕330八44几334收集图像数据并将图像数据传输至[采集计算机的图像数据流并且用一种或多并计算表面特征325的尺寸。分析计算机.将结果存储在数据库331中。1]造厂内以应用算法检测幅材表面324中不已数据，其在制造幅材时实时指示每个缺陷1制造厂内的用户，如工艺工程师提供关于得该用户可以对不均匀性的出现快速作出I著延迟生产或生产出大量无用的材料。计丨I」，通过最终指定不均匀性的等级标签(如，:匕例生成给定样本不均匀性严重性的量度。幅材326的特征尺寸信息，包括幅材326的可在华盛顿雷德蒙微软公司(Microsoft Corporat1n, Redmond, WA)的商业名称为SQL的服务器下找到。一旦该过程结束，分析计算机329就可将收集在数据库331中的数据通过网络339传输至转换控制系统340。例如，分析计算机329可将卷信息以及特征尺寸和/或异常信息以及每个特征的相应子图像发送到转换控制系统340，用于后续的离线详细分析。例如，特征尺寸信息可通过数据库331与转换控制系统340之间的数据库同步方式发送。在一些实施例中，转换控制系统340，而非分析计算机329，可确定每一个异常可在产品中引起缺陷的那些产品。一旦将成品幅材卷的数据收集在数据库331中，就可将所述数据发送至转换站点和/或使用所述数据标记幅材卷上的异常，标记方式为以可移除或可擦洗标记直接在幅材表面上进行标记或者在覆盖片材上进行标记，所述覆盖片材可在幅材上进行异常标注之前或期间被施加至幅材。分析计算机329的组件可以至少部分地实现为由分析计算机329的一个或多个处理器执行的软件指令，所述处理器包括一个或多个硬件微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或任何其它等同的集成或离散逻辑电路、以及此类组件的任何组合。可以将软件指令保存在非暂时性计算机可读介质中，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、硬盘、CD-ROM、软盘、盒式磁带、磁性介质、光学介质、或其它计算机可读存储介质。虽然出于示例性目的显示为设置在制造厂内部，但分析计算机329可以位于制造厂外部，如位于中央位置或在转换站点处。例如，分析计算机329可以在转换控制系统340内部运行。又如，所述组件在单个计算平台上执行并且可以集成到同一个软件系统中。现在参考以下非限制性例子描述本公开的主题。SM实例I图7A-7C是微制造结构的显微镜图像，所述微制造结构具有3微米(图7A)、4微米(图7B)和5微米(图7C)的线宽。使用图1所示的具有氦氖激光器的设备和焦长200毫米的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：使询问光束穿过傅里叶变换透镜并且到达材料的表面上，以形成所述材料的一个或多个表面特征的夫琅和费衍射图案；形成所述衍射图案的图像；以及处理所述衍射图案的图像，以确定所述特征的尺寸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.30 US 61/542,0611.一种方法，包括: 使询问光束穿过傅里叶变换透镜并且到达材料的表面上，以形成所述材料的一个或多个表面特征的夫琅和费衍射图案； 形成所述衍射图案的图像；以及 处理所述衍射图案的图像，以确定所述特征的尺寸。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述特征的尺寸由所述衍射图案中的中央级光束和第一最小衍射之间的距离确定。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述衍射图案的图像由CCD摄像机捕获。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述衍射图案的图像通过将询问光束反射离开所述材料的表面并且到达屏幕或透镜上来形成。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述衍射图案的图像通过将所述询问光束透射穿过所述材料的表面并且到达屏幕或透镜 上来形成。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述衍射图案的图像通过将询问光束反射到屏幕上来形成。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述询问光束是准直的。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面位于所述傅里叶变换透镜和所述傅里叶变换透镜的焦点之间。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述材料的表面是柔性的。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述材料的表面是非静止的。11.一种设备，包括: 光源，将询问光束发射到傅里叶变换透镜中并且到达表面上，以形成所述表面上的特征的夫琅和费衍射图案，其中所述透镜和所述表面以逆傅里叶变换模式布置； 图像采集装置，捕获所述表面上的特征的夫琅和费衍射图案的图像；和 处理器，用于确定所述衍射图案的大小，并且计算所述表面上的特征的尺寸。12.根据权利要求11所述的设备，其中所述图像采集装置包括CXD摄像机。13.根据权利要求11所述的设备，其中所述处理器在所述图像采集装置内。14.根据权利要求11所述的设备，其中所述光源是准直的。15.根据权利要求12所述的设备，其中所述光源是激光器。16.根据权利要求11所述的设备，还包括位于所述光源和所述傅里叶变换透镜之间的光束扩展器。17.根据权利要求11所述的设备，其中所述询问光束反射离开所述表面并且到达屏幕或透镜上。18.根据权利要求11所述的设备，其中所述询问光束透射穿过所述表面并且到达屏幕或透镜上。19.一种用于监控材料的表面上选定特征的尺寸的系统,包括: 光源，邻近所述表面定位，其中所述光源发射询问光束穿过傅里叶变换透镜并且到达所述表面上，以形成所述表面上的一个或多个特征的夫琅和费衍射图案，其中所述表面位于所述傅里叶变换透镜和所述傅里叶变换透镜的焦点之间； 图像采集装置，用于捕获所述表面上的所述特征的夫琅和费衍射图案的图像；和处理器，用于测量所述夫琅和费衍射图案的大小，以确定阵列中选定特征的尺寸。20.根据权利要求19所述的系统，其中所述材料的表面是非静止的。21.根据权利要求19所述的系统，其中所述光源在所述材料的表面之上扫描。22.根据权利要求19所述的系统，其中所述光源是激光器。23.根据权利要求19所述的系统，其中所述夫琅和费衍射图案的图像在离开所述材料的表面的反射中获得。24.根据权利要求19所述的系统，其中所述夫琅和费衍射图案的图像经由穿过所述材料的表面的透射获得。25....

【专利技术属性】
技术研发人员：乔轶，迈克尔·W·多莱扎尔，大卫·L·霍费尔特，杰克·W·莱，凯瑟琳·P·塔尔诺夫斯基，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US