一種精密定位平臺動態平面度的測量方法技術

本發明專利技術提供一種精密定位平臺動態平面度的測量方法，在所測精密定位平臺上安裝真空吸盤，在真空吸盤上吸附帶有規則排列的定位標記的測試板，借助圖像采集系統和自動聚焦系統，測量出不同位置下精密定位平臺X軸和Y軸的動態平面度，并繪制成曲線。本發明專利技術適用于直寫光刻技術或用到精密定位平臺的其他技術領域，比傳統的激光干涉儀測量成本低、易操作，本發明專利技術所述圖像匹配和自動聚焦測量動態平面度的方法，測量精度高，誤差為亞微米級別,可以有效評估精密定位平臺的動態性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及精密定位控制領域和直寫光刻技術，具體涉及一種用于精密定位平臺動態平面度的測量方法，適用于半導體直寫光刻領域、PCB直寫光刻
或應用到精密定位平臺的其他

技術介紹
精密定位平臺的動態平面度是衡量定位平臺動態特性的一個重要指標，其主要取決于幾個因素:定位平臺導軌的精密等級、導軌安裝調試的效果、多軸組裝產生的綜合誤差等。定位平臺動態平面度和真空吸盤本身的平面度會影響曝光過程中焦面的變化，如果平面度較差，會導致在曝光過程中出現離焦，進而出現圖形解析不良等缺陷。傳統的精密定位平臺動態平面度測量主要是利用激光干涉儀的平面度測量模塊，沿著軸運行的方向，測量出單軸的平面度，此方法價格昂貴且組裝調試過程復雜。如果同時測量兩軸的綜合平面度影響，需要采用雙鏡面激光干涉儀，價格更加昂貴。
技術實現思路
本專利技術提供一種直寫光刻設備上精密定位平臺動態平面度的測量方法，該測量方法既簡單高效、成本低，測量精度又高。為解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案:—種精密定位平臺動態平面度的測量方法，所述精密定位平臺具有X軸、Y軸和Z軸，所述精密定位平臺上端依次設置有真空吸盤和測試板，所述精密定位平臺上方安裝有圖像采集系統和自動聚焦系統，所述測試板上曝光有規則排列的定位標記并刻蝕，相鄰所述定位標記X方向的間距為a，Y方向的間距為b，所述測量方法包括如下步驟:1)用圖像匹配法和自動聚焦功能驅動精密定位平臺，將測試板其中一定位標記調至最佳焦面并使其移動到圖像采集系統的中心，記錄此時平臺坐標(Xl，yi，zxl);2)測得X軸在Y軸不同位置時的平面度，重復步驟1)采集Z軸坐標，擬合并計算出X軸在Y軸不同位置時的動態平面度；3)測得Y軸在X軸不同位置時的平面度，重復步驟1)采集Z軸坐標，擬合并計算出Y軸在X軸不同位置時的動態平面度；4)將以上步驟2)和步驟3)所采集的所有Z軸坐標，擬合并計算出整個XY平面內所述精密定位平臺的二維動態平面度。進一步地，所述步驟1)的具體方法為:11)移動測試板，保證其上定位標記的排列方向和精密定位平臺的XY軸的移動方向一致；12)精密定位平臺在Z軸方向上移動，找到測試板的粗焦面，然后啟用自動聚焦，找到測試板的精確焦面；13)精密定位平臺在X軸和Y軸上移動，使測試板上其中一定位標記移動至圖像采集系統中心，啟用圖像匹配法，使定位標記精確移動至圖像采集系統中心，并再次啟用自動聚焦，確定精確焦面，根據此時精密定位平臺的z軸讀數，記錄平臺坐標(Xi, Υ!, zxl)。優選地，所述圖像匹配法是采用金字塔模型將圖片分層，然后由頂至下進行模板匹配查找定位標記的具體位置。進一步地，步驟2)中，所述X軸在Y軸不同位置時的平面度的測量方法為:21)精密定位平臺在X軸上移動，移動距離為a，重復步驟1)，記錄此時平臺坐標(X2, Yi, zx2);22)保持Y軸在71坐標不動，全行程移動X軸，移動距離為a或a的整數倍，重復步驟21)，分別采集在Y軸坐標為yjt，X軸不同位置時的Z軸坐標z xl、zx2、zx3、zx4...zxn；23)精密定位平臺在Y軸上移動，移動距離為b或b的整數倍，重復步驟21)和22)，測得不同Y軸位置時X軸的平面度，通過采集的Z軸坐標，擬合并計算出X軸在Y軸不同位置時的動態平面度。進一步地，步驟3)中，所述Y軸在X軸不同位置時的平面度的測量方法為:31)精密定位平臺在Y軸上移動，移動距離為b，重復步驟1)，記錄此時平臺坐標(χι, y2, zy2)；32)保持X軸在&坐標不動，全行程移動Y軸，移動距離為b或b的整數倍，重復步驟31)，分別采集在X軸坐標為x-寸，Y軸不同位置時的Z軸坐標z yl、zy2、zy3、zy4...zyn；33)精密定位平臺在X軸上移動，移動距離為a或a的整數倍，重復步驟31)和32)，測得不同X軸位置時Y軸的平面度，通過采集的Z軸坐標，擬合并計算出Y軸在X軸不同位置時的動態平面度。進一步地，所述步驟2)與步驟3)之間還包括:精密定位平臺回到坐標(Xl，yi)，重復步驟1)。優選地，所述測試板為玻璃基底或硅基底。由以上技術方案可知，本專利技術的測量方法所需工具為一張測試板，測試板的加工工藝簡單易實現，成本低，通過此方法可有效評估直寫光刻精密運動系統和真空吸盤即曝光基底承載面的平面度變化情況，可通過測量出的數據進行機械調整或軟件調整，保證在曝光過程中不出現離焦現象，是直寫光刻設備調試過程中不可或缺的一步。【附圖說明】圖1為本專利技術中精密定位平臺測量系統的結構示意圖；圖2為本專利技術中測試板的結構示意圖；圖3為本專利技術中精密定位平臺動態平面度測量結果示意圖。圖中:1、精密定位平臺，11、X軸，12、Y軸，13、Z軸，2、真空吸盤，3、圖像采集系統，4、自動聚焦系統，5、測試板，51、定位標記?！揪唧w實施方式】下面結合附圖對本專利技術的一種優選實施方式作詳細的說明。圖1示出了精密定位平臺測量系統的結構示意圖，所述精密定位平臺測量系統包括精密定位平臺1、設置在該精密定位平臺上的真空吸盤2、安裝在該精密定位平臺上方的圖像采集系統3和自動聚焦系統4，該自動聚焦系統可以為共軸聚焦，也可為旁軸聚焦。本專利技術可以測量單軸平臺、X&Y十字交叉平臺或龍門結構的平臺，本實施例以X&Y十字交叉平臺為例，所述精密定位平臺1具有X軸11、Y軸12和Z軸13，能在三個方向上進行移動。所述真空吸盤3上吸附有測試板5，該測試板上曝光有規則排列的定位標記51并刻蝕，相鄰所述定位標記X方向的間距為a，Y方向的間距為b，參照圖2。所述測試板為玻璃基底或硅基底，是通過曝光機曝光后刻蝕所得，此測量方法對測試板上定位標記之間距離的精度無過高要求。此測量系統具備自動聚焦系統4，在圖像匹配之前，先通過自動聚焦將定位標記移動到最佳焦面。做動態平面度測量時，需要使用圖像匹配法，可判斷定位標記的中心位置并使得定位標記可以移動到自動聚焦系統的中心。所述圖像匹配法是采用金字塔模型將圖片分層，然后由頂至下進行模板匹配查找定位標記的具體位置。本專利技術測量方法包括如下步驟:1)用圖像匹配法和自動聚焦功能驅動精密定位平臺，將測試板其中一定位標記調至最佳焦面并使其移動到圖像采集系統的中心，記錄此時平臺坐標(Xl，yi，zxl);2)測得X軸在Y軸不同位置時的平面度，重復步驟1)采集Z軸坐當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種精密定位平臺動態平面度的測量方法，所述精密定位平臺具有X軸、Y軸和Z軸，所述精密定位平臺上端依次設置有真空吸盤和測試板，所述精密定位平臺上方安裝有圖像采集系統和自動聚焦系統，所述測試板上曝光有規則排列的定位標記并刻蝕，相鄰所述定位標記X方向的間距為a，Y方向的間距為b，其特征在于，所述測量方法包括如下步驟：1)用圖像匹配法和自動聚焦功能驅動精密定位平臺，將測試板其中一定位標記調至最佳焦面并使其移動到圖像采集系統的中心，記錄此時平臺坐標(x1,y1,zx1)；2)測得X軸在Y軸不同位置時的平面度，重復步驟1)采集Z軸坐標，擬合并計算出X軸在Y軸不同位置時的動態平面度；3)測得Y軸在X軸不同位置時的平面度，重復步驟1)采集Z軸坐標，擬合并計算出Y軸在X軸不同位置時的動態平面度；4)將以上步驟2)和步驟3)所采集的所有Z軸坐標，擬合并計算出整個XY平面內所述精密定位平臺的二維動態平面度。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陸敏婷，
申請(專利權)人：合肥芯碁微電子裝備有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34