一種精密定位平臺(tái)動(dòng)態(tài)平面度的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及精密定位控制領(lǐng)域和直寫(xiě)光刻技術(shù)，具體涉及一種用于精密定位平臺(tái)動(dòng)態(tài)平面度的測(cè)量方法，適用于半導(dǎo)體直寫(xiě)光刻領(lǐng)域、PCB直寫(xiě)光刻技術(shù)領(lǐng)域或應(yīng)用到精密定位平臺(tái)的其他技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]精密定位平臺(tái)的動(dòng)態(tài)平面度是衡量定位平臺(tái)動(dòng)態(tài)特性的一個(gè)重要指標(biāo)，其主要取決于幾個(gè)因素:定位平臺(tái)導(dǎo)軌的精密等級(jí)、導(dǎo)軌安裝調(diào)試的效果、多軸組裝產(chǎn)生的綜合誤差等。定位平臺(tái)動(dòng)態(tài)平面度和真空吸盤(pán)本身的平面度會(huì)影響曝光過(guò)程中焦面的變化，如果平面度較差，會(huì)導(dǎo)致在曝光過(guò)程中出現(xiàn)離焦，進(jìn)而出現(xiàn)圖形解析不良等缺陷。
[0003]傳統(tǒng)的精密定位平臺(tái)動(dòng)態(tài)平面度測(cè)量主要是利用激光干涉儀的平面度測(cè)量模塊，沿著軸運(yùn)行的方向，測(cè)量出單軸的平面度，此方法價(jià)格昂貴且組裝調(diào)試過(guò)程復(fù)雜。如果同時(shí)測(cè)量?jī)奢S的綜合平面度影響，需要采用雙鏡面激光干涉儀，價(jià)格更加昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種直寫(xiě)光刻設(shè)備上精密定位平臺(tái)動(dòng)態(tài)平面度的測(cè)量方法，該測(cè)量方法既簡(jiǎn)單高效、成本低，測(cè)量精度又高。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種精密定位平臺(tái)動(dòng)態(tài)平面度的測(cè)量方法，所述精密定位平臺(tái)具有X軸、Y軸和Z軸，所述精密定位平臺(tái)上端依次設(shè)置有真空吸盤(pán)和測(cè)試板，所述精密定位平臺(tái)上方安裝有圖像采集系統(tǒng)和自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，所述測(cè)試板上曝光有規(guī)則排列的定位標(biāo)記并刻蝕，相鄰所述定位標(biāo)記X方向的間距為a，Y方向的間距為b，所述測(cè)量方法包括如下步驟:
[0007]1)用圖像匹配法和自動(dòng)聚焦功能驅(qū)動(dòng)精密定位平臺(tái)，將測(cè)試板其中一定位標(biāo)記調(diào)至最佳焦面并使其移動(dòng)到圖像采集系統(tǒng)的中心，記錄此時(shí)平臺(tái)坐標(biāo)(Xl，yi，zxl);
[0008]2)測(cè)得X軸在Y軸不同位置時(shí)的平面度，重復(fù)步驟1)采集Z軸坐標(biāo)，擬合并計(jì)算出X軸在Y軸不同位置時(shí)的動(dòng)態(tài)平面度；
[0009]3)測(cè)得Y軸在X軸不同位置時(shí)的平面度，重復(fù)步驟1)采集Z軸坐標(biāo)，擬合并計(jì)算出Y軸在X軸不同位置時(shí)的動(dòng)態(tài)平面度；
[0010]4)將以上步驟2)和步驟3)所采集的所有Z軸坐標(biāo)，擬合并計(jì)算出整個(gè)XY平面內(nèi)所述精密定位平臺(tái)的二維動(dòng)態(tài)平面度。
[0011]進(jìn)一步地，所述步驟1)的具體方法為:
[0012]11)移動(dòng)測(cè)試板，保證其上定位標(biāo)記的排列方向和精密定位平臺(tái)的XY軸的移動(dòng)方向一致；
[0013]12)精密定位平臺(tái)在Z軸方向上移動(dòng)，找到測(cè)試板的粗焦面，然后啟用自動(dòng)聚焦，找到測(cè)試板的精確焦面；
[0014]13)精密定位平臺(tái)在X軸和Y軸上移動(dòng)，使測(cè)試板上其中一定位標(biāo)記移動(dòng)至圖像采集系統(tǒng)中心，啟用圖像匹配法，使定位標(biāo)記精確移動(dòng)至圖像采集系統(tǒng)中心，并再次啟用自動(dòng)聚焦，確定精確焦面，根據(jù)此時(shí)精密定位平臺(tái)的z軸讀數(shù)，記錄平臺(tái)坐標(biāo)(Xi, Υ!, zxl)。
[0015]優(yōu)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(jìn)行模板匹配查找定位標(biāo)記的具體位置。
[0016]進(jìn)一步地，步驟2)中，所述X軸在Y軸不同位置時(shí)的平面度的測(cè)量方法為:
[0017]21)精密定位平臺(tái)在X軸上移動(dòng)，移動(dòng)距離為a，重復(fù)步驟1)，記錄此時(shí)平臺(tái)坐標(biāo)
(X2, Yi, zx2);
[0018]22)保持Y軸在71坐標(biāo)不動(dòng)，全行程移動(dòng)X軸，移動(dòng)距離為a或a的整數(shù)倍，重復(fù)步驟21)，分別采集在Y軸坐標(biāo)為yjt，X軸不同位置時(shí)的Z軸坐標(biāo)z xl、zx2、zx3、zx4...zxn；
[0019]23)精密定位平臺(tái)在Y軸上移動(dòng)，移動(dòng)距離為b或b的整數(shù)倍，重復(fù)步驟21)和22)，測(cè)得不同Y軸位置時(shí)X軸的平面度，通過(guò)采集的Z軸坐標(biāo)，擬合并計(jì)算出X軸在Y軸不同位置時(shí)的動(dòng)態(tài)平面度。
[0020]進(jìn)一步地，步驟3)中，所述Y軸在X軸不同位置時(shí)的平面度的測(cè)量方法為:
[0021]31)精密定位平臺(tái)在Y軸上移動(dòng)，移動(dòng)距離為b，重復(fù)步驟1)，記錄此時(shí)平臺(tái)坐標(biāo)(χι, y2, zy2)；
[0022]32)保持X軸在&坐標(biāo)不動(dòng)，全行程移動(dòng)Y軸，移動(dòng)距離為b或b的整數(shù)倍，重復(fù)步驟31)，分別采集在X軸坐標(biāo)為x-寸，Y軸不同位置時(shí)的Z軸坐標(biāo)z yl、zy2、zy3、zy4...zyn；
[0023]33)精密定位平臺(tái)在X軸上移動(dòng)，移動(dòng)距離為a或a的整數(shù)倍，重復(fù)步驟31)和32)，測(cè)得不同X軸位置時(shí)Y軸的平面度，通過(guò)采集的Z軸坐標(biāo)，擬合并計(jì)算出Y軸在X軸不同位置時(shí)的動(dòng)態(tài)平面度。
[0024]進(jìn)一步地，所述步驟2)與步驟3)之間還包括:精密定位平臺(tái)回到坐標(biāo)(Xl，yi)，重復(fù)步驟1)。
[0025]優(yōu)選地，所述測(cè)試板為玻璃基底或硅基底。
[0026]由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明的測(cè)量方法所需工具為一張測(cè)試板，測(cè)試板的加工工藝簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，成本低，通過(guò)此方法可有效評(píng)估直寫(xiě)光刻精密運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和真空吸盤(pán)即曝光基底承載面的平面度變化情況，可通過(guò)測(cè)量出的數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)械調(diào)整或軟件調(diào)整，保證在曝光過(guò)程中不出現(xiàn)離焦現(xiàn)象，是直寫(xiě)光刻設(shè)備調(diào)試過(guò)程中不可或缺的一步。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明中精密定位平臺(tái)測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本發(fā)明中測(cè)試板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明中精密定位平臺(tái)動(dòng)態(tài)平面度測(cè)量結(jié)果示意圖。
[0030]圖中:1、精密定位平臺(tái)，11、X軸，12、Y軸，13、Z軸，2、真空吸盤(pán)，3、圖像采集系統(tǒng)，4、自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，5、測(cè)試板，51、定位標(biāo)記。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0032]圖1示出了精密定位平臺(tái)測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，所述精密定位平臺(tái)測(cè)量系統(tǒng)包括精密定位平臺(tái)1、設(shè)置在該精密定位平臺(tái)上的真空吸盤(pán)2、安裝在該精密定位平臺(tái)上方的圖像采集系統(tǒng)3和自動(dòng)聚焦系統(tǒng)4，該自動(dòng)聚焦系統(tǒng)可以為共軸聚焦，也可為旁軸聚焦。
[0033]本發(fā)明可以測(cè)量單軸平臺(tái)、X&Y十字交叉平臺(tái)或龍門(mén)結(jié)構(gòu)的平臺(tái)，本實(shí)施例以X&Y十字交叉平臺(tái)為例，所述精密定位平臺(tái)1具有X軸11、Y軸12和Z軸13，能在三個(gè)方向上進(jìn)行移動(dòng)。
[0034]所述真空吸盤(pán)3上吸附有測(cè)試板5，該測(cè)試板上曝光有規(guī)則排列的定位標(biāo)記51并刻蝕，相鄰所述定位標(biāo)記X方向的間距為a，Y方向的間距為b，參照?qǐng)D2。所述測(cè)試板為玻璃基底或硅基底，是通過(guò)曝光機(jī)曝光后刻蝕所得，此測(cè)量方法對(duì)測(cè)試板上定位標(biāo)記之間距離的精度無(wú)過(guò)高要求。
[0035]此測(cè)量系統(tǒng)具備自動(dòng)聚焦系統(tǒng)4，在圖像匹配之前，先通過(guò)自動(dòng)聚焦將定位標(biāo)記移動(dòng)到最佳焦面。做動(dòng)態(tài)平面度測(cè)量時(shí)，需要使用圖像匹配法，可判斷定位標(biāo)記的中心位置并使得定位標(biāo)記可以移動(dòng)到自動(dòng)聚焦系統(tǒng)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(jìn)行模板匹配查找定位標(biāo)記的具體位置。
[0036]本發(fā)明測(cè)量方法包括如下步驟:
[0037]1)用圖像匹配法和自動(dòng)聚焦功能驅(qū)動(dòng)精密定位平臺(tái)，將測(cè)試板其中一定位標(biāo)記調(diào)至最佳焦面并使其移動(dòng)到圖像采集系統(tǒng)的中心，記錄此時(shí)平臺(tái)坐標(biāo)(Xl，yi，zxl);
[0038]2)測(cè)得X軸在Y軸不同位置時(shí)的平面度，重復(fù)步驟1)采集Z軸坐