CN106502058B

CN106502058B - 标定方法及标定装置

Info

Publication number: CN106502058B
Application number: CN201611062006.7A
Authority: CN
Inventors: 史喆琼
Original assignee: TIANJIN JINXIN MICROELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Jinxin Microelectronics Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2018-07-27
Anticipated expiration: 2036-11-25
Also published as: CN106502058A

Abstract

本发明提供了一种标定方法和标定装置，用于光刻机XY轴载物平台偏摆在线测试，属于光刻技术领域。本发明公开的一种标定方法，在光刻机的XY轴载物平台上放置标定板；选定需要标定的图形点A和B，读取A与B之间的距离为d1；将图形点A的中心移动到第一相机的中心点重合；微调第二相机，使图形点B位于第二相机的视野范围内，读取两相机之间的距离d2，以及第二相机中心点和标定点之间的距离d3；根据d1、d2、d3计算标定板的偏摆角a，该方法可以在线测试偏摆，能够实现平台在线测试偏摆，解决了现有技术中光刻机平台整机组装成功后无法测量偏摆的技术问题。

Description

标定方法及标定装置

技术领域

本发明属于光刻技术领域，尤其是涉及一种标定方法及标定装置。

背景技术

光刻技术是用于在基底表面上印刷具有特征构图的技术。这样的基底可用于制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器(例如液晶显示器)、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等。由于市面上大多数的印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB板)都为精密线路，在光刻机中，工件台移动的重复定位精度对光刻机的曝光质量是至关重要的，目前国内测量偏摆都是用激光干涉仪或者准直仪。

但是，使用激光干涉仪只能在机台没有组装时进行偏摆的测量，平台整机组装成功后无法测量偏摆，不能实现在线测试。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种标定方法以及标定装置，能够实现平台的在线测试，以解决现有技术中激光干涉仪只能在机台没有组装时进行偏摆的测量，不能实现在线测试的问题。此外，该标定方法测量偏摆更加贴近生产实际，更加适于实际的使用。

第一方面，本发明实施例提供了一种标定方法，其中，该标定方法包括：

在光刻机的XY轴载物平台上放置标定板；

选定需要标定的图形点A和B，读取A与B之间的距离为d1；

将图形点A的中心移动到第一相机的中心点重合；

微调第二相机，使图形点B位于第二相机的视野范围内，读取两相机之间的距离d2，以及第二相机中心点和标定点之间的距离d3；

根据d1、d2、d3计算标定板的偏摆角a。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该标定方法还包括以下步骤：

绘制偏摆角a与Y轴位移的函数关系图。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，该标定方法还包括以下步骤：

绘制偏摆角a与X轴位移的函数关系图。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，移动XY轴载物平台，使图形点A进入第一相机的视野范围内；

使用第一相机标定图形点A；

微调XY轴载物平台，使第一相机的中心点与图形点A的中心重合。

第二方面，本发明实施例还提供了一种标定装置，包括标定板、第一相机和第二相机，其中，

所述XY轴载物平台包括位于水平方向的二维自由度，能够实现XY轴联动；

所述第一相机固定在XY轴载物平台的上方，所述第二相机与所述第一相机等高放置，且两者的Y轴坐标相同，所述第二相机能够沿X轴方向移动；

所述标定装置采用第一方面及其可能的实施方式所述的标定方法。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述标定板为玻璃纤维板、陶瓷基板、钢化玻璃板或者普通光学玻璃板的一种。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述标定板为单一图形板或者多种图形混合板。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述第一相机为CCD或者CMOS相机。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，所述第二相机为CCD或者CMOS相机。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第五种可能的实施方式，其中，所述标定板的厚度为2-3mm，精度为0.001mm。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明通过标定板以及两台相机即可实现平台偏摆的在线测试，简单易用，可以极大的提高标定效率，由于该标定方法可以重复测试，标定装置可以重复使用，能够减小标定误差，此外测量过程简单，标定结果精确，有利于提高工作效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种标定方法的流程图；

图2为本发明实施例1提供的一种标定方法关于a的三角函数关系图；

图3为本发明实施例2提供的一种标定装置的结构示意图；

图4为图3的放大结构示意图。

图标：1-第一相机；2-第二相机；3-标定板；4-XY轴载物平台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前国内测量偏摆都是用激光干涉仪或者准直仪，但是使用激光干涉仪只能在机台没有组装时进行偏摆的测量，平台整机组装成功后无法测量偏摆，不能实现在线测试。

基于此，本发明实施例提供的一种标定方法及标定装置，可以实现光刻机平台的在线测试，适于实际的生产使用。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种标定方法进行详细介绍。

实施例1

如图1所示，本发明提供的一种标定方法，用于光刻机XY轴载物平台偏摆在线测试，该标定方法包括：

S2：在光刻机的XY轴载物平台上放置标定板；

具体的，移动光刻机的XY轴载物平台至合适位置，将标定板平放并置于XY轴载物平台的中央位置。

S4：选定需要标定的图形点A和B，读取A与B之间的距离为d1；

具体的，从标定板的图形点阵中选取位于同一行、间距一定距离的两图形点A与B，可以直接读取A、B之间的测试间距d1，该间距通常设置为200mm，图形点阵中相邻图形点中心的距离为10mm，即d1通常为10个相邻图形点的距离。

S6：将图形点A的中心移动到第一相机的中心点重合；

具体的，移动XY轴载物平台，使图形点A进入第一相机的视野范围内；

使用第一相机标定图形点A；标定点A在第一相机的像素坐标系中的位置，通过坐标转换得到标定点A在外部XY轴坐标系的坐标值；

像素坐标系与外部XY轴坐标系的转换关系为XpiYpi＝g1(XY)，其中g1为参数。

S8：微调第二相机，使图形点B位于第二相机的视野范围内，读取两相机之间的距离d2，以及第二相机中心点和标定点之间的距离d3；

具体的，第一相机固定在外部XY坐标轴的零点位置，第二相机位于第一相机的等高处，且两者Y值相等，第二相机能够沿X轴方向移动，沿X轴方向移动第二相机，找到标定板上的图形点B，此时，我们称图形点B进入了第二相机的视野范围内，然后读取第二相机的X轴坐标值Xb，即为两相机之间的距离d2，在第二相机的视野范围内的像素坐标系中，读取第二相机中心点和标定点之间的距离，并经坐标变换得到d3。

S10：根据d1、d2、d3计算标定板的偏摆角a。

图2为关于a的三角函数关系图。

参照图2，由三角函数关系可知：

Cos a＝(d1²+d2²-d3²)/2d1d2，从而可以计算得到偏摆角a的值。

进一步的是，该标定方法还包括以下步骤：

S12：绘制偏摆角a与Y轴位移的函数关系图。

具体的，沿Y轴方向等间距的移动XY轴载物平台，测量标定板上的第二组数据；优选的是，沿Y轴方向选取相邻两个标定点的固定间距Dy为位移，移动XY轴载物平台，测量标定板上的第二组偏摆角a1，记录偏摆数据a1与Dy的值(a1，Dy)。

接着，沿Y轴方向再次以相邻两个标定点的固定间距Dy为位移，移动XY轴载物平台，测量标定板上的第三组偏摆角a2，记录偏摆数据a2与2Dy的值(a2，2Dy)。

同理，多次重复上述步骤，即按照同样的测量方法测量得到一系列的标定板的偏摆角a3、a4……，从而可以得出平台在Y轴方向运动过程中的偏摆数据(a3，3Dy)、(a4，4Dy)……。

利用作图工具，例如Origin绘制得到a与Y轴移动距离的函数关系图。

作为本实施例的优选方式，该标定方法还包括以下步骤：

S14：绘制偏摆角a与X轴位移的函数关系图。

具体的，沿X轴方向等间距的移动XY轴载物平台，测量标定板上的第二组数据；优选的是，沿X轴方向选取相邻两个标定点的固定间距Dx为位移，移动XY轴载物平台，测量标定板上的第二组偏摆角a1，记录偏摆数据a1与Dx的值(a1，Dx)。

接着，沿X轴方向再次以相邻两个标定点的固定间距Dx为位移，移动XY轴载物平台，测量标定板上的第三组偏摆角a2，记录偏摆数据a2与2Dx的值(a2，2Dx)。

同理，多次重复上述步骤，即按照同样的测量方法测量得到一系列的标定板的偏摆角a3、a4……，从而可以得出平台在X轴方向运动过程中的偏摆数据(a3，3Dx)、(a4，4Dx)……。

利用作图工具，例如Origin绘制得到a与X轴移动距离的函数关系图。

需要说明的是，S12与S14仅为表述方便使用，并不代表其先后次序，即步骤S12和步骤S14没有先后顺序之分。

进一步的是，该标定方法还包括以下步骤：在标定测试之前制作标定板，

具体的，使用作图工具，绘制标定板的规格、参数，例如标定板的厚度、精度、图形、图形点阵之间的间距等等以及使用的材质，定制、验收。

实施例2

如图3和图4所示，本发明实施例所提供的一种标定装置，用于光刻机的XY轴载物平台4偏摆在线测试，包括标定板3、第一相机1和第二相机2，其中，

XY轴载物平台4包括位于水平方向的二维自由度，能够实现XY轴联动；

第一相机1固定在XY轴载物平台4的上方，第二相机2与第一相机1等高位置放置，且两者的Y轴坐标相同，第二相机2能够沿X轴方向移动；

本实施例中的标定装置采用实施例1中的标定方法。

进一步的是，第二相机2沿X轴的最大行程或位移距离为300mm。

优选的是，XY轴载物平台4包括位于水平方向的二维自由度，能够实现XY轴联动，如图3所示，位于纸面水平方向的X轴，以及垂直于纸面方向的Y轴，XY轴载物平台4可以沿X轴、Y轴方向移动。

进一步的是，XY轴载物平台4沿X轴方向的最大行程或位移距离为300mm，沿Y轴方向的最大行程或位移距离为1000mm。

进一步的是，标定板3为玻璃纤维板、陶瓷基板、钢化玻璃板或者普通光学玻璃板的一种。

玻璃纤维板由玻璃纤维材料和高耐热性的复合材料合成，不含对人体有害石棉成份。具有较高的机械性能和介电性能，较好的耐热性和耐潮性，而且具有良好的加工性。

钢化玻璃板属于安全玻璃，钢化玻璃其实是一种预应力玻璃，为提高玻璃的强度，通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等，钢化玻璃板具有强度高、安全性高、热稳定性好的优点，具体表现为碎裂时的碎片呈类似蜂窝状的钝角碎小颗粒，不易对人体造成严重的伤害；同等厚度的钢化玻璃抗冲击强度是普通玻璃的3～5倍，抗弯强度是普通玻璃的3～5倍；能承受的温差是普通玻璃的3倍，可承受300℃的温差变化。但是，钢化玻璃的表面会存在凹凸不平的以及会产生变形的现象，平整度较普通玻璃差，而且有自爆的可能性。

陶瓷基板是采用陶瓷基底的标准板，具有热膨胀系数小、强度高、硬度高、耐磨性好、热传导率低、防酸碱性好等特点，且其良好的表面漫反射处理，解决了在应用过程中，前置光源情况下玻璃材质标定板反光的难题，可更好地识别标定板图案细节信息从而达到更高的标定精度和测量精度。同时，陶瓷材料的标定板反光率可以减少到80％，具有优良的耐高温、耐化学腐蚀的特点，而且密度小，所以在光学性能上不管是白度透光度还是光泽度，效果都是很好的，在价格方面，陶瓷基板远远贵过普通光学玻璃板，但是在标定板的精度方面陶瓷材料的标定板精度没有光学玻璃材质的精度好，这一点陶瓷标定板是欠缺的。

普通光学玻璃板是使用的最为普遍的一种，这种光学材质的标定板化学性能稳定，精度好，且无杂质无气泡，是制作高精度标定板较佳的材料，而且价格较便宜，这种标定板的折射率是1.6x10负6次方，缺点是透光、反光、易碎。

优选的是，标定板3为玻璃纤维板。

进一步的是，标定板3为单一图形板或者多种图形混合板。

标定板3上的图形为圆形、方形、三角形、五角星中的一种或几种。常用的标定板为棋盘格的图形为棋盘格或者实心圆。

优选的是，标定板3为多种图形混合板，将多种图形绘制在一块标定板上可以满足不同的需求，根据实际需要选用图形，满足不同的精度要求和适用环境，扩大了适用范围。

需要说明的是，相同图形形成固定间隔的点阵，也就是说，每两个相同图形的间距是一定的。圆形的直径为130像素，两点之间间距为10mm。

进一步的是，标定板3的厚度为2-3mm，精度为0.001mm。

优选的是，标定板3的厚度为3mm，精度为0.001mm。

进一步的是，第一相机1为CCD或者CMOS相机。

CMOS相机的每个感光二极管都需要搭配一个放大器，若以百万像素计算的话，那就需要上百万个的放大器，然而放大器属于模拟电路，很难让所得的每个结果都保持一致，而CCD相机只需要一个放大器放在芯片边缘，与CMOS相比，它的噪声相对减少很多，大大提高了图像品质。因此CMOS相机相比CCD相机噪声大。

CMOS相机采用主动式图像采集方式，感光二极管所产生的电荷会直接由旁边的电晶体放大输出；而CCD相机为被动式采集方式，必须外加额外电压，通常为12～18V以使每个像素中的电荷移送到传输通道。因此CCD就必须设计更精密的电源线路和耐压强度，这样使得CCD的耗电量远远高出CMOS，根据计算CMOS的耗电量仅是CCD的1/8～1/10。

CMOS相机的每个像素都比CCD相机的每个像素复杂，且CMOS相机的像素尺寸很难达到CCD相机的水平，因此，相同尺寸的CCD与CMOS时，CCD的分辨率通常会优于CMOS。例如4.40μm*4.40μm像元大小的CCD相机的分辨率为1628*1236，而5.2μm*5.2μm像元大小的CMOS相机分辨率为1280*1024，可以看出：同尺寸大小，CCD相机的分辨率要高于CMOS相机，也就是说CCD相机成像质量要优于CMOS相机。

CMOS信号是以点为单位的电荷信号，而CCD是以行为单位的电流信号，读取信号时CMOS是点直接读取信号，CCD则是行间接读取信号，因此在像素尺寸相同的情况下，CMOS的灵敏度要低于CCD。

CMOS与现有的大规模集成电路生产工艺相同，可以一次全部整合周边设施到传感器芯片中，大大节省了***芯片的成本；而CCD采用电荷传递的方式输出数据，只要其中有一个像素传送出现故障，就会导致一整排的数据无法正常传送，因此控制CCD的成品率比CMOS低，因此，CCD的制造成本相对高于CMOS。

综上所述，CCD相机在影像品质、分辨率大小、灵敏度等方面优于CMOS相机，而CMOS相机具有低成本、低功耗以及高整合度的特点。

作为本实施例的优选方式，第一相机1为CCD相机。

进一步的是，第二相机2为CCD或者CMOS相机。

优选的是，第二相机2为CCD相机。

本发明实施例提供的标定装置，采用了与上述实施例提供的标定方法，且两者具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种标定方法，用于光刻机XY轴载物平台偏摆在线测试，其特征在于，所述方法包括：

在光刻机的XY轴载物平台上放置标定板；

选定需要标定的图形点A和B，读取A与B之间的距离为d1；

将图形点A的中心移动到第一相机的中心点重合；

根据d1、d2、d3计算标定板的偏摆角a；

所述第一相机固定在XY轴载物平台的上方，所述第二相机与所述第一相机等高放置，且两者的Y轴坐标相同，所述第二相机能够沿X轴方向移动。

2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，还包括以下步骤：绘制偏摆角a与Y轴位移的函数关系图。

3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，还包括以下步骤：绘制偏摆角a与X轴位移的函数关系图。

4.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述将图形点A的中心移动到第一相机的中心点重合，具体为：

移动XY轴载物平台，使图形点A进入第一相机的视野范围内；

使用第一相机标定图形点A；

5.一种标定装置，用于光刻机XY轴载物平台偏摆在线测试，其特征在于，包括标定板、第一相机和第二相机，其中，

所述标定装置采用权利要求1-4任一项所述的标定方法。

6.根据权利要求5所述的标定装置，其特征在于，所述标定板为玻璃纤维板、陶瓷基板、钢化玻璃板或者普通光学玻璃板的一种。

7.根据权利要求5所述的标定装置，其特征在于，所述标定板为单一图形板或者多种图形混合板。

8.根据权利要求5所述的标定装置，其特征在于，所述第一相机为CCD或者CMOS相机。

9.根据权利要求5所述的标定装置，其特征在于，所述第二相机为CCD或者CMOS相机。

10.根据权利要求5所述的标定装置，其特征在于，所述标定板的厚度为2-3mm，精度为0.001mm。