CN102692187A - 一种激光束偏移测量装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种激光束偏移测量装置，包括：一测量标记；一CCD摄像机；一图像采集和处理单元；其中，测量光束照射所述测量标记，所述CCD摄像机拍摄所述测量光束所成的图像，经所述图像采集和处理单元得到光束相对于所述测量标记的偏移。本发明的激光束偏移测量方法，实现简单，操作简易，可直接给出测量结果。

Description

一种激光束偏移测量装置和方法
技术领域
本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种激光束偏移测量装置及激光束偏移测量方法。
背景技术
在光学测试和光电测试技术中，经常涉及到测量照射到某一物体上的激光束偏移的问题。在高精测量中，这些偏移变化带来的误差不容忽略，因此，偏移的精确测量对保证测试结果的准确性起非常重要的作用。
比如，光刻装置的对准系统中，照射到硅片标记上的激光束偏移量一般要求不超过80um，若超过该指标则会降低对准精度。因而需要在对准前测量照射到硅片上的激光束偏移，以便激光束偏移调整装置校正光束偏移以满足指标。
常用的光束偏移测量装置有基于光栅和四象限探测器的光电测量方法、基于狭缝和四象限探测器的光电探测方法、基于针孔和面阵CCD的光电探测方法和基于PSD(位置敏感器件)的光电测量方法，这些测量装置结构比较复杂，操作复杂，制造成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光束偏移测量装置，通过设计一种测量标记，提高测量灵敏度和精确度，同时结构简单，造价低廉。
本发明一种测量标记，用于测量激光束的偏移，包括：一透明基底；所述透明基底上镀有金属透射层；所述金属透射层与以测量标记中心为圆心、激光束的束腰半径为半径的圆相内切。
优选地，所述透明基底为玻璃基底。
优选地，所述金属透射层为方形或环形或多边形。
优选地，所述金属透射层的材料为铬。
一种使用前述测量标记的激光束偏移测量装置，包括：一测量标记；一图像探测单元；一图像采集和处理单元；其中，测量光束照射所述测量标记，所述图像探测单元拍摄所述测量光束所成的图像，经所述图像采集和处理单元得到光束相对于所述测量标记的偏移。
优先地，所述图像探测单元为CCD摄像机。
一种使用前述激光束偏移测量装置的测量方法，包括如下步骤：
第一步：用平行光照射测量标记，再由CCD摄像机拍摄测量标记所成图像，经图像采集和处理单元处理图像，得到测量标记中心相对于CCD摄像机中心的偏移关系。
第二步：用要测量激光束照射测量标记，再由CCD摄像机拍摄图像，经图像采集和处理单元处理图像，得到激光束相对于CCD摄像机中心的偏移关系。
第三步：根据第一步和第二步的偏移关系，得到激光束相对于测量标记的偏移关系。
本发明的激光束偏移测量方法，实现简单，操作简易，可直接给出测量结果。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1所示为本发明激光束偏移测量装置结构示意图；
图2所示为本发明测量标记第一实施例结构示意图；
图3所示为本发明测量标记第二实施例结构示意图；
图4所示为本发明测量装置测量光束偏移流程图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
如图1所示，光源4发出的激光束5照射测量标记1成像在CCD摄像机2上，经图像采集和处理单元3进行数据处理，得出激光束偏移的数据。其中，光源4是一种激光器，发出激光束5。测量标记1用于为激光束5提供测量目标，是一种在玻璃基底上镀有金属透射层6的标记。金属透射层6可以是方形结构，或是环形结构，或是多边形结构。金属透射层6与以测量标记1中心为圆心、激光束5的束腰半径为半径的圆相内切。CCD摄像机2用于拍摄光束5照射到测量标记1上后的图像，CCD测量精度最高能达到亚微米。图像采集和处理单元3用于对图像进行采集和处理。
如图2所示，为本发明中所用的测量标记1的一个实施例。测量标记1为玻璃基底上镀有的金属透射层6。在本实施例中，金属透射层6包括四个分支61、62、63、64。AA1为与Y轴成+45度的方向，AA2为与X轴成+45度的方向，O为坐标原点。四个分支61、62、63、64都为正方形结构。分支61的中心位于AA1方向，沿以O为圆心的圆方向径向分布。62与61沿X轴对称分布。63与61沿O点对称分布。64与61沿Y轴对称分布。激光束5的束腰直径正好内切于金属透射层6的四个分支。金属透射层6的材料为铬。如图2所示，当激光束5的光斑中心与O重合时，激光束5的束腰处正好位于以O为圆点，束腰半径为半径的内切圆上。高斯光束在任一横截面光强按高斯函数exp(-r2/w2(z))所描述的规律供中心传输曲线向外平滑地减小，在束腰位置，光强减至中心值的1/e。当激光束5存在位置偏移，则与测量标记1相交的激光束5在束腰处的光强灵敏度最高，此处的图像具有最强的锐度。
如图3所示，为本发明中所用的测量标记1的另一个实施例。在本实施例中，测量标记1上的金属透射层6为环形，环形的内圆是以测量标记中心O为圆心，激光束5的束腰半径为半径的圆。高斯光束在任一横截面光强按高斯函数exp(-r2/w2(z))所描述的规律供中心传输曲线向外平滑地减小，在束腰位置，光强减至中心值的1/e。当激光束5存在位置偏移，则与测量标记1相交的激光束5在束腰处的光强灵敏度最高，此处的图像具有最强的锐度。
图4所示为本发明测量装置测量光束偏移流程图。CCD摄像机安装到测量标记1的后方。
第一步：用平行光照射测量标记，再由CCD摄像机拍摄图像，经图像采集和处理单元处理图像，得到测量标记中心相对于CCD摄像机中心的偏移关系。
第二步：用要测量的激光束照射测量标记，再由CCD摄像机拍摄图像，经图像采集和处理单元处理图像，得到激光束相对于CCD摄像机中心的偏移关系。
第三步：根据第一步和第二步的偏移关系，得到激光束相对于测量标记的偏移关系。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (7)

1.一种测量标记，用于测量激光束的偏移，其特征在于包括：
一透明基底；所述透明基底上镀有金属透射层；所述金属透射层与以测量标记中心为圆心、激光束的束腰半径为半径的圆相内切。
2.如权利要求1所述的测量标记，其特征在于所述金属透射层为方形或环形或多边形。
3.如权利要求1所述的测量标记，其特征在于所述金属透射层的材料为铬。
4.如权利要求1所述的测量标记，其特征在于所述透明基底为玻璃基底。
5.一种使用权利要求1所述的测量标记的激光束偏移测量装置，其特征在于包括：
一测量标记；一图像探测单元；一图像采集和处理单元；其中，测量光束照射所述测量标记，所述图像探测单元拍摄所述测量光束所成的图像，经所述图像采集和处理单元得到光束相对于所述测量标记的偏移。
6.如权利要求5所述的激光束偏移测量装置，其特征在于所述图像探测单元为CCD摄像机。
7.一种使用权利要求6所述的激光束偏移测量装置的测量方法，包括如下步骤：
第一步：用平行光照射测量标记，再由CCD摄像机拍摄测量标记所成图像，经图像采集和处理单元处理图像，得到测量标记中心相对于CCD摄像机中心的偏移关系；
第二步：用要测量激光束照射测量标记，再由CCD摄像机拍摄图像，经图像采集和处理单元处理图像，得到激光束相对于CCD摄像机中心的偏移关系；
第三步：根据第一步和第二步的偏移关系，得到激光束相对于测量标记的偏移关系。
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