CN109870883B - 一种用于直写式曝光机的标定板的位置补偿方法 - Google Patents
一种用于直写式曝光机的标定板的位置补偿方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明旨在提供一种用于直写式曝光机的标定板的位置补偿方法，以解决现有技术中标定误差较大、位置精度不够的问题，包括步骤S1：在基板平台的标定板上建立平面坐标系，对固定设置的第一对位相机和能够移动的第二对位相机的位置关系进行标定，确定到第一对位相机与第二对位相机的偏移误差值；步骤S2：分别沿坐标系的X轴和Y轴方向对每个标定点计算偏移向量，得到每个标定点的误差补偿值；步骤S3：通过线性插值法计算基板平台上的PCB板上坐标点P的误差补偿值，将计算得到的误差补偿值对坐标点P进行位置补偿，得到坐标点P的真实坐标。
Description
技术领域
本发明涉及光刻技术领域，具体是一种用于直写式曝光机的标定板的位置补偿方法。
背景技术
光刻技术是用于在衬底表面上印刷具有特征的构图。这样的衬底可包括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、光电子线路芯片等的基片。直写光刻技术以替代传统的掩膜版或菲林底片等曝光的影像直接转移技术，在半导体及PCB生产领域有着非常重要的作用。
直写式光刻机在生产装配过程中，因基板平台、系统及曝光组件等都存在一定的误差和位置偏差，导致在后期调试测量时会存在曝光基底的不同区域所使用的曝光参数和对准参数不同，有一定的误差，影响曝光不同区域成像结果的质量。
为此，需要对基板平台上的PCB板Mark点的标定，现有技术中，PCB板上Mark点的标定采用一维标定的方法，通过测量标定板上面刻蚀图案标志的坐标，通常是直接将测量得到的实际坐标值减去理想的坐标值，由于标定板的涨缩特性，导致标定误差较大，现有技术中的方法精度不够，为了获取准确的图案标志的坐标位置，有必要提供一种标定板的位置补偿方法来解决以上不足之处。
发明内容
本发明旨在提供一种用于直写式曝光机的标定板的位置补偿方法，以解决现有技术中标定误差较大、位置精度不够的问题。
其技术方案是这样的：一种用于直写式曝光机的标定板的位置补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：在基板平台的标定板上建立平面坐标系，对固定设置的第一对位相机和能够移动的第二对位相机的位置关系进行标定，确定到第一对位相机与第二对位相机的偏移误差值；
步骤S2：分别沿坐标系的X轴和Y轴方向对每个标定点计算偏移向量，得到每个标定点的误差补偿值；
步骤S3：通过线性插值法计算基板平台上的PCB板上坐标点P的误差补偿值，将计算得到的误差补偿值对坐标点P进行位置补偿，得到坐标点P的真实坐标；
其中，步骤S1具体如下：
以基板平台的标定板的一个顶角为原点、标定板的横向为X轴、标定板的纵向为Y轴建立坐标系，基板平台移动到标定点Mark1位置，第一对位相机抓取标定点Mark1,移动向量为
第二对位相机移动抓取标定点Mark1,移动向量
则第一对位相机与第二对位相机的位置关系为
得到第一对位相机与第二对位相机的偏移误差值：
其中，
和
分别为X轴和Y轴上的偏移向量。
其中，步骤S2具体如下：
基板平台沿X轴方向移动进行标定，每次步进距离为StepX，设定下一个标定点为标定点Mark2X,第一对位相机抓取标定点Mark2X,移动向量为
第二对位相机移动抓取标定点Mark2X,移动向量
步进后相对于标定点Mark2X的第一对位相机与第二对位相机的位置关系表示为
依次标定X轴方向上的所有标定点，第n次步进后相对于标定点MarknX的第一对位相机与第二对位相机的位置关系表示为
以此抓取第一行所有标定点，得到在第一行上相对于标定点来说的第二对位相机与第一对位相机的偏移向量的集合offset1D，通过矩阵AX表示，矩阵AX具体如下：
其中，
表示偏移向量，这里n为大于等于1的自然数；
在抓取完第一行的标定点后，基板平台沿Y轴方向移动进行标定，每次步进距离为StepY，基板平台在第1行第1个标定点Mark11,第一对位相机抓取，得到坐标Pos11(X11,Y11),基板平台至第2行第1个标定点Mark21,第二对位相机抓取，得到坐标Pos21(X21,Y21)，在Mark21位置第二对位相机相对于第一对位相机的偏移向量表示为
依次标定Y轴方向上的所有标定点，标定点Markmn的第二对位相机相对于第一对位相机的偏移向量通过当前标记点坐标与同一列的前一个标记点的向量运算计算得到，表示为
其中m，n为大于等于1的自然数；
标定点的第二对位相机与第一对位相机的偏移向量的集合通过矩阵A表示，矩阵A具体如下：
将矩阵A的每一行减去矩阵AX得到误差补偿值，进而得到误差补偿值映射表，用矩阵E表示，矩阵E具体如下：
将每个标定点表示为(x,y,errx,erry)，X和Y分别为X轴方向上和Y轴方向上的坐标信息，errx和erry分别为X轴方向上和Y轴方向上的误差补偿值信息；
标定点的二维映射表用矩阵P表示，矩阵P具体为：
进一步的，步骤S3具体如下：
对于位于基板平台上的PCB板上任意一个的坐标点Pn，通过对位相机捕获其坐标Pn(x,y),设定其补偿值为e(errx，erry),首先在标定点的二维映射表中查找坐标点Pn所在区间点p1(x1,y1,errx1,erry1),p2(x2,y2,errx2,erry2)，然后通过线性插值求解errx和erry，具体如下：
Pn点补偿之后的坐标为(x+errx,y+erry)。
本发明的用于直写式曝光机的标定板的位置补偿方法，在二维平面上，分别沿坐标系的X轴和Y轴方向对每个标定点计算偏移向量，得到每个标定点的误差补偿值，将计算得到的误差补偿值对坐标点进行位置补偿，得到坐标点的真实坐标，提高Mark对位精度40％，可达±4μm，标定划分的区域多，划分多个区域量测实际标定板的涨缩尺寸变化，可以更好的精确细化的校正系统误差；进而单独涨缩补偿相应的原始图形，解决对位不良的问题，提高了产品的生产品质。
附图说明
图1为本发明的步骤S1中第一对位相机与第二对位相机的位置关系的示意图；
图2为本发明中建立的坐标系的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
见图1，图2，本发明的一种用于直写式曝光机的标定板的位置补偿方法，包括以下步骤：
步骤S1：在基板平台的标定板上建立平面坐标系，对固定设置的第一对位相机和能够移动的第二对位相机的位置关系进行标定，确定到第一对位相机与第二对位相机的偏移误差值；
步骤S2：分别沿坐标系的X轴和Y轴方向对每个标定点计算偏移向量，得到每个标定点的误差补偿值；
步骤S3：通过线性插值法计算基板平台上的PCB板上坐标点P的误差补偿值，将计算得到的误差补偿值对坐标点P进行位置补偿，得到坐标点P的真实坐标；
其中，步骤S1具体如下：
以基板平台的标定板的一个顶角为原点、标定板的横向为X轴、标定板的纵向为Y轴建立坐标系，基板平台移动到标定点Mark1位置，第一对位相机抓取标定点Mark1,移动向量为
第二对位相机移动抓取标定点Mark1,移动向量
则第一对位相机与第二对位相机的位置关系为
得到第一对位相机与第二对位相机的偏移误差值：
其中，
和
分别为X轴和Y轴上的偏移向量。
其中，步骤S2具体如下：
基板平台沿X轴方向移动进行标定，每次步进距离为StepX，设定下一个标定点为标定点Mark2X,第一对位相机抓取标定点Mark2X,移动向量为
第二对位相机移动抓取标定点Mark2X,移动向量
步进后相对于标定点Mark2X的第一对位相机与第二对位相机的位置关系表示为
依次标定X轴方向上的所有标定点，第n次步进后相对于标定点MarknX的第一对位相机与第二对位相机的位置关系表示为
以此抓取第一行所有标定点，得到在第一行上相对于标定点来说的第二对位相机与第一对位相机的偏移向量的集合offset1D，通过矩阵AX表示，矩阵AX具体如下：
其中，
表示偏移向量，这里n为大于等于1的自然数；
在抓取完第一行的标定点后，基板平台沿Y轴方向移动进行标定，每次步进距离为StepY，基板平台在第1行第1个标定点Mark11,第一对位相机抓取，得到坐标Pos11(X11,Y11),基板平台至第2行第1个标定点Mark21,第二对位相机抓取，得到坐标Pos21(X21,Y21)，在Mark21位置第二对位相机相对于第一对位相机的偏移向量表示为
依次标定Y轴方向上的所有标定点，标定点Markmn的第二对位相机相对于第一对位相机的偏移向量通过当前标记点坐标与同一列的前一个标记点的向量运算计算得到，表示为
其中m，n为大于等于1的自然数；
标定点的第二对位相机与第一对位相机的偏移向量的集合通过矩阵A表示，矩阵A具体如下：
将矩阵A的每一行减去矩阵AX得到误差补偿值，进而得到误差补偿值映射表，用矩阵E表示，矩阵E具体如下：
将每个标定点表示为(x,y,errx,erry)，X和Y分别为X轴方向上和Y轴方向上的坐标信息，errx和erry分别为X轴方向上和Y轴方向上的误差补偿值信息；
标定点的二维映射表用矩阵P表示，矩阵P具体为：
进一步的，步骤S3具体如下：
对于位于基板平台上的PCB板上任意一个的坐标点Pn，通过对位相机捕获其坐标Pn(x,y),设定其补偿值为e(errx，erry),首先在标定点的二维映射表中查找坐标点Pn所在区间点p1(x1,y1,errx1,erry1),p2(x2,y2,errx2,erry2)，然后通过线性插值求解errx和erry，具体如下：
Pn点补偿之后的坐标为(x+errx,y+erry)。
本发明的用于直写式曝光机的标定板的位置补偿方法，在二维平面上，分别沿坐标系的X轴和Y轴方向对每个标定点计算偏移向量，得到每个标定点的误差补偿值，将计算得到的误差补偿值对坐标点进行位置补偿，得到坐标点的真实坐标，提高Mark对位精度40％，可达±4μm，标定划分的区域多，划分多个区域量测实际标定板的涨缩尺寸变化，可以更好的精确细化的校正系统误差；进而单独涨缩补偿相应的原始图形，解决对位不良的问题，提高了产品的生产品质。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (2)
1.一种用于直写式曝光机的标定板的位置补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：在基板平台的标定板上建立平面坐标系，对固定设置的第一对位相机和能够移动的第二对位相机的位置关系进行标定，确定到第一对位相机与第二对位相机的偏移误差值；
步骤S2：分别沿坐标系的X轴和Y轴方向对每个标定点计算偏移向量，得到每个标定点的误差补偿值；
步骤S3：通过线性插值法计算基板平台上的PCB板上坐标点P的误差补偿值，将计算得到的误差补偿值对坐标点P进行位置补偿，得到坐标点P的真实坐标；
其中，步骤S1具体如下：
以基板平台的标定板的一个顶角为原点、标定板的横向为X轴、标定板的纵向为Y轴建立坐标系，基板平台移动到标定点Mark1位置，第一对位相机抓取标定点Mark1,移动向量为
第二对位相机移动抓取标定点Mark1,移动向量
则第一对位相机与第二对位相机的位置关系为
得到第一对位相机与第二对位相机的偏移误差值：
其中，
和
分别为X轴和Y轴上的偏移向量；
其中，步骤S2具体如下：
基板平台沿X轴方向移动进行标定，每次步进距离为StepX，设定下一个标定点为标定点Mark2X,第一对位相机抓取标定点Mark2X,移动向量为
第二对位相机移动抓取标定点Mark2X,移动向量
步进后相对于标定点Mark2X的第一对位相机与第二对位相机的位置关系表示为
依次标定X轴方向上的所有标定点，第n次步进后相对于标定点MarknX的第一对位相机与第二对位相机的位置关系表示为
以此抓取第一行所有标定点，得到在第一行上相对于标定点来说的第二对位相机与第一对位相机的偏移向量的集合offset1D，通过矩阵AX表示，矩阵AX具体如下：
其中，
表示偏移向量，这里n为大于等于1的自然数；
在抓取完第一行的标定点后，基板平台沿Y轴方向移动进行标定，每次步进距离为StepY，基板平台在第1行第1个标定点Mark11,第一对位相机抓取，得到坐标Pos11(X11,Y11),基板平台至第2行第1个标定点Mark21,第二对位相机抓取，得到坐标Pos21(X21,Y21)，在Mark21位置第二对位相机相对于第一对位相机的偏移向量表示为
依次标定Y轴方向上的所有标定点，标定点Markmn的第二对位相机相对于第一对位相机的偏移向量通过当前标记点坐标与同一列的前一个标记点的向量运算计算得到，表示为
其中m，n为大于等于1的自然数；
标定点的第二对位相机与第一对位相机的偏移向量的集合通过矩阵A表示，矩阵A具体如下：
将矩阵A的每一行减去矩阵AX得到误差补偿值，进而得到误差补偿值映射表，用矩阵E表示，矩阵E具体如下：
将每个标定点表示为(x,y,errx,erry)，X和Y分别为X轴方向上和Y轴方向上的坐标信息，errx和erry分别为X轴方向上和Y轴方向上的误差补偿值信息；
标定点的二维映射表用矩阵P表示，矩阵P具体为：
2.根据权利要求1所述的一种用于直写式曝光机的标定板的位置补偿方法，其特征在于，步骤S3具体如下：
对于位于基板平台上的PCB板上任意一个的坐标点Pn，通过对位相机捕获其坐标Pn(x,y),设定其补偿值为e(errx，erry),首先在标定点的二维映射表中查找坐标点Pn所在区间点p1(x1,y1,errx1,erry1),p2(x2,y2,errx2,erry2)，然后通过线性插值求解errx和erry，具体如下：
Pn点补偿之后的坐标为(x+errx,y+erry)。
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