CN116125763A - 一种光学机构的标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学机构的标定方法，所述光学机构包括多个规则排列的光学镜头，所述光学镜头投影标定图像至标定尺，将标定尺移动至对位机构的视场区域，通过所述对位机构的移动机构移动所述对位相机，依次获取所述标定图像的位置信息，根据所述标定图像的位置信息标定所述光学镜头。在对光学镜头标定的过程中，X方向通过移动机构的移动标定位置关系，基板平台固定不动，不会引入基板平台的涨缩误差。

Description

一种光学机构的标定方法

技术领域

本发明涉及直写式曝光技术领域，具体涉及一种光学机构的标定方法。

背景技术

曝光技术广泛应用于半导体和PCB生产领域，是制作半导体器件、芯片和PCB产品的工艺步骤之一，其用于在基底表面上印刷特征图形，最终获得依据电路设计所需的图形结构。传统的光刻技术需要制作掩膜的母版或者菲林底片进行曝光操作，制作周期长，且每一版对应单一图形，不能广泛应用。为解决传统曝光技术的问题，直写曝光机构应运而生，其利用数字光处理技术，通过可编程的数字反射镜装置实现编辑不同的所需的图形结构，能够快速切换图形，其不仅可以降低成本，还可以减少制程的时间，正广泛应用于光刻技术领域。

直写式曝光机通常包括基板平台、对位机构和曝光机构，对位机构和曝光机构设于所述运动平台的上方，通过基板平台、对位机构和曝光机构的配合，实现对基板平台上的基板进行曝光操作。直写曝光机是高精密的机器设备，在投入使用前，需要对运动平台，对位机构、曝光机构等进行校准，标定相互的位置关系，提高机器运行的准确性。现有的对于光学镜头的标定方法是通过光学镜头在标尺上曝光标记点图像，固定对位机构中对位相机的位置，通过基板平台的移动带动标尺移动到对位相机的下方，通过基板平台的移动使得标尺上标记点的中心依次移动至对位相机的中心，标定相邻光学镜头之间的位置关系。上述方法中，通过基板平台的移动标定光学镜头的位置关系，易引入基板平台的误差，从而造成，光学镜头标定的误差。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种减少基板平台误差引入光学机构标定的方法。

其技术方案是这样的：一种光学机构的标定方法，所述光学机构包括多个规则排列的光学镜头，所述光学镜头投影标定图像至标定尺，将标定尺移动至对位机构的视场区域，通过所述对位机构的移动机构移动所述对位相机，依次获取所述标定图像的位置信息，根据所述标定图像的位置信息标定所述光学镜头。

进一步的，在进行光学镜头标定前，先对对位机构进行校准，利用所述标定尺对对位机构进行副扫描方向的校准。

进一步的，利用标定板对对位机构进行扫描方向的校准。

进一步的，所述光学镜头为多行多列排列，以副扫描方向为行，以扫描方向为列，相邻行的所述光学镜头错位设置。

进一步的，移动标定板至所述光学镜头的视场范围内，通过运动机构带动标定板移动，逐行依次曝光标定图像至所述标定尺。

进一步的，移动所述标定尺至所述对位相机的视场区域，通过移动所述对位相机依次拍摄所述标定图像，获取所述标定图像的位置，获得光学镜头之间的相对位置关系。

进一步的，所述光学镜头中的每一行中设置一个基准镜头，通过所述基准镜头获得每一行中光学镜头之间的相对位置关系，然后通过不同行的所述基准镜头，获得不同行基准镜头之间的相对位置关系，获得光学镜头的二维位置关系。

进一步的，所述标定尺采用石英材料。

进一步的，所述标定尺采用具有感光后逐渐褪色功能的感光材料。

进一步的，通过温度控制系统控制直写式曝光机内部温度恒定。

上述校准方法中，对位相机和基板平台都是以标定板为基准进行校准标定，不会把基板平台的误差引入到对位相机的校准中，结果更加准确。

与现有技术相比，在对光学镜头标定的过程中，X方向通过移动机构的移动标定位置关系，基板平台固定不动，不会引入基板平台的涨缩误差，同时，对位相机发热量较小，对移动机构中位置测量机构的影响较小，没有明显的涨缩变化，更易获得准确的数据。同时对位机构中移动机构的精度也是通过标定尺6进行标定，保持了镜头位置关系标定的重复一致性。

附图说明

图1是直写式曝光机的示意图。

图2是对位相机标定板示意图。

图3是标定尺示意图。

图4是光学机构投影标定图像后标定尺示意图。

图5是光学机构一实施例示意图。

图6是一实施例的光学机构投影标定图像后标定尺示意图。

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。

经研究发现，基板平台受到温度以及老化过程的影响，存在涨缩误差，为避免基板平台的涨缩误差引入光学镜头标定中，本发明提供一种光学镜头标定方法，如图1-6所示，一种直写式曝光机包括放置基板的基板平台1，带动所述基板平台1多方向运动的运动机构2，可获取放置于所述基板平台1上基板的位置信息的对位机构3，进行图像投影的光学机构4，控制直写式曝光机内部温度的温度控制系统，保持所述直写式曝光机内部温度恒定。所述运动机构2包括X方向运动机构、Y方向运动机构和Z方向运动机构，分别带动所述基板平台进行X方向、Y方向和Z方向的运动，其中，Y方向为所述直写式曝光机的扫描方向，所述X方向与所述Y方向垂直，为所述直写式曝光机的副扫描方向，Z方向垂直于XY平面。所述对位机构3包括对位相机30和驱动所述对位相机沿X方向滑动的移动机构31。较佳的，采用直线电机作为运动机构的驱动电机。所述运动机构的设置也可以仅包括Y方向运动机构和Z方向运动机构，不包含X方向运动机构。所述光学机构4包括多个光学镜头40，所述光学镜头规则排列。

在对光学镜头标定前，先要对基板平台和对位相机的标定，通过对基板平台进行标定获得基板平台的精度、直线度、正交性的补偿数据，通过对对位相机的标定获得对位相机的二维位置关系。

对基板平台进行标定通常采用标定板5，所述标定板5上具有阵列排布的标定点50，标定点50沿X方向和Y方向规则排列，在X方向，相邻的标定点间的第一间隔距离为L1，在Y方向，相邻的标定点间的第二间隔距离为L2。对基板平台1进行校准时，在基板平台1上放置标定板5，对应标定板5上的标定点50，调整对位相机30的位置。固定所述对位相机30的位置，所述Y方向运动机构带动基板平台1移动，使得所述标定板5沿Y方向运动，每次运动间隔为一个第二间隔距离L2，或者为第二间隔距离L2的整数倍，所述标定板5每移动一个位置，所述对位相机30获取一次测量数据，最后获取运动机构Y方向的测量数据，即基板平台Y方向的运动数据。然后，X方向移动机构带动所述基板平台1移动，所述基板平台1带动所述标定板沿X方向移动一个第一间隔距离L1，或者移动距离为第一间隔距离L1的整数倍，与前述相同，所述Y方向运动机构带动所述基板平台移动，所述基板平台1带动所述标定板5沿Y方向运动，每次运动间隔与前述相同的间隔距离，为一个第二间隔距离，或者为第二间隔距离的整数倍，所述标定板5每移动一个位置，所述对位相机30获取一次测量数据，最后获取运动机构X方向和Y方向的全部测量数据。以此类推，所述基板平台1带动所述标定板5在相同方向上每次的移动距离相同，最终获取的标定板全部检测坐标数据。较佳的，所述标定板5沿X方向和Y方向移动的距离尽量小，以获得更多的实际测量数据，进而获得更加准确的校准数据。根据所述对位相机30的检测数据和坐标理想值数据计算校准数据，即补偿值。所述补偿值可以采用常规的计算方法，如线性方程或者平方根方程。

对对位相机30进行标定时，采用标定板5和标定尺6结合的方式进行标定。如图3所示，所述标定尺6包括投影图像区域60和定位点区域61，在所述标定尺的定位点区域具有一维设置的定位点62，用于一维的位置标定，用于直写曝光机X方向的标定，所述投影图像区域设置有感光图层，所述光学镜头在所述投影区域投影标定图像。较佳的，所述标定尺6与所述基板平台连接，所述标定尺6和所述基板平台可以采用固定连接的方式，也可以采用可拆卸连接的方式，所述对位相机利用基板平台上的标定板进行Y方向的标定。所述标定尺的感光材料可以采用具有感光后逐渐褪色功能的感光材料。

对对位相机进行X方向标定时，将对位相机30移动至各自的零点，标定尺6移动至所述对位相机30的下方，使得所述对位相机30可以对标定尺6上的定位点62进行数据检测。

通过移动所述对位相机30分别对所述标定尺6上的定位点62进行X方向的数据检测。沿X方向移动所述对位相机30依次抓取所述标定尺上的定位点62的数据，所述对位相机。获得所述对位相机30X方向移动实际测量值的数据。根据实际测量值数据和理想数据获得对位相机30X方向移动的校准数据。

所述对位相机30在X方向每移动一个位置，所述Y方向运动机构带动基板平台1移动，使得所述标定板5Y方向运动，每次运动间隔为一个第二间隔距离L2，或者为第二间隔距离L2的整数倍，所述标定板5每移动一个位置，所述对位相机30获取一次测量数据，最后获取运动机构Y方向的测量数据，即对位相机30Y方向的相对运动数据。根据测量数据和理想数据获得对位相机30Y方向移动的校准数据。上述校准数据可以同基板平台校准数据采用相同的计算方式，如采用线性方程或者平方根方程获得。

通过所述对位相机30X方向的校准数据和Y方向的校准数据，获得所述对位相机30移动的二维补偿值图表。

所述对位相机30Y方向的相对移动数据，基于基板平台1校准后的数据获得对位相机30Y方向的校准数据，获得所述对位相机30移动的二维补偿值图表。

对于对位相机30数量多于两个时，对位相机30之间的相对位置关系通过所述对位相机30抓取同一标定点的数据获得。设定其中一个对位相机30作为基准对位相机，以基准对位相机作为基准，将基准对位相机和其余对位相机移动至各自的零点，通过使其他对位相机和基准对位相机移动抓取标定板上至少一个标定点，分别获得所有对位相机30的数据，并根据实际测量数据获得其余对位相机与所述基准对位相机之间的位置关系。

完成上述基板平台和对位相机的校准后，对光学镜头进行标定，如图4所示，将标定尺6移动至光学镜头下方，所述光学镜头在标定尺6上投影标定图像63，然后将标定尺6移动至对位相机的视场范围内，通过移动机构31在X方向调整对位相机，运动机构2在Y方向调整标定板，使得标定图像位于对位相机30的视野中心位置，获取所述标定图像63的位置。根据所述标定图像63的位置标定所述光学镜头的位置。

所述标定板和标定尺6较佳的采用不易涨缩的材质，如石英材料制作。

所述光学机构的多个光学镜头在X方向上顺序排列，所述标定尺6移动至所述光学机构下方时，多个光学镜头同时投影标定图像至标定尺6。在标定尺6上获得标定图像后，所述标定尺6移动至所述对位机构的视场范围内，所述移动机构移动所述对位相机依次移动至所述标定图像63的位置，通过微小调整，使得所述标定图像63位于所述对位相机30的视野中心，获得所述标定图像63的位置信息，根据所述标定图像63的位置信息标定所述光学镜头的位置信息，通过X方向上的光学镜头的位置信息，获得X方向上光学镜头的相对位置信息，通过设置一个基准光学镜头，获得其余光学镜头与基准光学镜头的相对位置关系，所述基准光学镜头可以选择位于边缘位置的光学镜头。

如图5-6所示，所述光学机构的多个光学镜头所述光学镜头多行多列排列，以副扫描方向为行，以扫描方向为列，相邻行的所述光学镜头错位设置，即相邻行的光学镜头在列的方向上是错开的，而非对齐排列，通常相邻行中其中一行的光学镜头位于另一行两个光学镜头之间的位置。所述标定尺6中所述投影区域对应所述光学镜头的数量，同样能够投影多行的标定图像。进行图像标定时，所述标定尺6移动至其中一排光学镜头下方，所述光学镜头在所述标定尺6投影标定图像，完成一排光学镜头的投影，然后所述运动机构带动所述标定尺6继续移动至下一行光学镜头的下方，完成第二行光学镜头的投影，所述两行光学镜头的投影位于标定尺6上的不同位置，以此类推，通过所述运动机构移动所述标定尺6，完成光学镜头在标定尺6上投影标定图像的操作。

移动所述标定尺6至所述对位机构的视场区域，通过移动所述对位相机30依次拍摄所述标定图像63，若所述标定图像63未位于所述对位相机30的视场中心位置，可以通过所述移动机构在X方向移动所述对位相机和/或所述运动机构2在Y方向移动所述标定尺6，获取所述标定图像63的位置，获得一行光学镜头之间的位置关系。所述光学镜头中的每一行中设置一个基准镜头，通过所述基准镜头获得每一行中光学镜头之间的位置关系，然后通过所述基准镜头的位置数据，获得不同行基准镜头之间的相对位置关系，进而获得所述光学机构中所述光学镜头之间的相对位置关系。

在标定尺上获得标定图像可以采用上述方式，先全部获得不同行的标定图像后，再获得标定图像63的位置，也可以采用一次先获取一行光学镜头的标定图像，然后标定获得的标定图像的位置，在进行另一行光学镜头的标定图像，标定获得的标定图像的位置。根据每一行基准光学镜头的位置，获得所述不同行基准光学镜头的相对位置关系。进而获得所述光学机构中所述光学镜头之间的相对位置关系。

在对光学镜头标定的过程中，X方向通过移动机构的移动标定位置关系，基板平台固定不动，不会引入基板平台的涨缩误差，同时，对位相机发热量较小，对移动机构中位置测量机构的影响较小，没有明显的涨缩变化，更易获得准确的数据。同时对位机构中移动机构的精度也是通过标定尺6进行标定，保持了镜头位置关系标定的重复一致性。

Claims (10)

1.一种光学机构的标定方法，其特征在于：

所述光学机构包括多个规则排列的光学镜头，所述光学镜头投影标定图像至标定尺，将标定尺移动至对位机构的视场区域，通过所述对位机构的移动机构移动所述对位相机，依次获取所述标定图像的位置信息，根据所述标定图像的位置信息标定所述光学镜头。

2.根据权利要求1所述的光学机构的标定方法，其特征在于：在进行光学镜头标定前，先对对位机构进行校准，利用所述标定尺对对位机构进行副扫描方向的校准。

3.根据权利要求2所述的光学镜头的标定方法，其特征在于：利用标定板对对位机构进行扫描方向的校准。

4.根据权利要求1所述的光学机构的标定方法，其特征在于：所述光学镜头为多行多列排列，以副扫描方向为行，以扫描方向为列，相邻行的所述光学镜头错位设置。

5.根据权利要求4所述的光学机构的标定方法，其特征在于：移动标定板至所述光学镜头的视场范围内，通过运动机构带动标定板移动，逐行依次曝光标定图像至所述标定尺。

6.根据权利要求5所述的光学机构的标定方法，其特征在于：移动所述标定尺至所述对位相机的视场区域，通过移动所述对位相机依次拍摄所述标定图像，获取所述标定图像的位置，获得光学镜头之间的相对位置关系。

7.根据权利要求4所述的光学机构的标定方法，其特征在于：所述光学镜头中的每一行中设置一个基准镜头，通过所述基准镜头获得每一行中光学镜头之间的相对位置关系，然后通过不同行的所述基准镜头，获得不同行基准镜头之间的相对位置关系，获得光学镜头的二维位置关系。

8.根据权利要求1所述的光学机构的标定方法，其特征在于:所述标定尺采用石英材料。

9.根据权利要求1所述的光学机构的标定方法，其特征在于：所述标定尺采用具有感光后逐渐褪色功能的感光材料。

10.根据权利要求1所述的光学机构的标定方法，其特征在于：通过温度控制系统控制直写式曝光机内部温度恒定。

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