标定方法及标定系统与流程

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系统。

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，

在激光直接成像系统(Laser Direct Image，简称LDI)，扫描曝光过程中，为了提高图形的分辨率，即资料解析度，需要将空间光调制器(Spatial Light Modulator，简称SLM)相对于扫描运动方向绕着垂直轴旋转一定的角度安装，利用SLM的网格与扫描方向之间的夹角实现相邻点间距离的减小，将网格细化，从而提高分辨率。因此，SLM相对于运动平台扫描方向的旋转角度将是光刻机工作的一个重要参数。目前国内测量旋转角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旋转角的测量，平台整机组装成功后无法测量旋转角，不能实现在线测试，不适于工业应用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种标定方法以及标定系统，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旋转角的测量，不能实现在线测试、不适于工业应用的问题。此外，该标定方法测量旋转角更加贴近生产实际，更加适于实际的使用，从而进一步的利用旋转角提高分辨率。

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：

选定静态图形需要标定的图形点A和图形点B，其中，图形点A的中心像素坐标为(Xa，Ya)，图形点B的中心像素坐标为(Xb、Yb)，根据图形点A和图形点B的坐标计算得到图形偏转角α_image；

移动XY轴载物平台，使图形点A的中心移动到第一相机的中心点重合，记录平台坐标(stageX1，stageY1)；

移动XY轴载物平台，使图形点B的中心移动到第一相机的中心点重合，记录平台坐标(stageX2，stageY2)；

根据坐标(stageX1，stageY1)及坐标(stageX2，stageY2)计算平台偏转角α_stage；

根据α_image、α_stage计算旋转角度角α。

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，在所述选定静态图形需要标定的图形点A和图形点B其中，图形点A的中心像素坐标为(Xa，Ya)，图形点B的中心像素坐标为(Xb，Yb)，根据图形点A和图形点B的坐标计算得到图形偏转角α_image之前，还包括以下步骤：

空间光调制器将静态图形投影到XY轴载物平台。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，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，在所述空间光调制器将静态图形投影到XY轴载物平台之前，还包括以下步骤：

绘制静态图形。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，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，所述空间光调制器将静态图形投影到XY轴载物平台上，具体为：

空间光调制器写入静态图形；

静态图形被反射投影到XY轴载物平台。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述移动XY轴载物平台，使图形点A的中心移动到第一相机的中心点重合，记录平台坐标(stageX1，stageY1)，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；

微调XY轴载物平台，使第一相机的焦点与图形点A的中心重合，记录平台坐标(stageX1，stageY1)。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述移动XY轴载物平台，使图形点B的中心移动到第一相机的中心点重合，记录平台坐标(stageX2，stageY2)，具体为：

移动XY轴载物平台，使图形点B进入第一相机的视野范围内；

使用第一相机标定图形点B；

微调XY轴载物平台，使第一相机的中心点与图形点B的中心重合，记录平台坐标(stageX2，stageY2)。

第二方面，本发明实施例还提供了一种标定系统，包括空间光调制器、第一相机、XY轴载物平台，其中，

所述空间光调制器位于XY轴载物平台的上方；

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轴载物平台上；

所述标定系统采用权利要求1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二种可能的实施方式，其中，所述XY轴载物平台还包括真空吸盘，其中，

所述第一相机固定安装在所述真空吸盘上；

所述真空吸盘能够牢固吸附需要曝光的曝光基底。

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，该标定系统还包括真空密闭装置，其中，

所述真空密闭装置为XY轴载物平台提供真空环境。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明通过静态图形以及一台相机即可实现在线测试空间光调制器相对于XY轴载物平台的旋转角度，更加适于工业生产，简单易用，方便快捷的实现在线测试旋转角，可以极大的提高标定效率，由于该标定方法可以重复测试，标定系统可以多次重复使用测量，能够减小标定误差，此外测量过程简单，标定结果精确，实现了在线测试旋转角。

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为本发明提供的一种标定方法的基本流程图；

图2为本发明实施例1提供的一种标定方法的流程图；

图3为步骤S1的具体流程图

图4为步骤S4的具体流程图；

图5为步骤S6的具体流程图；

图6为本发明实施例2提供的一种标定系统的结构示意图。

图标：1-Y轴位移平台；2-X轴位移平台；3-XY轴载物平台；4-空间光调制器；5-静态图形的像；6-静态图形的部分图形点；7-第一相机。

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。

目前国内测量旋转角主要是利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旋转角度的测量，平台整机组装成功后无法测量旋转角，不能实现在线测试，不适于工业应用。

基于此，本发明实施例提供的一种标定方法及标定系统，可以实现光刻机平台旋转角的在线测试，更加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。

图1为标定方法的基本流程图，

该标定方法主要包括：

S2：选定静态图形需要标定的图形点A和图形点B，其中，图形点A的中心像素坐标为(Xa，Ya)，图形点B的中心像素坐标为(Xb，Yb)，根据图形点A和图形点B的坐标计算得到图形偏转角α_image。

则图形点A和图形点B在像素坐标系中的距离为D_y＝Yb-Ya，D_x＝Xb-Xa，由此能够计算得到图形偏转角α_image：

优选的是，D_y＝Yb-Ya＝0，即图形点A与图形点B在像素坐标系XiYi中距离Xi轴的距离相等；此时，可以得到图形偏转角α_image：

需要说明的是，图形点A和图形点B为圆形、方形、三角形、五角星中的一种或两种；进一步的是，图形点A和图形点B为同一图形，优选的是，图形点A和图形点B均为圆形。

S4：移动XY轴载物平台，使图形点A的中心移动到第一相机的中心点重合，记录平台坐标(stageX1，stageY1)。

S6：移动XY轴载物平台，使图形点B的中心移动到第一相机的中心点重合，记录平台坐标(stageX2，stageY2)。

S8：根据坐标(stageX1，stageY1)及坐标(stageX2，stageY2)计算平台偏转角α_stage。

具体的，计算公式如下：

S10：根据α_image、α_stage计算旋转角度角α。

具体的，三者关系为：

α＝α_stage-α_image

由上述关系式可以计算得到空间光调制器相对于XY轴载物平台的旋转角度角α。

优选的是，D_y＝Yb-Ya＝0，即图形点A与图形点B在像素坐标系XiYi中距离Xi轴的距离相等；此时，可以得到图形偏转角α_image：

此时，计算得到空间光调制器相对于XY轴载物平台的旋转角度角α：

α＝α_stage-α_image＝α_stage

实施例1

如图2所示，本发明提供的一种标定方法，用于测试空间光调制器相对于XY轴载物平台的旋转角度，该标定方法包括：

S2：选定静态图形需要标定的图形点A和图形点B，其中，图形点A的中心像素坐标为(Xa，Ya)，图形点B的中心像素坐标为(Xb，Yb)，根据图形点A和图形点B的坐标计算得到图形偏转角α_image；

具体的，从静态图形点阵中选取位于同一行、间距一定距离的两图形点A与图形点B，读取图形点A的中心像素坐标(Xa，Ya)，图形点B的中心像素坐标(Xb，Yb)，根据图形点A和图形点B的坐标计算得到图形偏转角α_image，则图形点A和图形点B在像素坐标系中的距离为D_y＝Yb-Ya，D_x＝Xb-Xa，由此能够计算得到图形偏转角α_image：

作为本发明的优选实施例，D_y＝Yb-Ya＝0，即图形点A与图形点B在像素坐标系XiYi中距离Xi轴的距离相等；此时，可以得到图形偏转角α_image：

S4：移动XY轴载物平台，使图形点A的中心移动到第一相机的中心点重合，记录平台坐标(stageX1，stageY1)；

具体步骤如图4所示：

S42：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；

具体的，设定XY平台粗定位坐标(X1，Y1)，当XY轴载物平台移动到该坐标位置时，第一相机可以观察到图形中图形点A，即图形点A进入了第一相机的视野范围内。

S44：使用第一相机标定图形点A；

具体的，标定点A在第一相机的像素坐标系中的位置，通过图形处理算法及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XiYi与外部XY轴坐标系的转换关系为XiYi＝g1(XY)，其中g1为参数。

S46：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，记录平台坐标(stageX1，stageY1)。

S6：移动XY轴载物平台，使图形点B的中心移动到第一相机的中心点重合，记录平台坐标(stageX2，stageY2)。

具体步骤如图5所示：

S62：移动XY轴载物平台，使图形点B进入第一相机的视野范围内；

具体的，设定XY平台粗定位坐标(X2，Y2)，当XY轴载物平台移动到该坐标位置时，第一相机可以观察到图形中图形点B，即图形点B进入了第一相机的视野范围内。

S64：使用第一相机标定图形点B；

具体的，标定点B在第一相机的像素坐标系中的位置，通过图形处理算法及坐标转换得到标定点B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。

S66：微调XY轴载物平台，使第一相机的中心点与图形点B的中心重合，记录平台坐标(stageX2，stageY2)。

S8：根据坐标(stageX1，stageY1)及坐标(stageX2，stageY2)计算平台偏转角α_stage；

具体的，计算公式如下：

S10：根据α_image、α_stage计算旋转角度角α。

具体的，三者关系为：

α＝α_stage-α_image

由上述关系式可以计算得到空间光调制器相对于XY轴载物平台的旋转角度角α。

作为本发明的优选实施例，D_y＝Yb-Ya＝0，即图形点A与图形点B在像素坐标系XiYi中距离Xi轴的距离相等；此时，可以得到图形偏转角α_image：

此时，计算得到空间光调制器相对于XY轴载物平台的旋转角度角α：

α＝α_stage-α_image＝α_stage

进一步的是，在S2之前，该标定方法还包括以下步骤：

S1：空间光调制器将静态图形投影到XY轴载物平台。

具体步骤如图3所示：

S12：空间光调制器写入静态图形；

具体的，空间光调制器将静态图形写入空间光调制器的电路模块中，并由电路模块进行读取控制。

S14：静态图形被反射投影到XY轴载物平台。

具体的，空间光调制器的调制模块按照由电路模块读取的静态图形，对入射光进行调制，将静态图形反射到像面上显示，即完成静态图形被反射投影到XY轴载物平台。

需要说明的是，空间光调制器写入的静态图形，也可以经过成像镜筒成像到XY轴载物平台，XY轴载物平台上方设置有第一相机，由第一相机来观察静态图形，静态图形为单色位图。

作为本实施例的优选方式，该标定方法还包括以下步骤：

S0：绘制静态图形。

具体的，利用作图工具(可以是计算机、手机等在画图板上绘制具有一定解析度规格的静态图形)，绘制设计静态图形的大小、参数，例如静态图形的形状、图形点阵之间的间距等。

实施例2

如图6所示，本发明实施例所提供的一种标定系统，用于测试空间光调制器相对于XY轴载物平台的旋转角度，包括XY轴载物平台3、空间光调制器4、第一相机7，其中，

XY轴载物平台3包括位于水平方向的二维自由度，能够实现XY轴联动，如图6所示，位于纸面水平方向的X轴位移平台2，以及垂直于纸面方向的Y轴位移平台1，XY轴载物平台3可以沿X轴、Y轴方向移动。

第一相机7固定在XY轴载物平台3的上，可以随XY轴载物平台3一起移动，进一步的是，第一相机7通过固定件固定在XY轴载物平台3上，随XY轴载物平台3一起移动，优选的是，第一相机7通过固定杆固定在XY轴载物平台3上，随XY轴载物平台3一起移动。

空间光调制器4位于XY轴载物平台3的上方；空间光调制器4写入的静态图形的像5投射到XY轴载物平台3上，静态图形的部分图形点6位于第一相机7的视野范围内。

进一步的是，空间光调制器4为数字微镜装置(Digital Micromirror Device，简称DMD)，为光刻机提供曝光图形信息。优选的是，DMD的解析度规格为1920×1080。

DMD有多种解析度规格：640×480(VGA)，800×600(SVGA),1024×768(XGA)及1280×1024(SXGA)等。DMD单元的分解图共有4层：第一层是微反射镜单元，每个镜面的尺寸为16μm×16μm(13.6μm×13.6μm)，用铝箔制成；第二层是扭臂梁－铰链和微镜的寻址电极；第三层是3金属层，主要由扭臂梁寻址电极、偏置/复位电极和“着路平台”(landing pads)组成；第四层是采用大规模集成电路标准CMOS工艺，在硅基底上制作的静态存储器(RAM)。微镜与扭臂梁相连接，而扭臂梁通过铝铰链悬置在铰链支撑柱上，微反射镜可以绕铰链轴旋转。铰链支撑轴连接到偏置/复位电极，偏置/复位电极给每个微镜提供偏压。微镜寻址电极和扭臂梁寻址电极连接到静态随机存储器。

器件工作时，在反射镜上加负偏压，一个寻址电极上加+5v(数字1)，另一个寻址电极接地(数字0)，这样在微镜与微镜寻址电极，扭臂梁与扭臂梁寻址电极之间就形成一个静电场，产生一个静电力矩，使反射镜绕扭臂梁旋转，直到接触“着陆平台”为止。由于“着路平台”的限制，使镜面的偏转角度θ保持一定值(±12°)，且在DMD整个面积上有很好的一致性。在扭矩的作用下，反射镜将一直锁定于该位置上，直到复位信号出现为止。这样，每一个单元都有三个稳态：+12°(开)、－12°(关)和0°(无信号)。图3显示了一对+12°和－12°偏转的微镜单元。

DMD作为空间光调制器3，其工作原理是，光源发出的光束与光学系统光轴的夹角为2θ，当某一像素被寻址电极电压驱动，使反射镜偏转θ＝+12°时，它反射的光束刚好沿光轴方向通过投影物镜成像在屏上，形成一个亮的象素。当反射镜偏离平衡位置－12°时，反射的光束将不能通过投影物镜，因此像面上呈现出一个暗的象素。控制信号二进制的“1”和“0”状态，分别对应于微镜+12°和－12°两个稳定状态(以微镜平行于基板的位置作为0°)，也就是DMD微镜的“开”和“关”两个状态。当带有掩模图形数据控制信号序列被写入CMOS电路时，DMD对入射光进行调制，掩模图形就可以在像面上显示。

本实施例中的标定系统采用实施例1中的标定方法。

进一步的是，XY轴载物平台3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。

所以，第一相机7沿X轴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，XY轴载物平台3还包括真空吸盘，其中，

第一相机7固定安装在真空吸盘上；

真空吸盘能够牢固吸附需要曝光的曝光基底，保证曝光基底的稳定性。

优选的是，该标定系统还包括真空密闭装置，其中，

真空密闭装置为XY轴载物平台3提供曝光的真空环境，从而防止空气中的颗粒、杂质污染，影响曝光质量。

进一步的是，真空密闭装置由透光材料制成，材质包括亚克力与光纤玻璃，保证密闭装置有良好的透光性质。

需要说明的是，静态图形上的图形为圆形、方形、三角形、五角星中的一种或几种。

进一步的是，静态图形包括多种图形解析度规格，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，提高测量精度。

优选的是，标定的图形点A和B均为为圆形。静态图形中的图形点形成空间点阵，间距可以自由设定。圆形点A和图形点B的直径设定为130像素，位于同一高度，即Yi相同，两点之间间距为Dx。

进一步的是，第一相机7为CCD或者CMOS相机。

第一相机7的中心点与焦点重合。

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，根据实际选用。

作为本实施例的优选方式，第一相机7为CCD相机。

本发明实施例提供的标定系统，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，上述描述的方法和系统的具体工作过程，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系统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。