一种精密定位平台Yaw值的测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于精密定位控制领域，涉及一种精密定位平台Yaw值的测量方法，本发 明适用于制版光刻技术、PCB直写光刻技术领域或应用到精密定位平台的其他技术领域。
【背景技术】
[0002] 如图1所示，精密定位平台的Yaw值是衡量定位平台动态特性的一个重要指标，其 主要取决于几个因素：导轨本身的精密程度、导轨安装调试的效果、光栅尺和导轨的搭配效 果等，Yaw值在PCB直写光刻领域的主要影响为：影响内外层对准的精度，且影响曝光图形 的变形。
[0003] 传统的精密定位平台Yaw值测量主要是利用激光干涉仪的角度测量模块，沿着轴 运行的方向，测量出每个位置处因为yaw值带来的角度摆动。但采用激光干涉仪价格昂贵， 且组装调试过程复杂，本发明提供的方法既简单高效，测量又准确。
【发明内容】
[0004] 鉴于现有技术的上述缺点，本发明所解决的技术问题是：提供一种简单易用、成本 低且高效的精密定位平台Yaw值的测量方法，
[0005] 为实现上述目的，本发明的实现方案为：将定做的高精度标定板放置到需要测量 的定位平台系统的真空吸盘上，打开真空吸附，上方采用两个高清CCD图像采集系统，在平 台移动到不同位置时，实时采集两个mark，利用图像匹配法计算平台在不同位置时的yaw 值。
[0006] 所述图像采集系统指集成在PCB直写光刻机或其他激光打印设备上的高清CCD及 图像放大光路，其一般作用是用于直写光刻设备的对准。
[0007]所述图像采集系统(XD的视场范围为12mm*12mm。
[0008]所述图像匹配法指通过Mark的模板和图像处理的算法使在(XD视场中的Mark移 动至(XD视场的中心的方法。
[0009] 所述制作标定板的高精度光刻机曝光后的图形变形和缩放都很小，一般任意两点 之间的距离<2um。
[0010] 所述标定板的材料最好为玻璃基地，其热膨胀系数为3. 25PPM，温度对测量产生的 影响较小。
[0011] 所述Yaw值测量的目的是获取平台在不同位置时的摆角大小，并评估其对整机图 形质量带来的影响，为图形的矫正提供可靠的数据。
[0012] 本发明的优点是：
[0013] 本发明比传统的激光干涉仪测量和补偿成本低、易操作；利用图像匹配法进行测 量，测量精度高，误差为700nm左右，可以有效评估定位平台Yaw值给整机系统带来的误差。
【附图说明】：
[0014] 图1为精密定位平台动态特性示意图。
[0015] 图2为标定板Mark布置示意图。
[0016] 图3为精密定位平台yaw测量结构示意图一等轴测图。
[0017] 图4为精密定位平台yaw测量结构示意图一前视图。
[0018] 图5为双C⑶测量X轴yaw的原理图。
[0019] 图6为双C⑶测量Y轴yaw的原理图。
[0020] 图7为X轴Yaw测量结果示意图。
[0021] 图8为Y轴Yaw测量结果示意图
[0022] 附图中标号代表意义如下：
[0023] I-大理石床身、2_定位平台Y轴、3_真空吸盘、4 -标定板、5_左(XD系统，记为 (XD1、6-右C⑶系统，记为(XD2、7-大理石横梁、8 -定位平台X轴。
[0024]图 2 中，a = 10mm。
【具体实施方式】
[0025] 如图1所示，精密定位平台每根轴的动态特性包括：Pitch (俯仰）、Roll (翻转）、 Yaw (偏摆）、Straightness (直线度）和 Flatness (平面度）。
[0026] 实施例：如图3-图6所示。
[0027] -种精密定位平台Yaw值的测量方法，具体实现方式如下：
[0028] Stepl:如图3所示，将标定板4放置在真空吸盘3上，靠左下角定位，其横竖方向 的Mark尽量与定位平台的X轴和Y轴平行，打开真空吸附固定，真空吸盘固定在精密定位 平台X轴8上。
[0029] Step2:如图2所示，标定板上具有规则排列的Mark，X方向间距为a, Y方向间距为 b，在安装(XD1和(XD2系统时，需保证两(XD之间在X方向的间距Dx为a的整数倍。
[0030] Step3:首先测量X轴的Yaw值，如图5所示，驱动定位平台，使得标定板上一Markl 移动至(XD1视场中心，记录此时定位平台的坐标（xl，yl)，因(XD1和(XD2在X方向的距离 Dx为a的整数倍，且(XD1和(XD2的视场有12mm* 12mm之大，所以此时标定板上另一 Mark2 会进入到CCD2的视场中心，记录此时Mark2在CCD2中的图像坐标，并计算此时的图像坐标 与理论中心（(XD2视场中心）在Y方向的距离Dyl，因此可得到：
[0031]
【主权项】
1. 一种精密定位平台Yaw值的测量方法，其特征在于包含以下步骤： 1) 在所测精密定位平台上安装真空吸盘，将标定板放置在真空吸盘上，标定板上有规 则排列的很多Mark，X方向间距为a,Y方向间距为b. 2) 在精密定位平台之上安装两个CCD图像采集系统，两个CCD之间的距离已知； 3) 用图像匹配法驱动定位平台，将标定板其中一Mark居中至CXDl的中心，记录平台的 坐标（xl,yl)，同一行的另外一个Mark可被(XD2抓取，记录第二个Mark在(XD2中的图像 坐标； 4) 移动精密定位平台的X轴，让平台移动距离a，重复步骤3); 5) 在Y轴坐标Y=yl下，重复步骤4); 6)移动Y轴距离b或b的整数倍，重复步骤3)、步骤4)、步骤5); 步骤3)至步骤6)为测量X轴的Yaw值； 7) 回到坐标（xl，yl)，重复步骤3); 8) 移动精密定位平台的Y轴，让平台移动距离b，重复步骤3); 9) 在X轴坐标X=Xl下，重复步骤8); 10) 移动X轴距离a或a的整数倍，重复步骤7)、步骤8)、步骤9); 步骤7)至步骤10)为测量Y轴的Yaw值； 11) 根据(XD2记录的图像坐标，计算X轴和Y轴的Yaw值。
2. 根据权利要求1所述的精密定位平台Yaw值的测量方法，其特征在于：步骤1)中所 述的标定板为玻璃基底，是通过高精密的曝光机曝光后刻蚀所得，其上的mark与mark之间 的距离和多个mark之间组成的图形的与理论值之间的误差都小于2um。
3.根据权利要求1所述的精密定位平台Yaw值的测量方法，其特征在于：做Yaw值测 量时，需要使用两个C⑶系统组合测量，其中一个C⑶抓取Mark的中心，另外一个C⑶只 读取图像坐标。
4. 根据权利要求1所述的精密定位平台Yaw值的测量方法，其特征在于：可以测量X轴 在Y轴不同位置时的Yaw的变化，同样也可测量Y轴在X轴不同位置时Yaw的变化。
5. 根据权利要求1所述的精密定位平台Yaw值的测量方法，其特征在于：可以测量单 轴平台、X&Y十字交叉平台、或龙门结构的平台，本发明以X&Y十字交叉平台为例。
【专利摘要】本发明公开了一种精密定位平台Yaw值的测量方法，具体做法是在所测精密定位平台上安装真空吸盘，在真空吸盘上吸附定制的高精度标定板，标定板上具有规则排列的多行多列Mark，在大理石横梁上安装两个固定的CCD图像采集系统，用图像匹配技术测量出不同位置下定位平台X轴和Y轴的Yaw值，并绘制成曲线。本发明适用于直写光刻技术或用到精密定位平台的其他技术领域，比传统的激光干涉仪测量成本低、易操作；本发明所述图像匹配法测量Yaw值，测量精度高，误差为0.1arc sec,可以有效评估精密定位平台的动态性能。
【IPC分类】G03F7-20
【公开号】CN104820344
【申请号】CN201510149387
【发明人】李香滨, 方林
【申请人】合肥芯硕半导体有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月31日