一种栅格误差的测量方法、测量装置以及光学设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种栅格误差的测量方法、测量装置以及光学设备。栅格误差的测量方法，包括：通过光学设备中的位置测量系统获取基底上预设对准量测标记的第一实际位置信息，其中，基底以第一角度水平吸附在光学设备的基底吸附台上，第一方向和所述第二方向相垂直；通过位置测量系统获取预设对准量测标记的第二实际位置信息，其中，基底以第二角度水平吸附在基底吸附台上；根据第一实际位置信息、第二实际位置信息和预设对准量测标记的标准位置信息计算位置测量系统的栅格误差，计算方法简单，解决了无法获取多个自由度的相关性数据而使位置模型无法求解的问题，实现了对位置测量系统的测量位置进行校准，使最终位置量测或运动位置准确的目的。

A measurement method, device and optical equipment of grid error

【技术实现步骤摘要】
一种栅格误差的测量方法、测量装置以及光学设备
本专利技术实施例涉及位置测量技术，尤其涉及一种栅格误差的测量方法、测量装置以及光学设备。
技术介绍
位置测量设备或曝光机中的精密运动设备，在各测量轴会配置干涉仪或者光栅尺测量系统进行运动台定位控制和测量。然而位置测量系统本身也会存在测量误差，会导致运动台实际位置和理想位置存在偏差，带来测量不准确。通常，用栅格误差(水平向某个点的实际形变相对于其理想位置的偏差，将这些点连接起来形成空间排列的棋盘式网格)来表征位置测量系统测量水平向误差情况。栅格误差需要使用一定的手段和方法进行补偿或校准，使最终位置量测或运动位置准确。目前，市场上位置量测设备，大多使用大掩模版或基准版进行栅格校正，但是，一是校准使用和维护不便，需多次手动上载掩模版在运动台上不同位置，逐个校准局部误差，且掩模版也需要单独维护；二是随着行业发展，特别是平板显示领域中基底尺寸也在增大，后续掩模版的制作尺寸需要同步增大，成本必然增加，存在局限性。另一种栅格校准方案使用位置测量系统(干涉仪、光栅尺)的位置模型，需要采集运动台在不同姿态下(包括旋转、倾斜等)较大范围的位置数据进行数学拟合计算，然而大多数位置测量设备的运动台一般只能设置单个自由度的运动，多个自由度的相关性数据无法获取，导致位置模型无法求解，因此，也无法计算得出栅格误差并进行校准。
技术实现思路
本专利技术提供一种栅格误差的测量方法、测量装置以及光学设备，以实现计算得出栅格误差，对位置测量系统的测量位置进行校准，使最终位置量测或运动位置准确的目的。第一方面，本专利技术实施例提供了一种栅格误差的测量方法，包括：通过光学设备中的位置测量系统获取基底上预设对准量测标记的第一实际位置信息，其中，所述基底上设置有多个沿第一方向和第二方向呈阵列排布的对准量测标记，形成测量栅格，所述基底以第一角度水平吸附在所述光学设备的基底吸附台上，所述第一方向和所述第二方向相垂直；通过所述位置测量系统获取所述预设对准量测标记的第二实际位置信息，其中，所述基底以第二角度水平吸附在所述基底吸附台上，所述第二角度不同于所述第一角度；根据所述第一实际位置信息、所述第二实际位置信息和所述预设对准量测标记的标准位置信息计算所述位置测量系统的栅格误差。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种栅格误差的测量装置，包括：第一实际位置信息模块，用于通过光学设备中的位置测量系统获取基底上预设对准量测标记的第一实际位置信息，其中，所述基底上设置有多个沿第一方向和第二方向呈阵列排布的对准量测标记，形成测量栅格，所述基底以第一角度水平吸附在所述光学设备的基底吸附台上，所述第一方向和所述第二方向相垂直；第二实际位置信息获取模块，用于通过所述位置测量系统获取所述预设对准量测标记的第二实际位置信息，其中，所述基底以第二角度水平吸附在所述基底吸附台上，所述第二角度不同于所述第一角度；栅格误差计算模块，用于根据所述第一实际位置信息、所述第二实际位置信息和所述预设对准量测标记的标准位置信息计算所述位置测量系统的栅格误差。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种光学设备，包括上述第二方面所述的栅格误差的测量装置。本专利技术提供了一种栅格误差的测量方法、测量装置以及光学设备，该栅格误差的测量方法，包括：通过光学设备中的位置测量系统获取基底上预设对准量测标记的第一实际位置信息，其中，基底上设置有多个沿第一方向和第二方向呈阵列排布的对准量测标记，形成测量栅格，基底以第一角度水平吸附在光学设备的基底吸附台上，第一方向和所述第二方向相垂直；通过位置测量系统获取预设对准量测标记的第二实际位置信息，其中，基底以第二角度水平吸附在基底吸附台上，第二角度不同于第一角度；根据第一实际位置信息、第二实际位置信息和预设对准量测标记的标准位置信息计算位置测量系统的栅格误差，无需大掩膜板，计算方法简单，实现了对位置测量系统的测量位置进行校准，使最终位置量测或运动位置准确的目的，且不需要采集运动台在不同姿态下(包括旋转、倾斜等)较大范围的位置数据进行数学拟合计算，解决了无法获取多个自由度的相关性数据而使位置模型无法求解的问题。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种位置测量设备的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种栅格误差的测量方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的一种基底结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的几种对准量测标记的图形结构；图5是本专利技术实施例提供的一种旋转度误差的示意图；图6是本专利技术实施例提供的一种非正交性误差的示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种平移误差的示意图；图8是本专利技术实施例提供的另一种栅格误差的测量方法的流程图；图9是本专利技术实施例提供的一种旋转度误差的示意图；图10是本专利技术实施例提供的另一种栅格误差的测量方法的流程图；图11是本专利技术实施例提供的一种非正交性误差的示意图；图12是本专利技术实施例提供的另一种栅格误差的测量方法的流程图；图13是本专利技术实施例提供的一种平移误差的示意图；图14是本专利技术实施例提供的一种栅格误差的测量装置的结构框图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。图1是本专利技术实施例提供的一种位置测量设备的结构示意图。需要说明的是，图1中的位置测量设备仅是本实施例提供的一个具体示例，并非对本申请的限制。参见图1，位置测量设备可以包括：整机气浴恒温控制系统1，其包括温度测量传感器、温度控制气浴单元，以保证整机内部环境的稳定；整机防护框架2，用于提供防护和保温功能；光学测量载台3，用于承载光学测量传感器并进行水平X向、垂向Z的运动控制，其中，光学测量载台3上安装有位置粗测量传感器7，位置精测量和图形粗测量传感器8，位置精测量和图形精测量传感器9，第一高度测量传感器10安装在位置精测量和图形粗测量传感器8上，第二高度测量传感器11安装在位置精测量和图形测量传感器9上；光学测量载台运动导轨4和导轨支架5；X向干涉仪测量系统6，用于测量光学测量载台运动位置；基底载台12，用于承载测量基底，并进行水平Y向运动控制；基底吸附台13，用于吸附测量基底，并带有基底恒温冷却系统；基底载台运动导轨14；Y向干涉仪测量系统15，用于测量基底载台运动位置；大理石支撑台16，用于支撑基底载台，并减弱测量过程中基底载台的运动冲量；减震系统17，用于提供测量过程中载台运动的震动消除作用。可以理解的是，考虑到后续需要基底需要以不同的角度(例如，0度、90度和180度)水平吸附在基底吸附台13上，为了方便测量，基底100可以为圆形或者正方形，示例性地，可通过切片机切割。当基底100为正方形时，可以设置其边长小于或等于基底载台12的短边，以确保基底100在基底载台本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种栅格误差的测量方法，其特征在于，包括：/n通过光学设备中的位置测量系统获取基底上预设对准量测标记的第一实际位置信息，其中，所述基底上设置有多个沿第一方向和第二方向呈阵列排布的对准量测标记，形成测量栅格，所述基底以第一角度水平吸附在所述光学设备的基底吸附台上，所述第一方向和所述第二方向相垂直；/n通过所述位置测量系统获取所述预设对准量测标记的第二实际位置信息，其中，所述基底以第二角度水平吸附在所述基底吸附台上，所述第二角度不同于所述第一角度；/n根据所述第一实际位置信息、所述第二实际位置信息和所述预设对准量测标记的标准位置信息计算所述位置测量系统的栅格误差。/n

【技术特征摘要】
1.一种栅格误差的测量方法，其特征在于，包括：
通过光学设备中的位置测量系统获取基底上预设对准量测标记的第一实际位置信息，其中，所述基底上设置有多个沿第一方向和第二方向呈阵列排布的对准量测标记，形成测量栅格，所述基底以第一角度水平吸附在所述光学设备的基底吸附台上，所述第一方向和所述第二方向相垂直；
通过所述位置测量系统获取所述预设对准量测标记的第二实际位置信息，其中，所述基底以第二角度水平吸附在所述基底吸附台上，所述第二角度不同于所述第一角度；
根据所述第一实际位置信息、所述第二实际位置信息和所述预设对准量测标记的标准位置信息计算所述位置测量系统的栅格误差。


2.根据权利要求1所述的栅格误差的测量方法，其特征在于，所述第一方向平行于预设坐标系中的X轴，所述第二方向平行于所述预设坐标系中的Y轴；或者，所述第一方向平行于预设坐标系中的Y轴，所述第二方向平行于所述预设坐标系中的X轴。


3.根据权利要求2所述的栅格误差的测量方法，其特征在于，所述预设对准量测标记包括在所述第二方向上的至少两列所述对准量测标记，所述第一角度为0度，所述第二角度为180度；
根据所述第一实际位置信息、所述第二实际位置信息和预先设定的各个所述对准量测标记的标准位置信息计算所述位置测量系统的栅格误差，包括：
根据所述第一实际位置信息和所述预设对准量测标记的标准位置信息，确定所述基底以所述0度水平吸附在所述基底吸附台上时测量栅格的第一栅格旋转度；
根据所述第二实际位置信息和所述预设对准量测标记的标准位置信息，确定所述基底以所述180度水平吸附在所述基底吸附台上时测量栅格的第二栅格旋转度；
根据所述第一栅格旋转度和所述第二栅格旋转度计算所述位置测量系统的所述第二方向的栅格旋转度误差。


4.根据权利要求3所述的栅格误差的测量方法，其特征在于，根据所述第一实际位置信息和所述预设对准量测标记的标准位置信息，确定所述基底以所述0度水平吸附在所述基底吸附台上时测量栅格的第一栅格旋转度，包括：
根据对准量测标记对的第一实际位置信息及标准位置信息，计算所述对准量测标记对的第一旋转量，其中，所述对准量测标记对包括在所述第一方向上的位于同一行的两个所述对准量测标记，任一所述第一旋转量Rotyn_0满足：Rotyn_0＝(pos_yj_0-pos_yi_0)/(xj-xi)，pos_yi_0为0度下所述对准量测标记对中第一对准量测标记的第一实际位置信息在所述第一方向上的坐标值，pos_yj_0为0度下所述对准量测标记对中第二对准量测标记的第一实际位置信息在所述第一方向上的坐标值，xi为所述第一对准量测标记的标准位置信息在所述第二方向上的坐标值，xj为所述第二对准量测标记的标准位置信息在所述第二方向上的坐标值；
根据多个不同对准量测标记对的第一旋转量及标准位置信息，线性拟合计算出所述第一栅格旋转度，其中，线性拟合公式满足：Rotyn_0＝K0×(yi+yj)/2+dRotyn_0，K0为所述第一栅格旋转度，yi为所述第一对准量测标记的标准位置信息在所述第一方向上的坐标值，yj为所述第二对准量测标记的标准位置信息在所述第一方向上的坐标值，dRotyn_0为0度下的拟合残差；
根据所述第二实际位置信息和所述预设对准量测标记的标准位置信息，确定所述基底以所述180度水平吸附在所述基底吸附台上时测量栅格的第二栅格旋转度，包括：
根据所述对准量测标记对的第二实际位置信息及标准位置信息，计算所述对准量测标记对的第二旋转量，任一所述第二旋转量Rotyn_180满足：Rotyn_180＝(pos_yj_180-pos_yi_180)/(-xj+xi)，pos_yi_180为180度下所述对准量测标记对中第一对准量测标记的第一实际位置信息在所述第一方向上的坐标值，pos_yj_180为180度下所述对准量测标记对中第二对准量测标记的第一实际位置信息在所述第一方向上的坐标值；
根据多个不同对准量测标记对的第二旋转量及标准位置信息，线性拟合计算出所述第二栅格旋转度，其中，线性拟合公式满足：Rotyn_180＝K180×(-yi-yj)/2+dRotyn_180，K180为所述第二栅格旋转度，dRotyn_180为180度下的拟合残差；
相应的，根据所述第一栅格旋转度和所述第二栅格旋转度计算所述位置测量系统的所述第二方向的栅格旋转度误差K_ws_z满足以下公式：
K_ws_z＝(K0-K180)/2。


5.根据权利要求2所述的栅格误差的测量方法，其特征在于，所述预设对准量测标记包括在所述第一方向上的至少一行所述对准量测标记以及在所述第二方向上的至少一列所述对准量测标记，所述第一角度为0度，所述第二角度为90度；
根据所述第一实际位置信息、所述第二实际位置信息和预先设定的各个所述对准量测标记的标准位置信息计算所述位置测量系统的栅格误差，包括：
拟合计算所述基底以所述0度水平吸附在所述基底吸附台上时测量栅格的第一非正交性误差Orth_0：
pos_xm_0＝Tx_0+xm×Sx_0-ym×Rzy_0+Res_xm_0；
pos_ym_0＝Ty_0+ym×Sy_0+xm×Rzx_0+Res_ym_0；
Orth_0＝Rzy_0-Rzx_0；
其中，pos_xm_0为0度下所述预设对准量测标记中任一对准量测标记的第一实际位置信息在所述第二方向上的坐标值，pos_ym_0为0度下所述任一对准量测标记的第一实际位置信息在所述第一方向上的坐标值，xm为所述任一对准量测标记的标准位置信息在所述第二方向上的坐标值，ym为所述任一对准量测标记的标准位置信息在所述第一方向上的坐标值，Tx_0为0度下所述对准量测标记整体在所述第一方向上的平移，Ty_0为0度下所述对准量测标记整体在所述第二方向上的平移；Sx_0为0度下在所述第一方向上的缩放倍率，Sy_0为0度下在所述第二方向上的缩放倍率；Rzx_0表示0度下绕平行于所述第一方向的坐标轴的旋转，Rzy_0表示0度下绕平行于所述第二方向的坐标轴的旋转；Res_xm_0为0度下所述任一对准量测标记在所述第一方向上的位置残差，Res_ym_0为0度下所述任一对准量测标记在所述第二方向上的位置残差；
拟合计算所述基底以所述90度水平吸附在所述基底吸附台上时测量栅格的第二非正交性误差Orth_90：
pos_xm_90＝Tx_90+xm×Sx_90-ym×Rzy_90+Res_xm_90；
pos_ym_90＝Ty_90+ym×Sy_90+xm×Rzx_90+Res_ym_90；
Orth_90＝Rzy_90-Rzx_90；
其中，pos_xm_90为90度下所述任一对准量测标记的第二实际位置信息在所述第二方向上的坐标值，pos_ym_90为90度下所述任一对准量测标记的第二实际位置信息在所述第一方向上的坐标值，Tx_90为90度下所述对准量测标记整体在所述第一方向上的平移，Ty_90为90度下所述对准量测标记整体在所述第二方向上的平移；Sx_90为90度下在所述第一方向上的缩放倍率，Sy_90为90度下在所述第二方向上的缩放倍率；Rzx_90表示90度下绕平行于所述第一方向的坐标轴的旋转，Rzy_90表示90度下绕平行于所述第二方向的坐标轴的旋转；Res_xm_90为90度下所述任一对准量测标记在所述第一方向上的位置残差，Res_ym_90为90度下所述任一对准量测标记在所述第二方向上的位置残差；
根据所述第一非正交性误差和所述第二非正交性误差计算所述位置测量系统的栅格非正交性误差Orth_ws：
Orth_ws＝(Orth_0+Orth_90)/2。


6.根据权利要求2所述的栅格误差的测量方法，其特征在于，所述预设对准量测标记包括在所述第二方向上的至少一列所述对准量测标记，所述第一角度为0度，所述第二角度为180度；
根据所述第一实际位置信息、所述第二实际位置信息和预先设定的各个所述对准量测标记的标准位置信息计算所述位置测量系统的栅格误差，包括：
拟合计算所述基底以所述0度水平吸附在所述基底吸附台上时测量栅格的第一平移误差Res_xp_0：pos_xp_0＝Tx_0+xp×Sx_0-yp×Rzy_0+Res_xp_0；其中，pos_xp_0为0度下所述预设对准量测标记中任一对准量测标记的第一实际位置信息在所述第二方向上的坐标值，xp为所述任一对准量测标记的标准位置信息在所述第二方向上的坐标值，yp为所述任一对准量测标记的标准位置信息在所述第一方向上的坐标值，Tx_0为0度下所述对准量测标记整体在所述第一方向上的平移，Sx_0为0度下在所述第一方向上的缩放倍率，Rzy_0表示0度下绕平行于所述第二方向的坐标轴的旋转；
拟合计算所述基底以所述180度水平吸附在所述基底吸附台上时测量栅格的第二平移误差Res_xp_180：
pos_xp_180＝Tx_180+xp×Sx_180-yp×Rzy_180+Res_xp_180；其中，pos_xp_180为180度下所述任一对准量测标记的第二实际位置信息在所述第二方向上的坐标值，Tx_180为180度下所述对准量测标记整体在所述第一方向上的平移，Sx_180为180度下在所述第一方向上的缩放倍率，Rzy_180表示180度下绕平行于所述第二方向的坐标轴的旋转；
根据所述第一平移误差和所述第二平移误差计算所述位置测量系统相对于所述任一对准量测标记的所述第一方向的栅格平移误差Res_xp_ps：
Res_xp_ps＝(Res_xp_0+Res_xp_180)/2。


7.根据权利要求1-6任一所述的栅格误差的测量方法，其特征在于，所述对准量测标记的图形为中心对称图形。


8.根据权利要求1-6任一所述的栅格误差的测量方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋涛，徐兵，李煜芝，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31