本发明专利技术公开了一种非接触式缝隙测量装置和方法。该测量方法用于精确测量上部被测物体下表面与下部被测物体上表面所形成缝隙的三自由度参数。测量传感器以不共线三点的形式安装于上部被测物体，其测量方向均与上部被测物体下表面垂直，调整传感器的测量零点位置，使其均与上部被测物体下表面重合。测得三个上部被测物体下表面的激光出射点与下部被测物体上表面对应激光反射点之间的距离，经算法处理可得出上部被测物体下表面与下部被测物体上表面之间的三自由度参数。此测量方法既可用于浸没式光刻中对安装在运动平台上的浸没单元进行位姿测量调整，也可用于一般三自由度空间位姿测量的场合,对于狭小缝隙参数精确测量的场合尤为适用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种几何量测量装置和方法，尤其涉及。
技术介绍
光刻工业中狭小缝隙很常见，但却非常重要，例如浸没式光刻中的介于浸没单元和硅片之间的液体缝隙；压印光 刻中介于掩膜版和硅片之间的气体缝隙。此类缝隙通常由具有非圆周对称特性的的上部被测物体下表面和硅片上表面形成。这些缝隙的质量与曝光图案的质量密切相关。在浸没式光刻设备进行曝光时，浸没单元将安装于硅片上方，并在承片台带动硅片进行扫描的过程中维持浸没流场。为了保证曝光质量，必须要保证浸没流场的均一稳定。浸没单元正常工作时需要控制浸没单元下表面与硅片上表面的距离，并保持平行或在一定角度范围内，因此需要有一个装置和方法对该缝隙进行测量，提供测量信息用于对浸没单元的空间姿态和位置进行自动调节。在该缝隙测量中，主要检测硅片上部被测物体的空间位姿，而根据三点确定一个平面的原理，至少需要不共线的三个点数据被测得，以用于确定上部被测物体与下部被测物体之间缝隙的三自由度参数。因此，必须具备紧凑的、三自由度的、精确的缝隙测量系统，此系统至少需要满足三自由度测量的需求，包括两个角度自由度和一个位移自由度，同时需要满足缝隙测量的精确性和快速性的要求。现有的缝隙测量方法也可以完成这个功能，但存在以下问题(I)现有测量狭缝的方法主要关注缝隙高度的测量和调整，却很少关注和测量缝隙的倾斜角和相对转角。这些缝隙测量方法无法给3自由度调节机构控制模块提供足够的参数，快速精确地调节上部被测物体的位置和姿态非常困难。(2)接触式缝隙测量方式易对产品表面易产生磨损和损坏，再现性也不高。(3)非接触式缝隙测量方法如电容法是利用绝缘电极(电容极板)与待测金属端而形成的电容进行测量的，间隙的变化导致测量电容的变化，再将电容变化量通过检测电路和调理电路转换成易于检测和分析的电压或电流信号。电容法广泛应用于位移、振动、角度、加速度等机械量的精密测量，具有结构简单、体积小、分辨率高、动态响应好等特点。但其输出阻抗高，负载能力差；寄生电容影响大，使得仪器工作很不稳定，影响测量精度；更为紧要的是电容法只能对某一平面区域进行测量，而无法获得点数据。为满足光刻系统对于高工业产量和光刻质量的要求，缝隙测量须做到精确、快速。
技术实现思路
为了克服
技术介绍
中缝隙测量装置和方法的不足，本专利技术的目的在于提供，可用于浸没式光刻中对安装在运动平台上的浸没单元与硅片之间的缝隙进行测量的、精确、再现性高、响应快速的缝隙测量装置和方法。本专利技术同样适用于一般狭小缝隙测量场合。本专利技术采用的技术方案是一、一种非接触式缝隙测量装置，所述测量装置包括至少三个非接触式位移传感器和分析处理单元；三个非接触式位移传感器以不共线的三点形式分别安装于上部被测物体，其非接.触式测量方向均与上部被测物体下表面垂直，三个非接触式位移传感器的测量零点均与上部被测物体下表面重合，上部被测物体下表面相对于下部被测物体上表面平行或存在角度。二、一种非接触式缝隙测量方法，所述测量方法的测量步骤如下I)将三个非接触式位移传感器以不共线的三点形式分别安装于上部被测物体，其非接触式测量方向均与上部被测物体下表面垂直；2)三个非接触式位移传感器安装与上部被测物体之后，将上部被测物体放在下部被测物体上，使上部被测物体下表面与下部被测物体上表面重合，将三个非接触式位移传感器同步置零，使其三个测量零点均与上部被测物体下表面重合；3)置零后，根据需要将上部被测物体固定，确定上部被测物体相对于下部被测物体的位姿关系，接着三个非接触式位移传感器同时进行上部被测物体下表面与下部被测物体上表面的相对空间位姿测量,上部被测物体下表面的激光出射点与下部被测物体上表面对应激光反射点之间的距离被测得，分别记为第一测量距离、第二测量距离、第三测量距离，此测量方向与上部被测物体下表面垂直；4)由测得的第一测量距离、第二测量距离、第三测量距离经分析处理单元得出缝隙三自由度参数，分别为上部被测物体下表面与自身轴线的交点到下部被测物体上表面的垂直距离，下部被测物体上表面和上部被测物体下表面的倾斜角，上部被测物体绕自身轴线的转角。具体分析处理过程如下以下部被测上表面为基准面OXY建立基坐标系0-ΧΥΖ，以上部物体下表面为基准面OUV建立动坐标系O-UVW,当动坐标系的原点位于基坐标OZ轴上并在平面OXY上方时,可分别用d，β，Y三个参数描述OXY平面与ouv平面之间的空间位姿关系。对于任意安装的激光发射点，Θ' 2和0' 3为两相邻激光位移传感器的实际安装夹角，r,为第i个激光位移传感器的实际安装半径。在O-Uvw动坐标系中的坐标可表示为LriCos Θ j I^iSinei O I]τ，激光沿OZ轴反方向发射，其中I^I = F<$2 = y 十參^- Y + §2 + fI 基准面OXY上的激光反射点在O-UVW动坐标系中的坐标为P ' = LriCos Θ ^I^iSinei -Li 1]τ，其中Li为所测得的发射点和反射点之间的距离。动坐标系O-Uvw可以通过基坐标系O-XYZ的平移及绕轴旋转得到。这三个参数在空间坐标变换中的具体过程及定义如下初始位置时,动坐标系o-uvw与基坐标系O-XYZ完全重合。动坐标系o-uvw绕基坐标系OZ轴转过Y ,其值在(_π，Ji )范围内；动坐标系o-uvw沿基坐标系OZ轴平移d,其值大于O ;动坐标系o-uvw绕基坐标系OY轴转过β，其值在(0，π /2)范围内；因此激光的反射点P在O-XYZ坐标系下的坐标可通过如下变换获得权利要求1.一种非接触式缝隙测量装置，其特征在于包括至少三个非接触式位移传感器(2)和分析处理单元(4)； 三个非接触式位移传感器(2)以不共线的三点形式分别安装于上部被测物体(3)，其非接触式测量方向均与上部被测物体下表面(3A)垂直，三个非接触式位移传感器(2)的测量零点均与上部被测物体下表面(3A)重合，上部被测物体下表面(3A)相对于下部被测物体上表面(IA)平行或存在角度。2.根据权利要求I所述装置的一种非接触式缝隙测量方法，其特征在于，该方法的测量步骤如下 1)将三个非接触式位移传感器(2A、2B、2C)以不共线的三点形式分别安装于上部被测物体(3)上，其非接触式测量方向均与上部被测物体下表面(3A)垂直； 2)三个非接触式位移传感器(2)安装与上部被测物体(3)之后，将上部被测物体(3)放在下部被测物体(I)上，使上部被测物体下表面(3A)与下部被测物体上表面(IA)重合，将三个非接触式位移传感器(2)同步置零，使其三个测量零点均与上部被测物体下表面(3A)重合； 3)置零后，根据需要将上部被测物体(3)固定，确定上部被测物体(3)相对于下部被测物体(I)的位姿关系，接着三个非接触式位移传感器(2)同时进行上部被测物体下表面(3A)与下部被测物体上表面(IA)的相对空间位姿测量，上部被测物体下表面(3A)的激光出射点与下部被测物体上表面(IA)对应激光反射点之间的距离被测得，分别记为第一测量距离(U)、第二测量距离(L2)、第三测量距离(L3),此测量方向与上部被测物体下表面(3A)垂直； 4)由测得的第一测量距离(U)、第二测量距离(L2)、第三测量距离(L3)经分析处理单元(4)得出缝隙三自由度参本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非接触式缝隙测量装置，其特征在于：包括至少三个非接触式位移传感器(2)？和分析处理单元(4)；三个非接触式位移传感器(2)？以不共线的三点形式分别安装于上部被测物体(3)，其非接触式测量方向均与上部被测物体下表面(3A)垂直，三个非接触式位移传感器(2)的测量零点均与上部被测物体下表面(3A)重合，上部被测物体下表面(3A)相对于下部被测物体上表面(1A)平行或存在角度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：傅新，邵杰杰，陈文昱，施丽青，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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