压印对正系统中标记图像几何畸变的校正

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1、第１５卷第３期光学精密工程Ｖｏｌ．１５Ｎｏ．３２００７年３月ＯｐｔｉｃｓａｎｄＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｒ．２００７文章编号１００４９２４Ｘ（２００７）０３０４２２０６压印对正系统中标记图像几何畸变的校正王权岱，段玉岗，丁玉成，关宏武，卢秉恒（西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西西安７１００４９）摘要：在综合分析了多种线性及非线性畸变后，建立了三次多项式图像系统畸变模型。采用基于控制点偏差目标函数最小优化法进行畸变模型的求解，并通过计算自标定偏差均方差与互标定偏差均方差对标定结果进行了评定。结果表

2、明，模型求解误差为０．２２μｍ，通过校正标记图像几何畸变引入的定位误差由２．５μｍ降低到０．２５μｍ，可实现压印对正系统中标记图像几何畸变的校正，实现精确定位。关键词：图像畸变；校正；对正；压印光刻中图分类号：ＴＰ３９１．４文献标识码：Ａ犕犪狉犽犻犿犪犵犲犵犲狅犿犲狋狉犻犮犱犻狊狋狅狉狋犻狅狀犮犪犾犻犫狉犪狋犻狅狀犻狀犪犾犻犵狀犿犲狀狋狊狔狊狋犲犿犳狅狉犿狌犾狋犻犾犲狏犲犾犻犿狆狉犻狀狋犾犻狋犺狅犵狉犪狆犺狔ＷＡＮＧＱｕａｎｄａｉ，ＤＵＡＮＹｕｇａｎｇ，ＤＩＮＧＹｕｃｈｅｎｇ，ＧＵＡＮＨｏｎｇｗｕ，ＬＵＢｉｎｇｈｅｎｇ（犛

3、狋犪狋犲犓犲狔犔犪犫狅狉犪狋狅狉狔犳狅狉犕犪狀狌犳犪犮狋狌狉犻狀犵犛狔狊狋犲犿狊犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犡犻’犪狀犑犻犪狅狋狅狀犵犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犡犻’犪狀７１００４９，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｃｕｂｉｃｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｖａｒｉｏｕｓｌｉｎｅａｒａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅａｌｉｇｎｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｖｉｄｅｏｉｍａｇｅｆｏｒｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｉｍｐｒｉｎｔｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ

4、ａｎｄａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｂａｓｅｄｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｐｏｉｎｔｓｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｍｏｄｅｌ．Ｂｙｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｅｒｒｏｒｏｂｊｅｃｔｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｎｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｔｈｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄｂｙｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｅｒｒｏｒ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆｉｔ

5、ｔｉｎｇｅｒｒｏｒｉｓ０．２２μｍ．Ｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｍｏｄｅｌ，ｔｈｅａｌｉｇｎｍｅｎｔｅｒｒｏｒｄｕｅｔｏｉｍａｇｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｉｎｔｈｅａｌｉｇｎｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｉｓｒｅｄｕｃｅｄｆｒｏｍ２．５μｍｔｏ０．２５μｍ，ｗｈｉｃｈｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｐｒｅｃｉｓｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｏｆａｌｉｇｎｍｅｎｔｍａｒｋｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｉｍａｇｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ；ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ；ａｌｉｇｎｍｅｎｔ；

6、ｉｍｐｒｉｎｔｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ［１］确对正的关键。在对正标记图像采集过程中，１引言由于受镜头畸变、ＣＣＤ和图像采集卡质量以及标记物面与ＣＣＤ光轴垂直度等因素的影响，采集到为了满足微器件分层压印制造层间精确对准的标记图像存在着几何畸变，畸变的存在直接影的需要，开发了一套基于视频图像原理的对正系响标记图像的几何位置精度。为了减小畸变引入统。在该系统中，对正标记的定位运算是实现精的对正误差，需要对图像畸变进行高精度的综合收稿日期：２００６１２１７；修订日期：２００７０１１２．基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．５０３０

7、５０２６）第３期王权岱，等：压印对正系统中标记图像几何畸变的校正４２３标定，并在对正过程中加以校正。２．２求解过程本文采用三次多项式模型，对系统图像畸变首先制作高精度标定网格板并置于显微镜头进行了实验研究，标定出了标记图像位于视场不下成像，然后选取控制点并用模板匹配识别的方同位置时的畸变值，并对畸变模型的求解精度和法提取控制点的实际坐标（狌，狏），根据图像中心校正精度进行了评价。畸变校正的实现，使对正网格节点的坐标和网格间距，推算出控制点的理精度进一步提高。想坐标（狓犾，狔犾）。将控制点理想坐标（狓犾，狔犾）和实际坐标（狌，狏）代入

8、式（１）、（２），以最小二乘原则２原理及算法确定畸变模型系数犪，犫，即使犔狀狀－犼（δ犻犼）最小，则需求ε＝∑狌犽－∑∑犪犻犼狌犽狏犽从数字图像处理的观点来看，对畸变图像进犽＝１犻＝０犼＝０犔狀狀－犼行校正实际上是对一幅退化图像的恢复