随着科学技术的发展,以及生产工艺的不断提高,应用在集成电路、精密制造、仪器仪表等行业生产中所需要的测量精度等级不断提高。因此需要进行微小尺寸几何特征的参数测量。目前应用于微观几何关键尺寸校准的方法存在价格昂贵、检测速度慢、检测环境要求高、安装过程复杂等问题。因此,本文提出研制反射式样板刻线轮廓自动检测装置。本装置结合激光自聚焦技术和CCD显微视觉图像处理技术提出针对边缘关键尺寸提取的检测方案。本文研究的主要内容包括以下几个方面:(1)设计并搭建了实验台。为了验证实验台的测量精度与重复性,使用台阶规对实验仪器进行标定。对台阶规各标准台阶差值进行校准,将实验仪器提取的信号进行数据处理,然后将得到边缘差值与标准值进行比较,验证实验台的精度。同时对台阶规表面进行重复扫描,得到每个点多次测量的位置信息,计算实验台的重复性。(2)实验台使用串口通信技术与计算机相连,软件实时对串口进行扫描并设置校验信息进行串口通信。系统实现两个单轴位移台的绝对位移和相对位移控制,同时增加等间距运动定时运动等功能。由于本系统对位移台回馈的位置精度信息要求较高,并且因为人为安装光栅发生形变,从而导致位移台返回的位置信息与真实值有一定的偏差,因此要通过位移台补偿使其达到所需的精度。补偿工作需先使用激光干涉仪测量位移台每个位置的真实值,然后对位移台各个位置进行差值补偿,最后使得位移台的位置精度达到实验系统的要求。(3)实现基于激光自聚焦技术和CCD显微图像处理技术的软件设计,通过串口通信技术对激光自聚焦传感器进行串口命令实时读取,得到每个位置的高度信息,同时读取二轴位移台光栅的位置信息,结合CCD图像中的微观边缘尺寸信息,最终得到准确的微观关键尺寸信息,完成微观几何结构尺寸的校准工作。