專利名稱：用于光刻設(shè)備的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)及對準(zhǔn)信號處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路制造裝備領(lǐng)域，尤其涉及一種用于光刻設(shè)備的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)及對準(zhǔn)信號處理方法。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種應(yīng)用于集成電路制造的裝備，利用該裝備包括但不限于集成電路制造光刻裝置、液晶面板光刻裝置、光掩?？逃⊙b置、MEMS(微電子機械系統(tǒng))/MOMS(微光機系統(tǒng))光刻裝置、先進封裝光刻裝置、印刷電路板光刻裝置及印刷電路板加工裝置等。
在集成電路IC或其它微型器件的制造過程中，通過光刻裝置將具有不同掩模圖案的多層掩模在精確對準(zhǔn)下依次成像在涂覆有光刻膠的硅片上，例如半導(dǎo)體硅片或LCD 板。光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其主要功能是在套刻曝光前實現(xiàn)掩模-硅片對準(zhǔn)，以滿足套刻精度的要求。
目前，光刻設(shè)備大多所采用的對準(zhǔn)裝置為光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)，如附圖1所示，該光柵對準(zhǔn)裝置包括用于提供曝光光束的照明系統(tǒng)1 ；用于支承掩模版3的掩模臺4，掩模版3上有掩模圖案和用于掩模對準(zhǔn)的周期性結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)光柵標(biāo)記2 ；用于將掩模版3上的掩模圖案投影到硅片6上的投影光學(xué)系統(tǒng)5 ；用于支撐硅片6的基底臺8，基底臺8上有刻有對準(zhǔn)光柵標(biāo)記10 ；用于驅(qū)動基底臺χ和y向直線往復(fù)移動的運動臺9，運動臺9由伺服運動控制系統(tǒng) 11和測量系統(tǒng)1 和IFy采集與控制；用于提供硅片對準(zhǔn)照明的照明系統(tǒng)12，硅片對準(zhǔn)照明光束用于投射到硅片光柵標(biāo)記7或基底臺光柵標(biāo)記10上；用于對準(zhǔn)光信號的采集與處理模塊301 ；用于位置數(shù)據(jù)的采集與處理模塊303 ；基于對準(zhǔn)光強信號和位置數(shù)據(jù)，確定對準(zhǔn)位置的對準(zhǔn)信號處理模塊302。對準(zhǔn)光信號的采集與處理模塊301，位置數(shù)據(jù)的采集與處理模塊303、對準(zhǔn)信號處理模塊302、時序同步控制器，構(gòu)成硅片對準(zhǔn)采集與處理系統(tǒng)300。
對準(zhǔn)掃描過程中，對準(zhǔn)照明系統(tǒng)12提供的多個分立波長照明光束，經(jīng)傳輸光纖照射到硅片光柵標(biāo)記7或基底臺光柵標(biāo)記10上，發(fā)生衍射，衍射光攜帶有關(guān)于對準(zhǔn)光柵標(biāo)記的結(jié)構(gòu)信息，經(jīng)對準(zhǔn)光學(xué)成像系統(tǒng)(圖中未示出)，在參考光柵前表面上形成明暗相間的周期性光斑條紋。隨著運動臺的勻速直線移動，帶動硅片光柵標(biāo)記7和基底臺光柵標(biāo)記10 一起做勻速運動，周期性光斑條紋將勻速掃過參考光柵，對準(zhǔn)光信號的采集與處理模塊301 將探測到具有恒定周期的正弦形式的信號曲線，結(jié)合位置數(shù)據(jù)的采集與處理303，經(jīng)對準(zhǔn)信號處理模塊302，可獲得隨位置做正弦形式變化的光強曲線，從而確定對準(zhǔn)位置。由于對準(zhǔn)光學(xué)信號的強度微弱、波動大，容易受工作環(huán)境干擾等特點，在對準(zhǔn)信號采集的過程中，為了提高信號的穩(wěn)定性與抗干擾能力，通常采用光電信號的調(diào)制與解調(diào)技術(shù)。在對準(zhǔn)照明光束端進行相位調(diào)制，以獲得包含對準(zhǔn)信息的高頻載波信號；在對準(zhǔn)信號的采集端進行相位解調(diào)，引入?yún)⒖夹盘栕鳛榻庹{(diào)信號，解調(diào)高頻載波信號，提取包含其中的低頻對準(zhǔn)信號。在對信號放大的過程中，可以獲得一個表示放大率的電壓信號，同時該信號也間接反映了輸入光強信號強度(以下簡稱SS信號)，該信號被看作是反映標(biāo)記質(zhì)量和硅片反射率的特征參數(shù)，是對準(zhǔn)過程中需要考慮的重要參數(shù)。
現(xiàn)有技術(shù)中的文獻1《微光信號探測對準(zhǔn)技術(shù)》(作者楊興平、程建瑞，電子工業(yè)專用設(shè)備，2006，140 7 12)中公開了一種光刻對準(zhǔn)信號的增益控制機制和信號采集與擬合過程。在實現(xiàn)這種增益控制機制的裝置中，用積分器的輸出的SS信號控制可變增益放大器，形成一個閉環(huán)的自動增益控制回路。其中SS信號反映了輸入光強信號在該裝置中的放大率，也間接反映了輸入光強信號的信號強度。SS信號由積分器產(chǎn)生，在標(biāo)記掃描和光強數(shù)據(jù)采集的過程中，由于漏電流、噪聲、干擾等因素的影響可能使SS信號發(fā)生漂移。而SS信號變化將改變對準(zhǔn)信號在這種增益控制裝置中的放大率，使數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差。由于光柵掃描過程也會使輸入光強發(fā)生變化，所以僅從采樣數(shù)據(jù)上難以判斷造成采樣數(shù)據(jù)波動的原因， 但這種波動影響了擬合結(jié)果。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)及使用該系統(tǒng)的對準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理方法，通過該系統(tǒng)實現(xiàn)對準(zhǔn)信號采集與校準(zhǔn)，提高數(shù)據(jù)采集精度，從而進一步提高數(shù)據(jù)擬合精度。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種用于光刻設(shè)備的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)，包括光信號解調(diào)器，用于將調(diào)制光強信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并輸出SS信號；所述電壓信號經(jīng)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器后進入數(shù)據(jù)處理單元；所述SS信號經(jīng)第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器后進入數(shù)據(jù)處理單元；所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述SS信號校準(zhǔn)所述電壓信號；還包括一時序控制器用于控制所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使所述電壓信號與所述SS信號同步采樣。
其中，該電壓信號與該SS信號存在一一對應(yīng)關(guān)系。該對應(yīng)關(guān)系表示為=GAINmgn = f (Vss)，其中GAINmgn表示該電壓信號在該光信號解調(diào)器中的放大率，f (Vss)表示SS信號的電壓變化量。該對應(yīng)關(guān)系可以進一步表示為
二O = &ss,-VssM ^GAINMgn =’其中 Vss i 和 Vss 2 分別表示兩Align,2個不同的增益控制信號，GAINAligna和GAmmgn,2分別表示在Vss,i和Vss,2條件下的電壓信號增益值。
該數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)該SS信號校準(zhǔn)該電壓信號時，根據(jù)SS信號電壓差值，計算出電壓信號的增益差值，并根據(jù)增益差值，逐一校準(zhǔn)每一個對準(zhǔn)信號數(shù)據(jù)。
該SS信號校準(zhǔn)該電壓信號的公式表示為VAlign, ,,C = VAlign, i X f (Vss,「vss, i)， i e (2. . N),
其中VAlign, i.c i e (1. . N)表示經(jīng)校準(zhǔn)后的電壓信號的采樣數(shù)據(jù)；VAlign, i和Vss, i， i e (1.. N)表示一次對準(zhǔn)掃描采樣N組數(shù)據(jù)中的每一組數(shù)據(jù)；VssilS第一組采樣的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明同時提供一種用于光刻設(shè)備的對準(zhǔn)信號處理方法，包括將調(diào)制光強信號經(jīng)光信號解調(diào)器轉(zhuǎn)換為電壓信號，并輸出SS信號；該電壓信號經(jīng)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器后進入數(shù)據(jù)處理單元；該SS信號經(jīng)第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器后進入數(shù)據(jù)處理單元；利用一時序控制器用于控制該第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使該電壓信號與該SS信號同步采樣；該數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)該SS信號校準(zhǔn)該電壓信號。
該電壓信號與該SS信號存在一一對應(yīng)關(guān)系。該對應(yīng)關(guān)系表示為GAmmgn = f (Vss)，其中GAINmgn表示該電壓信號在該光信號解調(diào)器中的放大率，f (Vss)表示SS信號的電壓變化量。該對應(yīng)關(guān)系進一步表示為
=O =AVss, -Vssa) - MMINjmgn =/(Δ&),Align,!
其中Vss,i和Vss,2分別表示兩個不同的增益控制信號，GAINAligna和GAmmgn,2分別表示在Vss,i和Vss,2條件下的電壓信號增益值。
該數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)該SS信號校準(zhǔn)該電壓信號時，根據(jù)SS信號電壓差值，計算出電壓信號的增益差值，并根據(jù)增益差值，逐一校準(zhǔn)每一個對準(zhǔn)信號數(shù)據(jù)。
該SS信號校準(zhǔn)該電壓信號的公式表示為VAlign, ijC = VAlign, i X f (Vss,「Vss, i)， i e (2.. N),
其中VAlign, i, c，i e (1.. N)表示經(jīng)校準(zhǔn)后的電壓信號的采樣數(shù)據(jù)；VAlign,,和Vss, i， i e (1.. N)表示一次對準(zhǔn)掃描采樣N組數(shù)據(jù)中的每一組數(shù)據(jù)；VssilS第一組采樣的數(shù)據(jù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所提供的用于光刻設(shè)備的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)及對準(zhǔn)信號處理方法，消除了在對準(zhǔn)信號采集過程中由于漏電流、噪聲或其它形式的干擾造成的SS 信號變化對對準(zhǔn)信號的影響，提高了采集數(shù)據(jù)精度，從而進一步提高數(shù)據(jù)擬合精度。


關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進一步的了解。
圖1是現(xiàn)有光刻設(shè)備中的對準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是硅片對準(zhǔn)信號產(chǎn)生過程示意圖3是本發(fā)明所涉及的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖4是SS信號電壓理想值曲線的示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施例。
為了實現(xiàn)較高的數(shù)據(jù)擬合精度，本發(fā)明提供了一種用于對準(zhǔn)的信號采集與處理系統(tǒng)，包括光信號解調(diào)器，用于將調(diào)制光強信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并輸出SS信號，表示電壓與光強的轉(zhuǎn)換關(guān)系；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；時序控制器，用于提供該光強的電壓信號采樣與SS信號采樣的同步觸發(fā)信號；數(shù)據(jù)處理器，采集該電壓信號和SS信號，并根據(jù)SS信號校準(zhǔn)該電壓信號。
圖2中示出了硅片對準(zhǔn)信號產(chǎn)生過程示意圖。在圖2中，305為經(jīng)對準(zhǔn)信號調(diào)制器 (圖中未示出)調(diào)制后的照明光束照射到對準(zhǔn)標(biāo)記上，經(jīng)成像模塊產(chǎn)生的周期性光斑條紋。 在對準(zhǔn)掃描過程中，該周期性光斑條紋隨工件臺的運動而勻速掃過參考光柵306，經(jīng)探測光纖307傳輸?shù)焦怆妭鞲衅魃?，獲得光強信號曲線308。
圖3中示出了對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)主要包括光信號解調(diào)器311，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器312、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器314，時序控制器313，數(shù)據(jù)處理器315， 目的即為解調(diào)與采集光強曲線308，并獲取輸入光強曲線的光強值和增益值。時序控制器 313用于控制第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器312及第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器314的采樣時間，以保證采樣到的對準(zhǔn)信號和SS信號產(chǎn)生于同一時刻。
圖4中示出了 SS信號電壓理想值曲線321及SS信號受漏電流、噪聲等因素影響發(fā)生漂移后的變化曲線322。由于SS信號隨時間漂移，使得由光信號解調(diào)器311輸出的對準(zhǔn)電壓信號曲線323的幅值發(fā)生變化。
數(shù)據(jù)處理器315所需處理的對準(zhǔn)信號和SS信號都是一一對應(yīng)的，SS信號與對準(zhǔn)信號的放大率關(guān)系可表示為
GAmmgn= f (Vss)，
其中GAINmgn表示對準(zhǔn)信號在光信號解調(diào)器311中的放大率。
可以看出，SS信號的電壓變化量將引起對準(zhǔn)信號電壓變化，兩者之間滿足特定的函數(shù)關(guān)系，該函數(shù)關(guān)系與光信號解調(diào)器的參數(shù)有關(guān)，對于某一特定的光信號解調(diào)器來說，該函數(shù)將保持不變。
為了達到更高的擬合精度，用于擬合的對準(zhǔn)信號采樣數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)處于相同的增益水平。
Vssa和Vss,2分別表示兩個不同的增益控制信號，GAmmgna和GAINmgn,2分別表示在Vssa和Vss,2條件下的對準(zhǔn)信號增益值，則可進一步可以推出
權(quán)利要求
1.一種用于光刻設(shè)備的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)，包括光信號解調(diào)器，用于將調(diào)制光強信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并輸出SS信號； 所述電壓信號經(jīng)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器后進入下述數(shù)據(jù)處理單元； 所述SS信號經(jīng)第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器后進入下述數(shù)據(jù)處理單元； 數(shù)據(jù)處理單元，用于根據(jù)所述SS信號校準(zhǔn)所述電壓信號；其特征在于，還包括一時序控制器，用于控制所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 使所述電壓信號與所述SS信號同步采樣。
2.如權(quán)利要求1所述的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓信號與所述SS信號存在一一對應(yīng)關(guān)系。
3.如權(quán)利要求2所述的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述對應(yīng)關(guān)系表示為 GAmmgn = f (Vss)，其中GAmmgn表示所述電壓信號在所述光信號解調(diào)器中的放大率，f (Vss) 表示所述SS信號的電壓變化量。
4.如權(quán)利要求3所述的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述對應(yīng)關(guān)系進一步表示為
5.如權(quán)利要求4所述的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述 SS信號校準(zhǔn)所述電壓信號時，根據(jù)SS信號電壓差值，計算出電壓信號的增益差值，并根據(jù)所述增益差值，逐一校準(zhǔn)每一個對準(zhǔn)信號數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述SS信號校準(zhǔn)所述電壓信號的公式表示為 Align,^ = VmgniiXf (Vs^-Hi e (2.. N),其中Vmgn^c，i e (1..N)表示經(jīng)校準(zhǔn)后的電壓信號的采樣數(shù)據(jù)；Vmgmi和Vss, ρ i e (1.. N)表示一次對準(zhǔn)掃描采樣N組數(shù)據(jù)中的每一組數(shù)據(jù)；VssilS第一組采樣的數(shù)據(jù)。
7.用于光刻設(shè)備的對準(zhǔn)信號處理方法，包括將調(diào)制光強信號經(jīng)光信號解調(diào)器轉(zhuǎn)換為電壓信號，并輸出SS信號；所述電壓信號經(jīng)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器后進入數(shù)據(jù)處理單元；所述SS 信號經(jīng)第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器后進入數(shù)據(jù)處理單元；利用一時序控制器用于控制所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使所述電壓信號與所述SS信號同步采樣；所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述SS信號校準(zhǔn)所述電壓信號。
8.如權(quán)利要求7所述的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓信號與所述SS信號存在一一對應(yīng)關(guān)系。
9.如權(quán)利要求8所述的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述對應(yīng)關(guān)系表示為 GAmmgn = f (Vss)，其中GAINmgn表示所述電壓信號在所述光信號解調(diào)器中的放大率，f (Vss) 表示所述SS信號的電壓變化量。
10.如權(quán)利要求9所述的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述對應(yīng)關(guān)系進一步表示為
11.如權(quán)利要求10所述的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述SS信號校準(zhǔn)所述電壓信號時，根據(jù)SS信號電壓差值，計算出電壓信號的增益差值，并根據(jù)增益差值，逐一校準(zhǔn)每一個對準(zhǔn)信號數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求7所述的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)，其特征在于，所述SS信號校準(zhǔn)所述電壓信號的公式表示為=Vmg^c = Vmgl^i X MVssa-VssJ，i e (2. . N),其中Vmgn^c，i e (1..N)表示經(jīng)校準(zhǔn)后的電壓信號的采樣數(shù)據(jù)；Vmgmi和Vss, ρ i e (1.. N)表示一次對準(zhǔn)掃描采樣N組數(shù)據(jù)中的每一組數(shù)據(jù)；VssilS第一組采樣的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于光刻設(shè)備的對準(zhǔn)信號處理系統(tǒng)，包括光信號解調(diào)器，用于將調(diào)制光強信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并輸出SS信號；電壓信號經(jīng)第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器后進入數(shù)據(jù)處理單元；SS信號經(jīng)第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器后進入數(shù)據(jù)處理單元；數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述SS信號校準(zhǔn)所述電壓信號；還包括一時序控制器用于控制所述第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器和第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使所述電壓信號與所述SS信號同步采樣。本發(fā)明同時提供一種用于光刻設(shè)備的對準(zhǔn)信號處理方法。
文檔編號G03F7/20GK102540780SQ20101061905
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者唐文力, 王海江, 程鵬, 陳振飛, 韋學(xué)志 申請人:上海微電子裝備有限公司