[发明专利]硅片对准信号采集与处理系统及使用该系统的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路光刻生产设备中的一种对准技术处理方法，尤其涉及硅片对准信号的处理方法。

背景技术

在集成电路IC或其它微型器件的制造过程中，通过光刻装置，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准下依次成像在涂覆有光刻胶的硅片上，例如半导体硅片或LCD板。光刻装置的对准系统，其主要功能是在套刻曝光前实现掩模-硅片对准，以满足套刻精度的要求。目前，光刻设备大多所采用的对准方式为光栅对准。光栅对准是指均匀照明光束照射在光栅对准标记上发生衍射，衍射后的出射光携带有关于对准标记结构的全部信息。高级衍射光以大角度从相位对准光栅上散开，通过空间滤波器滤掉零级光后，采集衍射光±1级衍射光，或者随着CD要求的提高，同时采集多级衍射光(包括高级)在像平面干涉成像，经光电探测器和信号处理，确定对准中心位置。

中国专利200510030807.0公开了一种基于线性模型的硅片信号处理方法，该发明提出了一种基于线性模型的硅片信号处理方法，并同时采用实时信号处理方法，以实现快速、精确地获取信号的暗电流、振幅和相位。然而，在对准信号振幅波动较大的情况，采用线性信号拟合模型将难以准确地描述采样信号，导致对准精度的降低。文献1(微光信号探测对准技术，杨兴平，程建瑞，电子工业专用设备，2006，140：7～12)公开了一种光刻装置中的微光信号探测对准技术，该技术在信号的采集与拟合过程，采用高阶非线性拟合模型，通过迭代求解算法，获得高对准精度。对准采样信号处理的过程中，非线性拟合模型的采用能够具有更广泛的适用性，对于振幅波动较大的采样信号，也能获得高的对准精度，但求解过程需通过迭代的方法，增加了计算时间，降低了系统的实时性和对准效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅片对准信号的处理方法，能够实现硅片对准信号实时采集与处理，完成对准扫描过程中的定位，在保证对准精度的前提下，缩短计算时间，提高系统的实时性和对准效率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种硅片对准信号的处理方法，采用硅片对准信号采集与处理系统实现，所述硅片对准信号采集与处理系统包括：光解调器，用于将光强信号转换为电压信号；光强模数转换器，用于提供所述电压信号到数字信号的采样与输出；激光干涉仪，用于提供对准扫描过程工件台x、y向位移的测量；位置数据处理器，用于将所述工件台位移转换为基底台的位置采样坐标；时序控制器，用于提供所述光强采样与位置采样的同步触发信号；以及对准信号处理器，用于提供硅片对准信号的处理与拟合，确定对准位置；该对准信号处理方法采用高阶非线性信号拟合模型，利用分步拟合处理方法，首先获得采样信号的包络线参数，然后在此基础上获得采样信号的相位信息；其中，所述的高阶非线性信号拟合模型表示为：

其中，x为位置采样坐标，I(x)为由对应的光强信号转换而成的电压信号，a_i为直流分量包络线参数，b_i为幅值包络线参数，i＝0，1，2，…，n，k为采样信号的角频率，为采样信号的相位参数，n≥1为模型阶数。

该硅片对准信号的处理方法包括如下步骤：

(a)位置采样数据输入；

(b)光强采样数据输入；

(c)包络线拟合，用于获得采样信号的包络线参数，并拟合出上包络线f₁(x)和下包络线f₂(x)，其中：

f₁(x)＝(a₀+a₁x+…+a_nxⁿ)+(b₀+b₁x+…+b_nxⁿ)，

＝(a₀+b₀)+(a₁+b₁)x+…+(a_n+b_n)xⁿ    

f₂(x)＝(a₀+a₁x+…+a_nxⁿ)-(b₀+b₁x+…+b_mxⁿ)

＝(a₀-b₀)+(a₁-b₁)x+…+(a_n-b_n)xⁿ；