CN101614963B - 光刻机硅片对准信号的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光刻机硅片对准信号的处理方法,包括如下步骤:设定处理该光刻机硅片对准信号所采用的非线性模型;对该光刻机硅片进行对准扫描,获取位置采样数据和光强采样数据;对该位置采样数据和光强采样数据进行实时累加处理,获取累加系数;根据包含暗电流、正弦系数和余弦系数的线性模型确定该非线性模型的非线性参数初值;根据该累加系数和非线性参数获取该非线性模型的线性参数;根据该累加系数和该非线性模型的线性参数获取该非线性参数的迭代增量;根据该迭代增量更新该非线性模型的非线性参数;判断该迭代增量是否满足精度要求,从而确定该非线性模型的最终线性参数和最终非线性参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种光刻机硅片对准信号的处理方法。
背景技术
套刻精度是光刻机关键指标之一,为了实现较高的套刻精度,需要精确建立光刻机各坐标系之间的关系。离轴对准是照射在硅片标记上的偏振激光的反射光再经由衍射后形成的衍射标记和硅片的参考标记之间的对准,由于硅片标记附着在硅片或硅片台上,通过匀速移动工件台就可以形成对准标记与参考标记之间的对准扫描,通过对同步采样的光强及数据进行信号处理可得到精确的对准位置。
中国专利200510030807.0公开了一种基于线形模型的实时信号处理方法,其特点在于根据采样的时间间隔对最小二乘法的法方程里的系数矩阵进行逐步求解,在采样完全结束后只需对法方程进行求解即可得到拟合参数,从而确定对准位置。但在实际扫描过程产生的对准信号如图1所示,显然其并非线性,模型的误差会直接导致对准误差过大。
发明内容
为了解决现有技术的光刻机硅片对准信号的处理过程中对准误差大的技术问题,有必要提供一种对准误差大小的光刻机硅片对准信号的处理方法。
一种光刻机硅片对准信号的处理方法,包括如下步骤:设定处理该光刻机硅片对准信号所采用的非线性模型;对该光刻机硅片进行对准扫描,获取位置采样数据和光强采样数据;对该位置采样数据和光强采样数据进行实时累加处理,获取累加系数;根据包含暗电流、正弦系数和余弦系数的线性模型确定该非线性模型的非线性参数初值;根据该累加系数和非线性参数获取该非线性模型的线性参数;根据该累加系数和该非线性模型的线性参数获取该非线性参数的迭代增量;根据该迭代增量更新该非线性模型的非线性参数;判断该迭代增量是否满足精度要求,从而确定该非线性模型的最终线性参数和最终非线性参数。
本发明的一种优选方案,在设定处理该光刻机硅片对准信号所采用的非线性模型的步骤中,该非线性模型为其中,a0,a1Λan,b0,b1Λbn表示该非线性模型的线性参数,表示该非线性模型的非线性参数,n为自然数,k为系统设定值。
本发明的一种优选方案,对该位置采样数据和光强采样数据进行实时累加处理的步骤中,根据实时累加公式 获取该累加系数,其中,o,p,q,r均表示指数,S表示累加和,N表示总采样数,i表示采样序号,xi表示第i次采样的位置采样数据,Ii表示第i次采样的光强采样数据,k为常数。该累加系数为∑0000、∑1000、∑0100、∑0010、∑1100、∑1010、∑2000、∑2100、∑2010、∑0200、∑0020、∑0110、∑1200、∑1110、∑1020、∑2200、∑2110、∑2020、∑0001、∑1001、∑0101、∑0011、∑1101、∑1011。
本发明的一种优选方案,该包含暗电流、正弦系数和余弦系数的线性模型为I(x)=DC+Acos(kx)+Bsin(kx),其中,DC为暗电流,A为余弦系数,B为正弦系数,x为位置采样数据,I为光强采样数据,k为系统设定值。根据最小二乘法实时构建矩阵方程Ax=B中的信号矩阵A和B,其中,
N为采样总数,a、b、c、d、e为矩阵A的元素,λ、η为矩阵B的元素。该非线性模型的非线性参数初值
本发明的一种优选方案,根据该累加系数和非线性参数获取该非线性模型的线性参数的步骤中,根据最小二乘法构建矩阵方程Ry=D,其中,
a=∑0000,b=∑1000,c=c∑0100+s∑0010,d=c∑1100+s∑1010。
本发明的一种优选方案,根据该累加系数和该非线性模型的线性参数获取该非线性参数的迭代增量的步骤中,根据高斯-牛顿迭代法,获取该非线性参数的迭代增量其中,
本发明的一种优选方案,更新该非线性参数的步骤中,将该非线性参数的迭代增量与该非线性参数相加。若该迭代增量满足精度要求,则a0,a1,b0,b1为该非线性模型的最终线性参数、为该非线性模型的最终非线性参数。若该迭代增量不满足精度要求,则更新该非线性参数后,重新执行根据该累加系数和非线性参数获取该非线性模型的线性的步骤、根据该累加系数和该非线性模型的线性参数获取该非线性参数的迭代增量的步骤、以及根据该迭代增量更新该非线性模型的非线性参数的步骤。
附图说明
图1是现有技术的光刻机在硅片标记对准扫描过程中光强随位置变化的示意图。
图2是采用本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法的光刻机硅片对准系统的示意图。
图3是本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法中的硅片衍射标记示意图。
图4是本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法中的硅片参考标记示意图。
图5是本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法中的硅片衍射标记相对于参考标记的扫描示意图。
图6是本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
请参阅图2、采用本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法的光刻机硅片对准系统的示意图。该光刻机硅片对准系统20包括工件台201,该工件台201可在水平方向作自由往复运动;附着在该工件台201之上的基准版202与硅片203;设置在该基准版202与硅片203上的对准标记204;用于提供对准照明的激光光源205;用于将对准光信号转换成数字电信号的光强采样器207;用于确定该工件台201位置的反射镜206与激光干涉仪209;用于控制该工件台201运动的伺服控制系统211;用于进行位置采样并进行变换的位置采样器210;用于对位置及光强采样数据进行信号处理的信号处理器208。
请一并参阅3、图4、图5,其中,图3是本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法中的硅片衍射标记示意图,图4是本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法中的硅片参考标记示意图,图5是本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法中的硅片衍射标记相对于参考标记的扫描示意图。该光刻机硅片对准系统20的硅片203对准扫描过程如下:该激光光源205通过光学模块照射在该硅片203的对准标记204上,照射在该对准标记204上的激光经反射后发生衍射,形成如图3所示的衍射图像。该衍射图像在扫描参考标记过程中形成对准光强信号,由该光强采样器207进行光强数据采样,并将光强采样数据传输到该信号处理器208。同时,该位置采样器210也在此过程中对该工件台201位置进行采样并将位置采样数据传输到该信号处理器208。该光强采样器207与该位置采样器210的采样触发都来自同步控制器,因而该光强采样器207与该位置采样器210是严格同步的。该信号处理器208在收到光强采样数据和位置采样数据后即可对采样数据进行实时处理并最终求出对准位置。
根据该光强采样数据和位置采样数据进行实时处理最终求出对准位置的方法,即本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法,该方法主要步骤如下:
设定处理该光刻机硅片对准信号所采用的非线性模型;对该光刻机硅片进行对准扫描,获取位置采样数据和光强采样数据;对该位置采样数据和光强采样数据进行实时累加处理,获取累加系数;根据包含暗电流、正弦系数和余弦系数的线性模型确定该非线性模型的非线性参数初值;根据该累加系数和非线性参数获取该非线性模型的线性参数;根据该累加系数和该非线性模型的线性参数获取该非线性参数的迭代增量;根据该迭代增量更新该非线性模型的非线性参数;判断该迭代增量是否满足精度要求,从而确定该非线性模型的最终线性参数和最终非线性参数。
请参阅图6,图6是本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法的流程图。下面结合图6,详细说明本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法的各个步骤。
步骤60:设定处理光刻机硅片对准信号所采用的高阶非线性模型,本发明所采用的高阶非线性模型为其中,a0,a1Λan,b0,b1Λan表示该非线性模型的线性参数,表示该非线性模型的非线性参数,n为自然数,k为系统设定值。根据对该对准信号的预期选取合适的n值,优选的,当选取n=1,该高级非线性模型为
步骤61:对光刻机硅片进行对准扫描,获取位置采样数据和光强采样数据,即进行光强数据采样,并将光强采样数据传输到该信号处理器208,同时,该位置采样器210也在此过程中对该工件台201位置进行采样并将位置采样数据传输到该信号处理器208。该光强采样器207对光强采样数据的采集和该位置采样器210对位置采样数据的采集同步进行。
步骤62:该信号处理器208对位置采样数据和光强采样数据进行实时累加(Real Time Add,RTA)处理以获取累加系数,该实时累加过程通过实时累加公式 完成,其中,o,p,q,r均表示指数,S表示累加和,N表示总采样数,i表示采样序号,xi表示第i次采样的位置采样数据,Ii表示第i次采样的光强采样数据,k为常数。通过该实时累加公式求的累加系数为∑0000、∑1000、∑0100、∑0010、∑1100、∑1010、∑2000、∑2100、∑2010、∑0200、∑0020、∑0110、∑1200、∑1110、∑1020、∑2200、∑2110、∑2020、∑0001、∑1001、∑0101、∑0011、∑1101、∑1011。该累加系数不受该高阶非线性模型中的非线性参数的影响。步骤62与步骤61同步进行,即每完成一次位置数据和光强数据采集,该信号处理器208就根据该实时累加公式进行位置采样数据和光强采样数据的处理。
步骤63:判断对位置数据和光强数据是否为最后一组采样,若不是最后一组采样,则继续对位置数据和光强数据进行采样,该信号处理器208根据该实时累加公式继续进行位置采样数据和光强采样数据的处理,直到该位置数据和光强数据是最后一组采样数据。若是最后一组采样,则进行步骤64。
步骤64:根据包含暗电流、正弦系数和余弦系数的线性模型确定该高阶非线性模型的非线性参数初值。在本发明中,该包含暗电流、正弦系数和余弦系数的线性模型为I(x)=DC+Acos(kx)+Bsin(kx),其中,DC为暗电流,A为余弦系数,B为正弦系数,x为位置采样数据,I为光强采样数据,k为系统设定值。根据最小二乘法实时构建矩阵方程Ax=B,以求得A、B、DC,其中,
步骤65:根据该累加系数和非线性参数φ获取该高阶非线性模型的线性参数。根据最小二乘法构建矩阵方程Ry=D,其中,
a0,a1,b0,b1为该非线性模型的线性参数, a=∑0000,b=∑1000,c=c∑0100+s∑0010,d=c∑1100+s∑1010,矩阵R、D中的元素通过最小二乘法并根据步骤62中的累加数据获得。
步骤66:根据该累加系数和线性参数获取该非线性参数的迭代增量其中,
步骤68:判断该迭代增量是否满足精度要求,若否,则更新该非线性参数后,重新执行根据该累加系数和非线性参数获取该非线性模型的线性的步骤、根据该累加系数和该非线性模型的线性参数获取该非线性参数的迭代增量的步骤、以及根据该迭代增量更新该非线性模型的非线性参数的步骤,即重新执行步骤65、步骤66、步骤67直到该迭代增量满足精度要求。若是,则进行步骤69。
步骤69:该高阶非线性模型的最终线性参数为a0,a1,b0,b1,该高阶非线性模型的最终非线性参数为
与现有技术相比,本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法对光强采样数据和位置采样数据进行实时处理,即在采样间隔对光强采样数据和位置采样数据预处理,以提高效率。本发明光刻机硅片对准信号的处理方法并非对法方程的系数矩阵直接逐步求解,而是求得该高阶非线性模型中不受该非线性参数影响的累加系数。根据线性模型I(x)=DC+Acos(kx)+Bsin(kx),求出参数A,B,根据确定该高阶非线性模型的非线性参数的初值由于该线性模型的法方程系数矩阵中的元素已在信号实时处理过程中产生,不须另行求解。根据该初值进行迭代,本发明的光刻机硅片对准信号的处理方法可大大降低算法的迭代次数。
在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解,除了如所附的权利要求所限定的,本发明不限于在说明书中所述的具体实施例。
Claims (14)
1.一种光刻机硅片对准信号的处理方法,包括如下步骤:
设定处理该光刻机硅片对准信号所采用的非线性模型;
对该光刻机硅片进行对准扫描,获取位置采样数据和光强采样数据;
对该位置采样数据和光强采样数据进行实时累加处理,获取累加系数;
根据包含暗电流、正弦系数和余弦系数的线性模型确定该非线性模型的非线性参数初值;
根据该累加系数和非线性参数获取该非线性模型的线性参数;
根据该累加系数和该非线性模型的线性参数获取该非线性参数的迭代增量;
根据该迭代增量更新该非线性模型的非线性参数;
判断该迭代增量是否满足精度要求,从而确定该非线性模型的最终线性参数和最终非线性参数。
4.如权利要求1所述的光刻机硅片对准信号的处理方法,其特征在于:对该位置采样数据和光强采样数据的采集同步进行。
5.如权利要求1所述的光刻机硅片对准信号的处理方法,其特征在于:对该位置采样数据和光强采样数据进行实时累加处理的步骤中,根据实时累加公式获取该累加系数,其中,o,p,q,r均表示指数,S表示累加和,N表示总采样数,i表示采样序号,xi表示第i次采样的位置采样数据,Ii表示第i次采样的光强采样数据,k为常数。
6.如权利要求5所述的光刻机硅片对准信号的处理方法,其特征在于:该累加系数为∑0000、∑1000、∑0100、∑0010、∑1100、∑1010、∑2000、∑2100、∑2010、∑0200、∑0020、∑0110、∑1200、∑1110、∑1020、∑2200、∑2110、∑2020、∑0001、∑1001、∑0101、∑0011、∑1101、∑1011。
7.如权利要求5所述的光刻机硅片对准信号的处理方法,其特征在于:该包含暗电流、正弦系数和余弦系数的线性模型为I(x)=DC+A1cos(kx)+B1sin(kx),其中,DC为暗电流,A1为余弦系数,B1为正弦系数,x为位置采样数据,I为光强采样数据,k为系统设定值。
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