CN102081309B - 一种提高对准扫描成功率的方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高对准扫描成功率的方法，具有如下步骤：将光信号转换为电信号；对电信号进行预放大处理；对预放大处理后的信号进行模/数转换，得到离散光信号；对离散光信号和原始位置数据进行功率谱分析，得到信号的功率谱信息；根据功率谱信息中的噪声能量分布选择滤波器类型，并根据所选的滤波器类型对功率谱信息进行数字滤波处理；对经过数字滤波处理的信号进行拟合处理，得到精确的对准位置。

Description

一种提高对准扫描成功率的方法
技术领域
本发明涉及光刻机中的对准扫描的方法。
背景技术
在采用光刻机进行集成电路芯片生产过程中，为了实现光刻机期望的精度指标，需要精确建立光刻机各坐标系之间的关系，使掩模、掩模台、物镜、硅片、硅片台能够在一个统一的定标系统中工作。对准扫描就是通过硅片台上的参考光栅找到掩模或掩模台上或硅片上的对准标记的相对位置，使用传感器对光强进行扫描采样，在进行光强采样的同时对位置进行采样，通过对光强和位置数据进行拟合计算，找出最大光强所在位置。通过对准扫描找到所成像的光强最大位置就称为对准位置。
在进行拟合时，需要足够多的采样点以便为拟合计算提供足够的信息，一个采样点包括一个光强采样点和一个位置采样点。如果采样点中的噪声能量比较大，当信噪比小于某个阈值后，拟合效果明显变差，影响对准位置的精度。
影响对准拟合效果的因素众多，在采样点数满足要求，拟合算法最优的情况下，采样数据的质量直接决定了最终的拟合效果。然而，在对准位置和光强的采集过程中，采样数据通常受环境波动、电路噪声等影响较大，直接使用污染后的采样数据进行对准拟合，难以获得较高的对准精度，甚至造成对准失败。
目前，对所获取的数据进行频谱分析，位置采样数据中含有噪声。实验证明，当信噪比比较小时，拟合效果明显变差。由于光强和位置信号都通过采样得到，不可避免含有高频噪声，这些噪声将会影响到信噪比。
发明内容
本发明的目的在于提高对准扫描成功率。
本发明提出的方法具有如下步骤：
(1)将光信号转换为电信号；
(2)对电信号进行预放大处理；
(3)对预放大处理后的信号进行模/数转换，得到离散光信号；
(4)对离散光信号和原始位置数据进行功率谱分析，得到信号的功率谱信息；
(5)根据功率谱信息中的噪声能量分布选择滤波器类型，并根据所选的滤波器类型对功率谱信息进行数字滤波处理；
(6)对经过数字滤波处理的信号进行拟合处理，得到精确的对准位置。
其中滤波器类型是低通滤波器或高通滤波器。
其中低通滤波器是有限冲激响应滤波器。
其中利用数字均衡器对通过有限冲激响应滤波器的信号进行相位补偿。
其中功率谱分析采用多非参数法或参数法实现。
利用本发明提出的方法，对原始光强和位置信号进行频谱分析，选择相应的滤波器对原始信号进行处理，可以提高信噪比，从而提高了对准扫描的成功率。
附图说明
通过本发明实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：
图1所示为现有技术的信号处理的原理框图；
图2所示为根据本发明的实施例的信号处理的原理框图；
图3所示为数字滤波处理的原理框图。
具体实施方式
下面，结合附图详细描述根据本发明的优选实施例。为了便于描述和突出显示本发明，附图中省略了现有技术中已有的相关部件，并将省略对这些公知部件的描述。
如图2所示，对采样后的光强数据进行频谱分析，然后进行低通滤波处理，能够降低高频噪声能量，提高信噪比，从而提高对准精度。滤波算法可以通过软件或硬件的方式实现。
图2为本实施例的原理框图，主要功能包括以下两部分：
1)功率谱分析模块：对原始光强和位置信号进行功率谱分析，估计其能量分布。
2)通过1)中得到的功率谱信息，如果某个噪声的功率过大，则通过选择相应的数字滤波器对信号进行处理，滤掉该频率上的信号，经过滤波处理后的光强和位置处理信号直接送后续处理。
对于上述1)中的频谱分析，可采用多非参数法或参数法实现，2)中的数字滤波器为预先设置的几种滤波器类型(低通，高通)，根据1)中的功率谱信息进行选择。
光信号经过光电传感器1转换为电信号，经模块5进行预放大处理，预放大处理器中包含有模拟低通滤波器，预放大处理后的信号经A/D转换模块10转换成为离散光信号，在功率谱分析模块15中对离散光信号和原始位置信息进行功率谱分析，得到信号的功率谱信息，在数字滤波器选择模块16中选择滤波器类型，并根据所选的滤波器类型在数字滤波器模块17中进行数字滤波处理。由于根据光强的空间分布特性，可以得到光强和空间位置的函数关系，利用该函数、采样得到的光强和位置数据，通过最小二乘法可以拟合得到函数的具体形式，即确定函数的系数，这样通过对确定的函数进行求解，可以得到全局最大值。由于经过数字滤波处理，能够减少噪声能量，从而可以最后在拟合处理模块20中通过拟合处理算法的处理得到更精确的对准位置。
本实施例中选择FIR数字低通滤波器，即(finite impulse filter)有限冲激响应滤波器。如图3中的滤波器30。原始光强数据位置数据经过由FIR低通滤波器30和数字均衡器35组成的数字滤波器模块17后得到滤波处理后的数据。其中，为了减少计算时间，可以选择适当阶数的转换函数
H(z)＝G·(a0+a1z-1+a2z-2+ΛaNz-N)                (1)
其中，G为增益系数，N为滤波器阶数，ai为滤波器系数，决定了滤波器的频率响应特性。选择合适的滤波器系数，得到对应的截止频率wc，可以滤掉由A/D转换引入的高频噪声。该截止频率已进行归一化处理，即wc/ws，范围为[0，1]，其中ws为采样频率。例如光强采样频率为f，如果选择归一化后的截止频率0.5，实际截止频率为f/2。选取适当的增益系数G和滤波器系数ai，能够很好的衰减噪声能量，同时确保有用信号的能量不被衰减。
FIR滤波器会引入相位延迟，延迟时间为采样周期的N/2倍，对于离散时间，为了和原始数据的相位保持一致，需要对滤波之后的数据进行相位补偿，如图3中的数字均衡器35。直观表示为将滤波后的数据前移N/2个采样时间，即将公式(1)中的下标减去N/2。对于原始光强数据，必须保证滤波后的相位和滤波之前的原始相位保持一致，否则，将会严重影响拟合精度。
本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (5)

1.一种提高对准扫描成功率的方法，具有如下步骤：
(1)将光信号转换为电信号；
(2)对电信号进行预放大处理；
(3)对预放大处理后的信号进行模/数转换，得到离散光信号；
(4)对离散光信号和原始位置数据进行功率谱分析，得到信号的功率谱信息；
(5)根据功率谱信息中的噪声能量分布选择滤波器类型，并根据所选的滤波器类型对离散光信号和位置处理信号进行数字滤波处理；
(6)对经过数字滤波处理的信号进行拟合处理，得到精确的对准位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中滤波器类型是低通滤波器或高通滤波器。
3.根据权利要求2所述的方法，其中低通滤波器是有限冲激响应滤波器。
4.根据权利要求3所述的方法，其中利用数字均衡器对通过有限冲激响应滤波器的信号进行相位补偿。
5.根据权利要求1所述的方法，其中功率谱分析采用多非参数法或参数法实现。
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