CN103425006B - 用于光刻设备的对准信号处理装置及对准装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于光刻设备的对准信号处理装置，其特征在于，包括：一对准信号转换模块，用于将该对准信号转换为一待解调信号；一相位差检验模块，用于采集一参考信号，并检测该待解调信号与该参考信号的相位差；一参考信号再生模块，根据该相位差对该参考信号进行延迟并生成一正弦参考信号；一解调模块，用于根据该正弦参考信号对该待解调信号进行解调。本发明同时提供一种用于光刻设备的对准装置。

Description

用于光刻设备的对准信号处理装置及对准装置

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光刻设备的对准信号处理装置及对准装置。

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，将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装置为光栅对准系统，如附图1所示，该光栅对准装置包括：用于提供曝光光束的照明系统1；用于支承掩模版3的掩模台4，掩模版上有掩模图案和用于掩模对准的周期性结构对准光栅标记2；用于将掩模版3上的掩模图案投影到硅片6上的投影光学系统5；用于支撑硅片6的基底台8，基底台8上有刻有对准光栅标记10；用于驱动基底台x和y向直线往复移动的运动台9，运动台9由伺服运动控制系统11和测量系统IFx和IFy采集与控制；用于提供硅片对准照明的照明系统12，硅片对准照明光束用于投射到硅片光栅标记7或基底台光栅标记10上；用于对准光信号的采集与处理模块301；用于位置数据的采集与处理模块303；基于对准光强信号和位置数据，确定对准位置的对准信号处理模块302。对准光信号的采集与处理模块301，位置数据的采集与处理模块303、对准信号处理模块302、时序同步控制器，构成硅片对准采集与处理系统300。     对准扫描过程中，对准照明系统12提供的多个分立波长照明光束，经传输光纤照射到硅片光栅标记7或基底台光栅标记10上，发生衍射，衍射光携带有关于对准光栅标记的结构信息，经对准光学成像系统（图中未示出），在参考光栅前表面上形成明暗相间的周期性光斑条纹。随着运动台的匀速直线移动，带动硅片光栅标记7和基底台光栅标记10一起做匀速运动，周期性光斑条纹将匀速扫过参考光栅，对准光信号的采集与处理模块301将探测到具有恒定周期的正弦形式的信号曲线，结合位置数据的采集与处理303，经对准信号处理模块302，可获得随位置做正弦形式变化的光强曲线，从而确定对准位置。由于对准光学信号的强度微弱、波动大，容易受工作环境干扰等特点，在对准信号采集的过程中，为了提高信号的稳定性与抗干扰能力，通常采用光电信号的调制与解调技术。在对准照明光束端进行调制，以获得包含对准信息的高频载波信号；在对准信号的采集端进行解调，引入参考信号作为解调信号，解调高频载波信号，提取包含其中的低频对准信号。

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）中公开了一种光刻对准信号的采集与解调技术，该技术采用原调制信号（Hinds板信号）作为参考信号引入，实现对准信号的解调与采集过程。然而，由于对准信号和调制信号到达解调器所经过的路径不同，二者之间存在相位差。相位差越大，解调后输出信号的幅值就越小，精度也就越低。在该文献中采用了可变相位调整的方法，不断检测对准信号和调制信号之间的相位超前与滞后关系，以调整相位差达到小于某个设定值。现有的信号检测装置只能在一定相位偏差范围之内进行相位补偿校正，超出该范围后将无法对信号进行补偿校正，从而造成无法进行正常的对准测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于光刻设备的对准信号处理装置及对准装置，能有效克服现有技术中相位差调整范围不足的缺陷。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种用于光刻设备的对准信号处理装置，其特征在于，包括：一对准信号转换模块，用于将该对准信号转换为一待解调信号；一相位差检验模块，用于采集一参考信号，并检测该待解调信号与该参考信号的相位差；一参考信号再生模块，根据该相位差对该参考信号进行延迟并生成一正弦参考信号；一解调模块，用于根据该正弦参考信号对该待解调信号进行解调。

更进一步地，该对准信号转换模块包括：一光电传感器，用于将该对照信号转换为调制电流信号；一前置放大器，用于将该调制电流信号转换为调制电压信号；一可变增益放大器，用于将该调制电压信号调整至设定幅值；一带通滤波器，用于滤除该调制电压信号中的直流成分和其它干扰成分。

更进一步地，该相位差检验模块包括一参考信号采样器和一相位差检测器。

更进一步地，该参考信号再生模块包括一延时控制器以及一正弦信号生成器。

本发明同时公开一种用于光刻设备的对准装置，包括：一激光光源模块，用于提供照明光束；一光学模块，用于将该照明光束标记上，形成一光学信号；一信号采集模块，用于将该光学信号进行处理，获得对准信号；一处理模块，用于将该对准信号转换为一待解调信号，并根据一参考信号对该待解调信号进行处理；该处理模块检测该待解调信号与该参考信号的相位差，根据该相位差对该参考信号进行延迟并生成一正弦参考信号，利用该正弦参考信号对该待解调信号进行解调。

更进一步地，该处理模块包括：一对准信号转换模块，用于将该对准信号转换为一待解调信号；一相位差检验模块，用于采集一参考信号，并检测该待解调信号与该参考信号的相位差；一参考信号再生模块，根据该相位差对该参考信号进行延迟并生成一正弦参考信号；一解调模块，用于根据该正弦参考信号对该待解调信号进行解调。

更进一步地，该对准信号转换模块包括：一光电传感器，用于将该对照信号转换为调制电流信号；一前置放大器，用于将该调制电流信号转换为调制电压信号；一可变增益放大器，用于将该调制电压信号调整至设定幅值；一带通滤波器，用于滤除该调制电压信号中的直流成分和其它干扰成分。

更进一步地，该相位差检验模块包括一参考信号采样器和一相位差检测器。

更进一步地，该参考信号再生模块包括一延时控制器以及一正弦信号生成器。

与现有技术相比较，本发明所提供的自动相位校正装置，通过实时检测对准信号与参考信号的相位差，并根据参考信号的频率和实际相位差，重新生成满足相位和频率要求参考信号，该方案可实现360度范围的相位调整。弥补了现有方案中，相位差调整范围不足的缺陷，采用数字相位调整的方式简化了电路设计，降低了对准信号采集与解调装置的设计和调试难度。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是现有技术中常见的光栅对准系统的结构示意图；

图2是硅片对准信号产生过程示意图；

图3是本发明所涉及的对准信号处理装置的结构示意图；

图4是本发明所涉及的对准信号处理装置的参考信号再生成器的结构示意图；

图5是本发明所涉及的对准信号处理装置的实现参考信号相位调整的过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

本发明提供了一种用于光刻设备的对准信号处理装置及对准装置，通过实时检测对准信号与参考信号的相位差，并根据参考信号的频率和实际相位差，重新生成满足相位和频率要求参考信号，该方案可实现360度范围的相位调整。弥补了现有方案中，相位差调整范围不足的缺陷，采用数字相位调整的方式简化了电路设计，降低了对准信号采集与解调装置的设计和调试难度。

图2示出了硅片对准信号产生过程示意图。图中，305为调制后的照明光束照射到对准标记上，经成像模块产生的周期性光斑条纹。在对准扫描过程中，该周期性光斑条纹随工件台的运动而匀速扫过参考光栅306，经探测光纤307传输到光电传感器上，获得光强信号曲线308。由于对准信号和调制信号到达解调器所经过的路径不同，二者之间存在相位差。相位差越大，解调后输出信号的幅值就越小，精度也就越低。现有技术中采用了可变相位调整的方法，不断检测对准信号和调制信号之间的相位超前与滞后关系，以调整相位差达到小于某个设定值。现有的信号检测装置只能在一定相位偏差范围之内进行相位补偿校正，超出该范围后将无法对信号进行补偿校正，从而造成无法进行正常的对准测量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了用于光刻设备的对准信号处理装置，其特征在于，包括：对准信号转换模块，用于将所述对准信号转换为一待解调信号；相位差检验模块，用于采集一参考信号，并检测所述待解调信号与所述参考信号的相位差；参考信号再生模块，根据所述相位差对所述参考信号进行延迟并生成一正弦参考信号；解调模块，用于根据所述正弦参考信号对所述待解调信号进行解调。

以下将结合附图3详细说明本发明所涉及的对准信号处理装置。图3是用于光刻设备的对准信号处理装置310的结构示意图。对准信号采集与解调装置主要包括前置放大器312用于将光电传感器311采集到的光强电流信号转换为电压信号；可变增益放大器313用于将该电压信号调整至设定幅值；带通滤波器314；参考信号采样器316用于检测外部输入的参考信号频率，将外部输入的参考信号，通过比较器转换为方波信号，仅保留频率信息；相位差检测器315用于检测待解调信号与再生成的参考信号之间的相位关系。通过比较器将两输入信号转换为方波信号，将相位差转换为两个方波信号（频率相同）上跳沿（或下跳沿）间的时间差；参考信号再生成器317用于根据参考信号采样器316提供的频率信息和相位差检测器315提供的相位关系信息，再生成可与待解调信号同频且同相位的参考信号、解调器318利用再生成的参考信号，对待解调信号进行解调。

图4示出了参考信号再生成器317的结构，延时控制器321根据外部输入的相位差信息，对调制频率的方波信号进行延时控制。延时值根据相位差的不同而不同，直至达到相位差最小。该延时控制器使用数字控制方式，在通常条件下，没有延时范围限制，可实现对任意相位差条件下的相位调整；正弦信号生成器322用于将延时控制器产生的方波信号转变为正弦信号，以满足解调器318。

图5以图形的方式示出了，用于光刻设备的对准信号处理装置310实现参考信号相位调整的过程。其中，相位调整前的信号波形以实线表示，相位调整后的信号以虚线表示，实线与虚线之间的相位差表示参考信号经过延时控制器321所产生的相位变化量。

与现有技术相比较，本发明所提供的自动相位校正装置，通过实时检测对准信号与参考信号的相位差，并根据参考信号的频率和实际相位差，重新生成满足相位和频率要求参考信号，该方案可实现360度范围的相位调整。弥补了现有方案中，相位差调整范围不足的缺陷，采用数字相位调整的方式简化了电路设计，降低了对准信号采集与解调装置的设计和调试难度。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，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 (9)

1. 一种用于光刻设备的对准信号处理装置，其特征在于，包括：

一对准信号转换模块，用于将所述对准信号转换为一待解调信号；

一相位差检验模块，用于采集一参考信号并输出参考信号的频率信息，并检测所述待解调信号与所述参考信号的相位差；

一参考信号再生模块，根据所述参考信号的频率信息和所述相位差对所述参考信号进行延迟并生成一与待解调信号同频且同相位的正弦参考信号；

一解调模块，用于根据所述正弦参考信号对所述待解调信号进行解调。

2.如权利要求1所述的用于光刻设备的对准信号处理装置，其特征在于，所述对准信号转换

模块包括：

   一光电传感器，用于将所述对准信号转换为调制电流信号；

   一前置放大器，用于将所述调制电流信号转换为调制电压信号；

一可变增益放大器，用于将所述调制电压信号调整至设定幅值；

一带通滤波器，用于滤除所述调制电压信号中的直流成分和其它干扰成分。

3.如权利要求1所述的用于光刻设备的对准信号处理装置，其特征在于，所述相位差检验模块包括一参考信号采样器和一相位差检测器。

4.如权利要求1所述的用于光刻设备的对准信号处理装置，其特征在于，所述参考信号再生模块包括一延时控制器以及一正弦信号生成器。

5.一种用于光刻设备的对准装置，包括：

一激光光源模块，用于提供照明光束；

一光学模块，用于将所述照明光束照射至对准标记上，形成一光学信号；

一信号采集模块，用于将所述光学信号进行处理，获得对准信号；

一处理模块，用于将所述对准信号转换为一待解调信号，并根据一参考信号对所述待解调信号进行处理；

其特征在于，所述处理模块检测所述待解调信号与所述参考信号的相位差，根据所述参考信号的频率信息和所述相位差对所述参考信号进行延迟并生成一与待解调信号同频且同相位的正弦参考信号，利用所述正弦参考信号对所述待解调信号进行解调。

6.如权利要求5所述的对准装置，其特征在于，所述处理模块包括：一对准信号转换模块，

用于将所述对准信号转换为一待解调信号；一相位差检验模块，用于采集一参考信号，并检测所述待解调信号与所述参考信号的相位差；一参考信号再生模块，根据所述相位差对所述参考信号进行延迟并生成一正弦参考信号；一解调模块，用于根据所述正弦参考信号对所述待解调信号进行解调。

7.如权利要求6所述的对准装置，其特征在于，所述对准信号转换模块包括：一光电传感器，

用于将所述对准信号转换为调制电流信号；一前置放大器，用于将所述调制电流信号转换为调制电压信号；一可变增益放大器，用于将所述调制电压信号调整至设定幅值；一带通滤波器，用于滤除所述调制电压信号中的直流成分和其它干扰成分。

8.如权利要求6所述的对准装置，其特征在于，所述相位差检验模块包括一参考信号采样器

和一相位差检测器。

9.如权利要求6所述的对准装置，其特征在于，所述参考信号再生模块包括一延时控制器以

及一正弦信号生成器。