CN105093837A

CN105093837A - 一种调焦调平信号的归一化方法及装置

Info

Publication number: CN105093837A
Application number: CN201410190738.9A
Authority: CN
Inventors: 顾俊; 王海江; 程鹏
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd
Priority date: 2014-05-07
Filing date: 2014-05-07
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2034-05-07
Also published as: CN105093837B

Abstract

本发明公开一种光刻机用调焦调平信号的归一化方法，其特征在于，包括步骤：步骤一、对经过自动调整的输入电压信号滤波后分压，形成一分压后输出电压信号V₁；步骤二、利用一增益调整信号V₂对所述分压后输出电压信号V₁进行调整，以实现调整后输出信号Vino的信号归一化；其中，所述增益调整信号V₂根据所述输出信号Vino与一参考信号Vref的比较而改变。

Description

一种调焦调平信号的归一化方法及装置

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种调焦调平信号的归一化方法及装置。

背景技术

投影光刻机是一种把掩模上的图案通过物镜投影到硅片面上的装置。在投影曝光设备中，必须有自动调焦控制系统把硅片面精确带入到指定的曝光位置，实现该系统有多种不同的技术方案。目前在信号处理环节，比较常用是频域法：装置结构如图1所示，可见在探测光路中，放置有一个扫描反射镜和一个探测狭缝；扫描反射镜以某个频率作高速简谐振动，导致投影光斑在探测狭缝处也产生高速往复扫描运动。由于狭缝的遮光作用，光电探测器最终探测的信号将成为某种动态测量信号，通过对该动态测量信号进行分析处理，可以获取高信噪比的光斑位置，进而获取硅片的高度值，并根据该高度值对硅片的支撑机构进行调整，直到硅片位于最佳焦面（原理详细可见中国专利CN201210091294.4）。上述方法对动态测量信号的处理过程如图2所示，信号处理中为了消除入射光强的变化带来的对测量的影响，在AD转换前必须对光电探测器探测的动态测量信号进行归一化处理。现使用的归一化方法首先对输入信号进行增益调整，根据检测输入信号的峰值来切换相应的放大倍数，使得入射光强在较大范围内变化时，模块的输出可以限定在一个较小的电压区间。而后通过变阻器对测量信号进一步微调，达到归一化模块输入要求（如图3所示）。最后将经过增益控制后的输入信号除以其自身峰值的方法实现归一化处理（如图4所示）。该增益控制和归一化方法在增益控制模块的输出信号精度依赖于模拟开关的档位数以及后端微调的可变电阻的精度，在峰值检测部分的精度依赖于积分电容。上述两模块上产生的噪声最终对归一化后的信号产生影响，导致输出信号的精度无法保证，也降低了可互换性，最终降低了调焦系统的精度。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明公开一种调焦调平信号的归一化方法及装置，实现对调焦调平输出信号的监控，既保证了信号精度，也提高了可互换性。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种光刻机用调焦调平信号的归一化方法，其特征在于，包括步骤：步骤一、对经过自动调整的输入电压信号滤波后分压，形成一分压后输出电压信号V ₁；步骤二、利用一增益调整信号V ₂对所述分压后输出电压信号V ₁进行调整，以实现调整后输出信号Vino的信号归一化；其中，所述增益调整信号V ₂根据所述输出信号Vino与一参考信号Vref的比较而改变。

更进一步地，所述利用一增益调整信号V ₂对所述分压后输出电压信号V ₁进行调整进一步包括：，其中k是倍数调节值。

更进一步地，所述增益调整信号V ₂根据所述输出信号Vino与一参考信号Vref的比较而改变进一步包括：对所述输出信号Vino检测其峰值电压Vpeak；对所述参考信号Vref和所述峰值电压Vpeak之差进行反向积分后输出所述增益调整信号V ₂。

更进一步地，所述增益调整信号V ₂从近似于0逐渐增大。

本发明同时公开一种用于光刻机调焦调平系统的归一化装置，其特征在于，包括：

一滤波器，用于对一输入信号滤波；

一分压电路，对所述滤波器的输出信号进行分压后形成分压后输出电压信号V ₁；

一模拟运算电路，用于利用一增益调整信号V ₂对所述分压后输出电压信号V ₁进行调整，以实现调整后输出信号Vino的信号归一化；

一峰值检测电路，用于检测所述输出信号Vino的峰值电压Vpeak；

一减法器电路，用于获得一参考信号Vref和所述峰值电压Vpeak之差；

一积分电路，用于对所述减法器电路的输出信号反向积分并形成所述增益调整信号V ₂ 。

更进一步地，所述峰值检测电路由LT1358运放器、整流二极管、电阻和电容组成。

更进一步地，所述减法器电路由LT1358运放器及差动放大器组成。

更进一步地，所述积分电路通过ACF2101积分器实现。

更进一步地，所述模拟运算电路通过AD734芯片实现。

与现有技术相比较，本发明通过将归一化后的输出信号的峰值与设定的参考电压进行比较，根据比较结果对增益控制信号进行积分运算来实现反馈控制，最终将输出信号控制在一个和Vref先关的数值上。本发明真正实现了对模块输出信号的监控，既保证了信号精度，也提高了可互换性。

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是现有技术中自动调焦控制系统的原理示意图；

图2是现有技术中调焦调平测量信号分析处理流程图；

图3是现有技术中增益调整模块的结构示意图；

图4是现有技术中信号归一化模块的结构示意图；

图5是本发明所公开的信号归一化模块的结构示意图；

图6是本发明所涉及的信号归一化模块的模拟计算电路的示意图；

图7是本发明所涉及的信号归一化模块的峰值检测电路的示意图；

图8是本发明所涉及的信号归一化模块的减法器电路的示意图；

图9是本发明所涉及的信号归一化模块的积分电路的示意图；

图10是本发明所涉及的信号归一化模块的结果仿真示意图之一；

图11是本发明所涉及的信号归一化模块的结果仿真示意图之二。

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。

现有技术中自动调焦控制系统的原理示意图如图1所示，其中该自动调焦控制系统包括照明光源1，投影狭缝阵列2，被测硅片3，扫描反射镜4，偏置平板5，探测狭缝阵列6，光电探测器以及信号处理系统，反射镜8、反射镜9、反射镜10以及投影物镜11。

图2是现有技术中调焦调平测量信号分析处理流程图。如图2所示，现有技术中调焦调平测量信号分析处理流程为，当传感器输入信号时进行增益控制201，输出增益控制输出信号。再进行归一化处理202，输出归一化处理信号Vino。对归一化处理信号Vino进行带通滤波203后再同步解调204、AD装换205，最后进行FPGA206。

图3是现有技术中增益调整模块示意图。如图3所示，现有技术中调焦调平测量信号进行增益处理需要依次经过放大器301，峰值检测电路302，ADC303，FPGA增益切换304，8选1模拟开关305，增益电阻305。

图4是现有技术中信号归一化模块的结构示意图。如图4所示，现有技术中对调焦调平进行归一化处理如下：增益控制输出信号分为两路，其中一路经过滤波器401，一路经过峰值检测电路404，经过滤波器401后的信号一路进入峰值检测电路404，另一路进入分压电路402。分压电路402的输出信号V ₁和峰值检测电路404的输出信号V ₂进入模拟运算电路403，输入归一化处理信号Vino。

图5是本发明所公开的信号归一化模块的结构示意图。如图5所示，该归一化模块包括滤波器501、分压电路502、模拟运算电路503、峰值检测电路504、减法器电路505、积分电路506。

各个模块功能如下：

a)首先经过自动增益调整的输入信号经过滤波器501滤波后输入至分压电路502；

b)分压电路502对输入的电压信号进行分压，保证输出信号在模拟计算电路的输入范围内；

c)模拟计算电路503为一个模拟除法器，其输出。其中是从502模块输入的模拟信号，是从506模块输入的增益调整信号，的初始该值为0。参数k是输出电压的倍数调节值，该值由电路结构决定。上电工作时因为很小近似于0，模块503的增益非常大，输出信号Vino为饱和状态，而后通过后端电路的控制逐渐增大，输出Vino逐渐缩小，最后当时完成调整，实现输出信号归一化；

d)峰值检测电路504的主要功能是检测模拟计算电路503的输出信号幅值，并根据该信号幅值和参考信号幅值的比较，改变增益控制信号。

e)减法器电路505的正输入端为参考电压Vref，该信号由参考电压芯片提供。减法器电路505的负输入端为峰值检测电路504的输出Vpeak。减法器输出信号Vout=Vref-Vpeak。

f)积分器电路506为反向积分器。当其输入信号Vout<0时，输出信号V₂逐渐增大，当其输入信号Vout>0时，输出信号V₂逐渐减小；

当系统上电时。V₂初始值为0。模块503的增益非常大，无论为多少，其输出信号Vino都非常大。经过峰值检测504模块后在减法器电路505上Vpeak远大于Vref，此时Vout=Vref-Vpeak为负值。积分器电路506对该值进行反向积分，使得增益控制信号V₂逐渐增大。根据模拟计算电路503的输出计算可得输出信号增益控制信Vino不断减小，直到Vout=Vref-Vpeak变为正值时，增益控制信号V2由于积分逐渐较小。输出信号Vino逐渐增大。最终该输出信号Vino在Vout=Vref–Vpeak=0附近做微小的徘徊，此时通过计算可得。所以对于不同幅值的输入电压，输出信号的幅值最终都将稳定在，归一化功能可以实现。

对本发明所公开的归一化方法和模块进行Pspice软件仿真，仿真后的模拟计算电路、峰值检测电路、减法器电路及积分电路如图6至9所示。图6是本发明所涉及的信号归一化模块的模拟计算电路的示意图，该模拟计算电路503使用AD734芯片实现。现输入信号VPAG使用交流信号源模拟。图7是本发明所涉及的信号归一化模块的峰值检测电路的示意图，峰值检测电路504使用运放LT1358以及整流二极管和电容、电阻来实现。图8是本发明所涉及的信号归一化模块的减法器电路的示意图。图9是本发明所涉及的信号归一化模块的积分电路的示意图，积分电路506使用积分器ACF2101，积分后的结果经过放大后输入AD734的X1端。针对不同输入信号，仿真结果如图10，图11所示。可见在输入信号为峰峰值为0.5V时，输出信号收敛于3.5719V。当输入信号峰峰值为2V时，输出信号收敛于3.520V。输出信号基本相同，归一化功能实现。

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

1.一种光刻机用调焦调平信号的归一化方法，其特征在于，包括步骤：

步骤一、对经过自动调整的输入电压信号V_PGA滤波后分压，形成一分压后输出电压信号V₁；

步骤二、利用一增益调整信号V₂对所述分压后输出电压信号V₁进行调整，以实现调整后输出信号Vino的信号归一化；其中，所述增益调整信号V₂根据所述输出信号Vino与一参考信号Vref的比较而改变。

2.如权利要求1所述的归一化方法，其特征在于，所述利用一增益调整信号V₂对所述分压后输出电压信号V₁进行调整进一步包括：其中k是倍数调节值。

3.如权利要求1所述的归一化方法，其特征在于，所述增益调整信号V₂根据所述输出信号Vino与一参考信号Vref的比较而改变进一步包括：对所述输出信号Vino检测其峰值电压Vpeak；对所述参考信号Vref和所述峰值电压Vpeak之差进行反向积分后输出所述增益调整信号V₂。

4.如权利要求1所述的归一化方法，其特征在于，所述增益调整信号V₂从近似于0逐渐增大。

5.一种用于光刻机调焦调平系统的归一化装置，其特征在于，包括：

一滤波器，用于对一输入信号V_PGA滤波；

一分压电路，对所述滤波器的输出信号进行分压后形成分压后输出电压信号V₁；

一模拟运算电路，用于利用一增益调整信号V₂对所述分压后输出电压信号V₁进行调整，以实现调整后输出信号Vino的信号归一化；

一峰值检测电路，用于检测所述输出信号Vino的峰值电压Vpeak；

一减法器电路，用于获得一参考信号Vref和所述峰值电压Vpeak之差；

一积分电路，用于对所述减法器电路的输出信号反向积分并形成所述增益调整信号V₂。

6.如权利要求5所述的归一化装置，其特征在于，所述峰值检测电路由LT1358运放器、整流二极管、电阻和电容组成。

7.如权利要求5所述的归一化装置，其特征在于，所述减法器电路由LT1358运放器及差动放大器组成。

8.如权利要求5所述的归一化装置，其特征在于，所述积分电路通过ACF2101积分器实现。

9.如权利要求5所述的归一化装置，其特征在于，所述模拟运算电路通过AD734芯片实现。