CN110850692A - 数据处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种数据处理方法，应用于集成电路技术领域，包括：利用双通道交替采集光强信号，对该双通道采集到的光强信号分别进行解调、滤波和归一化处理，得到多个数据包，利用并行计算方法，对各数据包分别进行数据拟合，得到各数据包的对准标记位置值，对该各数据包的对准标记位置值进行位置数据融合，得到对准位置。本申请还公开了一种光刻机对准系统，可提高对准位置解算的精度和计算速度。

Description

数据处理方法及装置

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种数据处理方法及装置。

背景技术

套刻精度是光刻机设备的三大关键技术指标之一，对准系统的性能直接决定了套刻精度的技术水平。对准传感器是光刻机对准系统的关键组成部分，功能是在线地获得当前晶圆对准标记在光刻机位置计量系统坐标系下的相对位置，从而建立晶圆、掩模版、硅片台之间的位置关系。

现有对准系统在光电转换过程中通常采集频率受限，在固定的采样时间内采样点数有限，限制了位置解算的计算精度。同时，随着滤波算法和数值拟合算法的不断复杂，以及采样点数的增加，数值算法的时间复杂度相应地增加。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种数据处理方法及装置，以提高对准位置解算的精度和计算速度。

为实现上述目的，本申请实施例第一方面提供一种数据处理方法，包括：

利用双通道交替采集光强信号；

对所述双通道采集到的光强信号分别进行解调、滤波和归一化处理，得到多个数据包；

利用并行计算方法，对各数据包分别进行数据拟合，得到各数据包的对准标记位置值；

对所述各数据包的对准标记位置值进行位置数据融合，得到对准位置。

进一步的，所述对各数据包分别进行数据拟合，得到各数据包的对准标记位置值包括：

利用预设公式，对各数据包分别进行数据拟合，获得各数据包下预置对准系统线性模型的各参数；

根据各数据包下预置对准系统线性模型的各参数，计算各数据包的对准标记位置值。

进一步的，所述对所述双通道采集到的光强信号分别进行解调、滤波和归一化处理，得到多个数据包包括：

对所述双通道采集到的光强信号分别进行解调，得到光强随对准标记位置变化的三角波信号；

对所述双通道分别对应的三对角波信进行滤波，分离得到各个衍射级次的光强信号；

对所述各个衍射级次的光强信号进行归一化处理，使各通道内的各个衍射级次的光强信号的光强和第一级衍射级次的光强信号的光强相同，得到各个衍射级次下的光强数据；

对任一衍射级次下的光强数据进行分组，得到多个数据包。

进一步的，令S1为每个数据包中采样点的个数，第k个采样点的标记位置值为x_k，利用预设数据拟合公式得到的第k个采样点的光强值为f(x_k)，第k个采样点的实际光强值为y_k，拟合偏差为e_k，则所述预设公式为：

进一步的，令数据包标记位置值为x，λ为常数，各数据包下预置对准系统线性模型的参数为A₁和A₂、则：

进一步的，所述对所述各数据包的对准标记位置值进行位置数据融合，得到对准位置包括：

计算所有数据包的对准标记位置值的平均值；

将所有数据包的对准标记位置值的平均值作为对准位置；

其中，令所有数据包对准标记位置值的平均值

数据包的个数为2S，则：

进一步的，所述对所述各数据包的对准标记位置值进行位置数据融合，得到对准位置之后，还包括：

计算对准位置与参考位置差值的3σ值；

判断所述3σ值是否大于预设阈值；

若大于，则剔除所有数据包对准标记位置值中的最大值和最小值，并执行所述计算所有数据包的对准标记位置值的平均值的步骤。

本申请实施例第二方面提供一种数据处理装置，包括：

采集模块，用于利用双通道交替采集光强信号；

处理模块，用于对所述双通道采集到的光强信号分别进行解调、滤波和归一化处理，得到多个数据包；

拟合模块，用于利用并行计算方法，对各数据包分别进行数据拟合，得到各数据包的对准标记位置值；

融合模块，用于对所述各数据包的对准标记位置值进行位置数据融合，得到对准位置。

进一步的，所述拟合模块包括：

拟合子模块，用于利用预设公式，对各数据包分别进行数据拟合，获得各数据包下预置对准系统线性模型的各参数；

计算子模块，用于根据各数据包下预置对准系统线性模型的各参数，计算各数据包的对准标记位置值。

进一步的，所述处理模块包括：

解调子模块，用于对所述双通道采集到的光强信号分别进行解调，得到光强随对准标记位置变化的三角波信号；

滤波子模块，用于对所述双通道分别对应的三对角波信进行滤波，分离得到各个衍射级次的光强信号；

归一子模块，用于对所述各个衍射级次的光强信号进行归一化处理，使各通道内的各个衍射级次的光强信号的光强和第一级衍射级次的光强信号的光强相同，得到各个衍射级次下的光强数据；

分组子模块，用于对任一衍射级次下的光强数据进行分组，得到多个数据包。

从上述本申请实施例可知，本申请提供的数据处理方法及装置，可达到以下有益效果：

1、采用具有相位差的双通道对同一个信号源进行交替采集，从而在同定的采样时间内获得更多的采样点数，提高拟合精度；

2、将双通道采集得到的信号分成多个数据包，采用并行计算的方法并行处理，最后再将数据融合得到对准位置信号，从而缩短了总的计算时间，保证实时性要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的数据处理方法的流程示意图；

图2为本申请一实施例提供的光强随对准标记位置变化的三角波信号的示意图；

图3为本申请一实施例提供的衍射级次分离后的余弦信号的示意图；

图4为本申请一实施例提供的双通道采样信号的示意图；

图5为本申请一实施例提供的多DSP数值计算板卡的示意图；

图6为本申请一实施例提供的数据处理装置的结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的处理光强信号的流程示意图。

具体实施方式

为使得本申请的申请目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请一实施例提供的数据处理方法的流程示意图，该方法可应用于光刻机对准系统中，对准系统包括对准光源、对准传感器、探测模块和数据处理模块。该方法主要包括以下步骤：

S101、利用双通道交替采集光强信号；

在对准位置测量过程中，通过进行对准标记的扫描运动，对准光源的光束在对准标记上发生衍射，产生衍射光，利用光电二极管接收衍射光并完成光电转换，得到光强信号。

其中，利用双通道交替采集光强信号，双通道包括第一通道和第二通道，第二通道比第一通道采集延迟一定的相位，每个通道交替采样，即对应同一个周期的原始光电信号，分别从第一通道和第二通道按相位前后各采集半个周期的数据。相位延迟可以通过对准标记光栅周期、扫描速度和采样频率确定。

更多的，将一次扫描获得的所有周期的数据，按照第一通道和第二通道相位延迟对应的数据个数，将每个通道的总采样点数分成若干组，每个分组的数据是来自于同一通道的S1个连续采样点。总的采样点数取偶数后按照每组S1个采样点进行分组，分组的总个数为2S组，总采样点数取偶数后为2S*S1。

S102、对该双通道采集到的光强信号分别进行解调、滤波和归一化处理，得到多个数据包；

在本申请其中一个实施例中，步骤S102包括：

对该双通道采集到的光强信号分别进行解调，得到光强随对准标记位置变化的三角波信号；对该双通道分别对应的三对角波信进行滤波，分离得到各个衍射级次的光强信号；对该各个衍射级次的光强信号进行归一化处理，使各通道内的各个衍射级次的光强信号的光强和第一级衍射级次的光强信号的光强相同，得到各个衍射级次下的光强数据，对任一衍射级次下的光强数据进行分组，得到多个数据包。

具体的，首先每一个通道都经过滤波和解调，如图2所示，获得光强随对准标记位置变化的三角波信号。其中，三角波信号是多个衍射级次叠加的复合信号。然后，每一个通道利用滤波器对三角波信号进行滤波，通过滤波的方法将各个衍射级次对应的光强信号分离出来，如图3所示，图3为本申请一实施例提供的衍射级次分离后的余弦信号的示意图。然后，利用增益调整功能，对各个衍射级次的光强信号进行归一化处理，使各个衍射级次的光强信号和第一级衍射级次的光强信号的光强相同。

其中，每个通道进行交替采集。示例性的，第一个通道采集光强信号的第1、3、5、..、2S-1奇数段数据，第二个通道采集光强信号的第2、4、6、…、2S偶数段数据。因此，第一个通道和第二个通道选取的数据段总和相当于如图4所示的完整的数据(图4中通道1即第一通道，通道2即第二通道)，总数据段的数量为2S，认作有2S个数据包。

S103、利用并行计算方法，对各数据包分别进行数据拟合，得到各数据包的对准标记位置值；

利用并行计算方法，对2S个数据包同时进行数据拟合，每一个数据包的数据拟合运算可以认为是一个独立的数值计算数据包。

其中，根据硬件板卡的数量和每块板卡DSP数量，考虑负载均衡的情况，将2S个数据包均衡地分配给不同的板卡和DSP核心。如图5所示，示例性的，数据包分配方法如下，设数值计算板卡的数量为K(K≥1)，每个板卡有M(M≥2)个独立的DSP，每个DSP有N(N≥2)个核心。可以并行计算的数据包的数量为K*M*N。如果K*M*N≥2S，则所有数据包可以一次处理完成；否则需要多次处理完成，最后一次处理可能有核心处于空闲状态。由于数据包之间相互独立，所以每个数据包所在的板卡或核心，不影响最后计算结果，准确性高。

在本申请其中一个实施例中，步骤S103包括：

利用预设公式，对各数据包分别进行数据拟合，获得各数据包下预置对准系统线性模型的各参数；根据各数据包下预置对准系统线性模型的各参数，计算各数据包的对准标记位置值。

其中，预设数据拟合公式例如f(x)＝A₀+A₁cos(λx)+A₂sin(λx)，λ为常数。A₀、A₁和A₂是需要通过拟合确定的参数。

进一步地，利用最小二乘原理，利用预设公式，每个数据包都会获得对准系统线性模型的参数A₀、A₁和A₂，预设公式为：

其中，S1为每个数据包中采样点的个数，第k个采样点的标记位置值为x_k，利用上述预设数据拟合公式得到的第k个采样点的光强值为f(x_k)，第k个采样点的实际光强值为y_k，拟合偏差为e_k。

进一步地，令数据包标记位置值为x，λ为常数，各数据包下预置对准系统线性模型的参数为A₁和A₂，则：

S104、对该各数据包的标记位置值进行位置数据融合，得到对准位置。

在本申请其中一个实施例中，步骤S104包括：

计算所有数据包的对准标记位置值的平均值；将所有数据包的对准标记位置值的平均值作为对准位置。

其中，令所有数据包对准标记位置值的平均值

数据包的个数为2S，则：

在本申请其中一个实施例中，步骤S104之后，还包括：

计算对准位置与参考位置差值的3σ值；判断该3σ值是否大于预设阈值；若大于，则剔除所有数据包对准标记位置值中的最大值和最小值，并执行上述计算所有数据包的对准标记位置值的平均值的步骤。

其中，采用对准位置与参考位置差值的3σ值作为评估该组数据计算结果的可靠性，计算方法如下：

其中，x_ref，k是第k个采样点对应的参考位置。

如果3σ大于设定的阈值，则可以逐渐在2S个对准标记位置中剔除数值上最大的和最小的一些数据，然后重新计算

和3σ进行迭代。

进一步地，迭代的次数可设定，经过已设定次数的迭代还不能满足要求，则采用最后一次迭代结果。

进一步地，将最终获得的

作为该组数据的对准位置。

进一步地，可以利用计算过程中每一个数据包的参数A₀、A₁和A₂，利用多个数据包平均值、3σ值和相邻数据包的参数差等方法计算不同数据包之间的参数差异，评估对于整个对准标记范围内采集信号的畸变，进而评估对准标记的局部变形和不均匀性。

请参阅图6，图6是本申请一实施例提供的数据处理装置的结构示意图，该装置主要包括：

采集模块201，用于利用双通道交替采集光强信号；

处理模块202，用于对该双通道采集到的光强信号分别进行解调、滤波和归一化处理，得到多个数据包；

在本申请其中一个实施例中，处理模块202包括：

解调子模块，用于对该双通道采集到的光强信号分别进行解调，得到光强随对准标记位置变化的三角波信号；

滤波子模块，用于对该双通道分别对应的三对角波信进行滤波，分离得到各个衍射级次的光强信号；

归一子模块，用于对该各个衍射级次的光强信号进行归一化处理，使各通道内的各个衍射级次的光强信号的光强和第一级衍射级次的光强信号的光强相同，得到各个衍射级次下的光强数据；

分组子模块，用于对任一衍射级次下的光强数据进行分组，得到多个数据包。

拟合模块203，用于利用并行计算方法，对各数据包分别进行数据拟合，得到各数据包的对准标记位置值；

在本申请其中一个实施例中，拟合模块203包括：

拟合子模块，用于利用预设公式，对各数据包分别进行数据拟合，获得各数据包下预置对准系统线性模型的各参数；

计算子模块，用于根据各数据包下预置对准系统线性模型的各参数，计算各数据包的对准标记位置值。

在本申请其中一个实施例中，令S1为每个数据包中采样点的个数，第k个采样点的标记位置值为x_k，利用预设数据拟合公式得到的第k个采样点的光强值为f(x_k)，第k个采样点的实际光强值为y_k，拟合偏差为e_k，则所述预设公式为：

在本申请其中一个实施例中，令数据包标记位置值为x，λ为常数，各数据包下预置对准系统线性模型的参数为A₁和A₂、则：

融合模块204，用于对该各数据包的对准标记位置值进行位置数据融合，得到对准位置。

在本申请其中一个实施例中，融合模块204具体用于计算所有数据包的对准标记位置值的平均值；将所有数据包的对准标记位置值的平均值作为对准位置。

其中，令所有数据包对准标记位置值的平均值数据包的个数为2S，则：

在本申请其中一个实施例中，该数据处理装置还包括：

差值计算模块，用于计算对准位置与参考位置差值的3σ值；

判断模块，用于判断该3σ值是否大于预设阈值；

剔除模块，用于若大于，则剔除所有数据包对准标记位置值中的最大值和最小值，并返回融合模块204。

在本申请其中一个实施例中，该数据处理装置还可由激光光源、对准传感器、探测模块和数据处理模块几个部分组成。在对准位置测量过程中，通过进行对准标记的扫描运动，对准光源的光束在标记上发生衍射，不同的衍射级次承载着对准标记的位置信息，如图7所示，探测模块通过光电转换以及滤波、解调等一系列处理，经过数据处理模块在线的数据拟合和位置解算最终获得对准位置。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本申请所提供的数据处理方法及装置的描述，对于本领域的技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种数据处理方法，其特征在于，包括：

利用双通道交替采集光强信号；

对所述双通道采集到的光强信号分别进行解调、滤波和归一化处理，得到多个数据包；

利用并行计算方法，对各数据包分别进行数据拟合，得到各数据包的对准标记位置值；

对所述各数据包的对准标记位置值进行位置数据融合，得到对准位置。

2.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于，所述对各数据包分别进行数据拟合，得到各数据包的对准标记位置值包括：

利用预设公式，对各数据包分别进行数据拟合，获得各数据包下预置对准系统线性模型的各参数；

根据各数据包下预置对准系统线性模型的各参数，计算各数据包的对准标记位置值。

3.根据权利要求1或2所述的数据处理方法，其特征在于，所述对所述双通道采集到的光强信号分别进行解调、滤波和归一化处理，得到多个数据包包括：

对所述双通道采集到的光强信号分别进行解调，得到光强随对准标记位置变化的三角波信号；

对所述双通道分别对应的三对角波信进行滤波，分离得到各个衍射级次的光强信号；

对所述各个衍射级次的光强信号进行归一化处理，使各通道内的各个衍射级次的光强信号的光强和第一级衍射级次的光强信号的光强相同，得到各个衍射级次下的光强数据；

对任一衍射级次下的光强数据进行分组，得到多个数据包。

4.根据权利要求2所述的数据处理方法，其特征在于，令S1为每个数据包中采样点的个数，第k个采样点的标记位置值为x_k，利用预设数据拟合公式得到的第k个采样点的光强值为f(x_k)，第k个采样点的实际光强值为y_k，拟合偏差为e_k，则所述预设公式为：

5.根据权利要求4所述的数据处理方法，其特征在于，令数据包标记位置值为x，λ为常数，各数据包下预置对准系统线性模型的参数为A₁和A₂，则：

6.根据权利要求5所述的数据处理方法，其特征在于，所述对所述各数据包的对准标记位置值进行位置数据融合，得到对准位置包括：

计算所有数据包的对准标记位置值的平均值；

将所有数据包的对准标记位置值的平均值作为对准位置；

其中，令所有数据包对准标记位置值的平均值数据包的个数为2S，则：

7.根据权利要求6所述的数据处理方法，其特征在于，所述对所述各数据包的对准标记位置值进行位置数据融合，得到对准位置之后，还包括：

计算对准位置与参考位置差值的3σ值；

判断所述3σ值是否大于预设阈值；

若大于，则剔除所有数据包对准标记位置值中的最大值和最小值，并执行所述计算所有数据包的对准标记位置值的平均值的步骤。

8.一种光刻机对准系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于利用双通道交替采集光强信号；

处理模块，用于对所述双通道采集到的光强信号分别进行解调、滤波和归一化处理，得到多个数据包；

拟合模块，用于利用并行计算方法，对各数据包分别进行数据拟合，得到各数据包的对准标记位置值；

融合模块，用于对所述各数据包的对准标记位置值进行位置数据融合，得到对准位置。

9.根据权利要求8所述的数据处理装置，其特征在于，所述拟合模块包括：

拟合子模块，用于利用预设公式，对各数据包分别进行数据拟合，获得各数据包下预置对准系统线性模型的各参数；

计算子模块，用于根据各数据包下预置对准系统线性模型的各参数，计算各数据包的对准标记位置值。

10.根据权利要求8或9所述的数据处理装置，其特征在于，所述处理模块包括：

解调子模块，用于对所述双通道采集到的光强信号分别进行解调，得到光强随对准标记位置变化的三角波信号；

滤波子模块，用于对所述双通道分别对应的三对角波信进行滤波，分离得到各个衍射级次的光强信号；

归一子模块，用于对所述各个衍射级次的光强信号进行归一化处理，使各通道内的各个衍射级次的光强信号的光强和第一级衍射级次的光强信号的光强相同，得到各个衍射级次下的光强数据；

分组子模块，用于对任一衍射级次下的光强数据进行分组，得到多个数据包。

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