專利名稱：一種光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置，尤其涉及一種能夠準(zhǔn)確反 映輸入光強和輸出信號之間的對應(yīng)關(guān)系并且一次調(diào)整長期有效的光刻機對準(zhǔn)信號多通道 采集校準(zhǔn)裝置。
背景技術(shù)：
在集成電路(IC)或其它微型器件的制造過程中，通過光刻裝置將具有不同掩模 圖案的多層掩模在精確對準(zhǔn)下依次成像在涂覆有光刻膠的硅片上，例如半導(dǎo)體硅片或LCD 板上。光刻裝置的對準(zhǔn)系統(tǒng)，其主要功能是在套刻曝光前實現(xiàn)掩模-硅片對準(zhǔn)，以滿足套刻 精度的要求。目前，光刻設(shè)備大多所采用的對準(zhǔn)裝置為光柵對準(zhǔn)系統(tǒng)，如圖1所示，該光柵 對準(zhǔn)系統(tǒng)包括用于提供曝光光束的照明系統(tǒng)1 ；用于支承掩模版3的掩模臺4，掩模版3上 有掩模圖案和用于掩模對準(zhǔn)的周期性結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)光柵標(biāo)記2 ；用于將掩模版3上的掩模圖案 投影到硅片6上的投影光學(xué)系統(tǒng)5 ；用于支撐硅片6的基底臺8，基底臺8上刻有對準(zhǔn)光柵 標(biāo)記10 ；用于驅(qū)動基底臺χ和y向直線往復(fù)移動的運動臺9，運動臺9由伺服運動控制系統(tǒng) 11以及測量系統(tǒng)IFx和IFy采集與控制；用于提供硅片對準(zhǔn)照明的照明系統(tǒng)12，硅片對準(zhǔn) 照明光束用于投射到硅片光柵標(biāo)記7或基底臺光柵標(biāo)記10上；用于對準(zhǔn)光信號的采集與處 理模塊301 ；用于位置數(shù)據(jù)的采集與處理模塊303 ；基于對準(zhǔn)光強信號和位置數(shù)據(jù)，確定對 準(zhǔn)位置的對準(zhǔn)信號處理模塊302。對準(zhǔn)光信號的采集與處理模塊301、位置數(shù)據(jù)的采集與處 理模塊303、對準(zhǔn)信號處理模塊302以及時序同步控制器(圖中未示出)構(gòu)成硅片對準(zhǔn)采集 與處理系統(tǒng)300。對準(zhǔn)掃描過程中，照明系統(tǒng)12提供的多個分立波長照明光束，經(jīng)傳輸光纖照射到 硅片光柵標(biāo)記7或基底臺光柵標(biāo)記10上，發(fā)生衍射，衍射光攜帶有關(guān)于對準(zhǔn)光柵標(biāo)記的結(jié) 構(gòu)信息，經(jīng)對準(zhǔn)光學(xué)成像系統(tǒng)(圖中未示出)，在參考光柵前表面上形成明暗相間的周期性 光斑條紋。隨著運動臺的勻速直線移動，帶動硅片光柵標(biāo)記7和基底臺光柵標(biāo)記10—起 做勻速運動，周期性光斑條紋將勻速掃過參考光柵，對準(zhǔn)光信號的采集與處理模塊301將 探測到具有恒定周期的正弦形式的信號曲線，結(jié)合位置數(shù)據(jù)的采集與處理模塊303，經(jīng)對準(zhǔn) 信號處理模塊302，可獲得隨位置做正弦形式變化的光強曲線，從而確定對準(zhǔn)位置。由于對 準(zhǔn)光學(xué)信號的強度微弱、波動大，容易受工作環(huán)境干擾等特點，在對準(zhǔn)光強信號采集的過程 中，為了提高信號的穩(wěn)定性與抗干擾能力，通常對信號進行放大、濾波，以及光電信號的調(diào) 制與解調(diào)技術(shù)。在對信號放大的過程中，可以獲得一個表示放大率的電壓信號，同時該電壓 信號也間接反映了輸入光強信號強度，即輸入信號強度信號(以下簡稱SS信號)，該信號被 看作是反映標(biāo)記質(zhì)量和硅片反射率的特征參數(shù)，是對準(zhǔn)過程中需要考慮的重要參數(shù)。在如中國專利200810035115. 9所公開的一種硅片對準(zhǔn)信號采集與處理系統(tǒng)中， 不同的信號采集通道間存在不一致性；且由于噪聲等其他因素的影響，使得SS信號與設(shè)置 值之間存在一定差異。目前通常根據(jù)SS信號和輸入光強之間的線性關(guān)系，在增益區(qū)間內(nèi)用 兩個不同的輸入信號(例如暗信號Dark signal和測試信號Test signal)對SS信號進行校準(zhǔn)，并建立輸入信號強度和SS信號之間的關(guān)系。標(biāo)定了這兩個值以后就可以根據(jù)增益與輸入光強的線性關(guān)系，準(zhǔn)確計算SS信號所對應(yīng)的輸入光強。由于光強采集設(shè)備的不一致 性，實際應(yīng)用中需要經(jīng)常使用軟件方法校準(zhǔn)SS信號。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種光刻機對準(zhǔn)信號多通道 采集校準(zhǔn)裝置，通過該裝置實現(xiàn)對準(zhǔn)信號多通道采集的硬件校準(zhǔn)，提高各通道SS信號的一 致性，且一次調(diào)整能夠長期有效，簡化后期信號處理流程。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置，包 括光電傳感器，用于將經(jīng)過調(diào)制的光強信號轉(zhuǎn)換為調(diào)制電流信號；前置放大器，用于將調(diào) 制電流信號轉(zhuǎn)換為調(diào)制電壓信號；可變增益放大器，用于將調(diào)制電壓信號調(diào)整至設(shè)定幅值； SS信號校準(zhǔn)器，用于校準(zhǔn)可變增益放大器所產(chǎn)生的SS信號并將其輸出；帶通濾波器，用于 濾除調(diào)制電壓信號中的直流成分和其它干擾成分；解調(diào)器，用參考信號對調(diào)制電壓信號進 行解調(diào)；低通濾波器，用于濾除解調(diào)器輸出的信號中的調(diào)制頻率成分。根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施方式，SS信號校準(zhǔn)器調(diào)整SS信號的直流偏置和比例，其 中通過調(diào)整直流偏置來消除由于漏電流和電路噪聲所產(chǎn)生的SS信號誤差，通過調(diào)整比例 來消除各信號采集通道之間的不一致性?？勺冊鲆娣糯笃骺梢杂煽勺冊鲆孢\算放大器、調(diào)制電壓信號有效值檢測電路、增 益控制信號生成電路和接口信號幅值調(diào)整電路組成。帶通濾波器可以采用中心頻率為調(diào)制信號頻率的帶通濾波電路，濾除調(diào)制電壓信 號中的非調(diào)制頻率成分和直流成分。解調(diào)器可以將調(diào)制電壓信號和參考信號進行乘法運算，從而分離調(diào)制電壓信號中 的調(diào)制信號頻率和包絡(luò)線信號頻率。低通濾波器可以濾除經(jīng)解調(diào)器輸出的信號中的兩倍調(diào)制頻率成分，并保留包絡(luò)線 信號頻率成分。根據(jù)本發(fā)明的光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置，能夠準(zhǔn)確反映輸入光強和輸 出信號之間的對應(yīng)關(guān)系，消除了噪聲和各通道不一致性對檢測輸入光強所帶來的影響，省 去了對采集到的SS信號進行軟件校準(zhǔn)的過程。


圖1為光刻機對準(zhǔn)系統(tǒng)示意圖；圖2為對準(zhǔn)信號產(chǎn)生過程示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示 意圖；圖4示出了 SS信號與輸入光強的關(guān)系；圖5為根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的SS信號校準(zhǔn)器硬件電路示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明的SS信號校準(zhǔn)流程圖。
具體實施例方式下面，結(jié)合附圖進一步描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例。圖2示出了對準(zhǔn)信號產(chǎn)生過程示意圖。需指出的是，為了提高信號傳輸、檢測和轉(zhuǎn)換過程中的信噪比，通常利用光信號調(diào)制器對激光信號幅值進行調(diào)制。參照圖2，調(diào)制后的 照明光束照射到對準(zhǔn)標(biāo)記上，經(jīng)成像模塊產(chǎn)生周期性光斑條紋305。在對準(zhǔn)掃描過程中，該周期性光斑條紋305隨工件臺的運動而勻速掃過參考光柵306，經(jīng)探測光纖307傳輸?shù)焦怆?傳感器上，獲得光強信號曲線308。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置310 的結(jié)構(gòu)示意圖。光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置310主要包括光電傳感器311、前置放大 器312、可變增益放大器313、SS校準(zhǔn)器(即輸入信號強度信號校準(zhǔn)器)314、帶通濾波器315、解調(diào)器316和低通濾波器317。目的即為采集與解調(diào)光強曲線308，并獲取輸入光強曲線的光 強值。光電傳感器311用于將經(jīng)過調(diào)制的光強信號轉(zhuǎn)換為調(diào)制電流信號，前置放大器312用 于將調(diào)制電流信號轉(zhuǎn)換為調(diào)制電壓信號，可變增益放大器313用于將調(diào)制電壓信號調(diào)整至設(shè) 定幅值，SS校準(zhǔn)器314用于校準(zhǔn)可變增益放大器313所產(chǎn)生的SS信號并將其輸出，帶通濾波 器315用于濾除調(diào)制電壓信號中的直流成分和其它干擾成分，解調(diào)器316用參考信號對調(diào)制 電壓信號進行解調(diào)，低通濾波器317用于濾除解調(diào)器輸出的信號中的調(diào)制頻率成分。參照圖4，在增益區(qū)間內(nèi)，輸入光強和輸出SS信號之間有著線性關(guān)系，由于沒有經(jīng)過校準(zhǔn)，直線321不經(jīng)過原點，在測試信號輸入時，SS信號和電路設(shè)計值之間存在誤差。直 線322示出了 SS信號與輸入光強的期望對應(yīng)關(guān)系。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的SS信號校準(zhǔn)器的硬件電路示意圖。如圖5所示，SS信號校準(zhǔn)器314包括放大器AMP，該放大器AMP的負(fù)輸入端經(jīng)由第一電阻器Rl 接收來自可變增益放大器313的SS信號；第二電阻器R2和第三電阻器R3，連接于放大器 AMP的負(fù)輸入端和輸出端之間，其中第三電阻器R3為可調(diào)電阻器；串聯(lián)連接于正、負(fù)電源V+ 和V-之間的第四、第五和第六電阻器R4-R6，其中第五電阻器R5為可調(diào)電阻器，第五電阻器 R5的可調(diào)接線端連接到放大器AMP的正輸入端。其中，通過調(diào)整第五電阻器R5可以改變SS信號的幅值，通過調(diào)整第三電阻器R3可以改變最終輸出的SS信號與來自可變增益放大器313的SS信號的比例關(guān)系。換言之，SS信 號校準(zhǔn)器314調(diào)整SS信號的直流偏置和比例，其中通過調(diào)整直流偏置可以消除由于漏電流和 電路噪聲所產(chǎn)生的SS信號誤差，通過調(diào)整比例可以消除各信號采集通道之間的不一致性。圖6示出了 SS信號校準(zhǔn)流程。在增益范圍內(nèi)取兩個不同的輸入信號對SS信號進行校準(zhǔn)。首先關(guān)斷輸入信號，調(diào)整可變增益放大器313使輸出信號滿足設(shè)定幅值，此時測得 的SS信號可能不為零，這就與零輸入的狀態(tài)產(chǎn)生了誤差。此時通過調(diào)整第五電阻器R5使 SS信號為零，表示輸入光強為零。然后在增益區(qū)間上選擇另一個特定的輸入光強值(比如， 輸入范圍的最大值)，調(diào)整可變增益放大器313使輸出信號滿足設(shè)定幅值，此時調(diào)整第三電 阻器R3使SS信號達到設(shè)定值。使用相同的輸入信號調(diào)整不同的信號采集裝置的SS信號， 能夠消除不同采集裝置之間的不一致性。本說明書中所描述的只是本發(fā)明的優(yōu)選具體實施例，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、推 理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在如權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括光電傳感器，用于將經(jīng)過調(diào)制的光強信號轉(zhuǎn)換為調(diào)制電流信號；前置放大器，用于將所述調(diào)制電流信號轉(zhuǎn)換為調(diào)制電壓信號；可變增益放大器，用于將所述調(diào)制電壓信號調(diào)整至設(shè)定幅值；輸入信號強度信號校準(zhǔn)器，用于校準(zhǔn)所述可變增益放大器所產(chǎn)生的輸入信號強度信號并將其輸出；帶通濾波器，用于濾除所述調(diào)制電壓信號中的直流成分和其它干擾成分；解調(diào)器，用參考信號對所述調(diào)制電壓信號進行解調(diào)；低通濾波器，用于濾除所述解調(diào)器輸出的信號中的調(diào)制頻率成分。
2.如權(quán)利要求1所述的光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述輸入 信號強度信號校準(zhǔn)器調(diào)整輸入信號強度信號的直流偏置和比例，其中通過調(diào)整直流偏置來 消除由于漏電流和電路噪聲所產(chǎn)生的輸入信號強度信號誤差，通過調(diào)整比例來消除各信號 采集通道之間的不一致性。
3.如權(quán)利要求2所述的光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述輸入 信號強度信號校準(zhǔn)器包括放大器，該放大器的負(fù)輸入端經(jīng)由第一電阻器接收來自所述可變增益放大器的輸入信 號強度信號；第二電阻器和第三電阻器，連接于該放大器的負(fù)輸入端和輸出端之間，其中第三電阻 器為可調(diào)電阻器；串聯(lián)連接于正、負(fù)電源之間的第四、第五和第六電阻器，其中第五電阻器為可調(diào)電阻 器，第五電阻器的可調(diào)接線端連接到該放大器的正輸入端。
4.如權(quán)利要求1所述的光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述可變 增益放大器由可變增益運算放大器、調(diào)制電壓信號有效值檢測電路、增益控制信號生成電 路和接口信號幅值調(diào)整電路組成。
5.如權(quán)利要求1所述的光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述帶通 濾波器采用中心頻率為調(diào)制信號頻率的帶通濾波電路，濾除所述調(diào)制電壓信號中的非調(diào)制 頻率成分和直流成分。
6.如權(quán)利要求1所述的光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述解調(diào) 器將所述調(diào)制電壓信號和所述參考信號進行乘法運算，從而分離所述調(diào)制電壓信號中的調(diào) 制信號頻率和包絡(luò)線信號頻率。
7.如權(quán)利要求1所述的光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述低通 濾波器濾除經(jīng)所述解調(diào)器輸出的信號中的兩倍調(diào)制頻率成分，并保留包絡(luò)線信號頻率成 分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光刻機對準(zhǔn)信號多通道采集校準(zhǔn)裝置，包括光電傳感器，將經(jīng)過調(diào)制的光強信號轉(zhuǎn)換為調(diào)制電流信號；前置放大器，將調(diào)制電流信號轉(zhuǎn)換為調(diào)制電壓信號；可變增益放大器，將調(diào)制電壓信號調(diào)整至設(shè)定幅值；SS信號校準(zhǔn)器，校準(zhǔn)可變增益放大器所產(chǎn)生的SS信號并將其輸出；帶通濾波器，濾除調(diào)制電壓信號中的直流成分和其它干擾成分；解調(diào)器，用參考信號對調(diào)制電壓信號進行解調(diào)；低通濾波器，濾除解調(diào)器輸出的信號中的調(diào)制頻率成分。通過這種校準(zhǔn)裝置，提高了各通道SS信號的一致性，且一次調(diào)整可以長期有效，簡化了后期信號處理流程。
文檔編號G03F9/00GK101799634SQ20101012409
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者程鵬 申請人:上海微電子裝備有限公司;上海微高精密機械工程有限公司