一种硅片对准方法技术

本发明专利技术公开一种硅片对准方法，包括：步骤1、输入精对准坐标点在硅片上的位置以及精对准流程工件台运动的上下坐标；步骤2、将精对准流程的上一个工位和下一个工位之间的距离作为零距离的约束函数,或者将先找到精对准流程的上一个工位和下一个工位之间的最近邻居点，并把它们相互连接起来作为约束函数，然后采用旅行商算法优化，当满足约束条件时增加一惩罚函数作为权重；步骤3、利用搜索算法进行问题求解；步骤4、输出求解结果。

【技术实现步骤摘要】
一种硅片对准方法
本专利技术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硅片对准方法。
技术介绍
在光刻机领域中整机的产率Throughout是光刻机三大核心指标之一，为提高产率各光刻机制造商不断努力挖掘潜力，现有技术中专利技术了双工件台系统，其中在整机测量位对硅片上16个对准标记进行精对准，以提高对准精度。在超大集成电路制造领域中，为解决复杂多点冲孔的路径优化问题，如美国专利US7054798中提出一种结合旅行商问题算法（TravelingSalesProblem,TSP）对平面内单一冲孔路径进行近似计算，获得一条最短的加工路径，以此来提高加工效率。对这一问题的研究可分为三方面影响因素，第一是系统轨迹和方案规划；第二为工件台运动性能；第三为对准策略和单元技术。结合基本运动时间公式T=S/V分析，其中T为运动所需要的时间，S为需要达到的运动距离，V为运动速度。其中结合具体工位和工序的工作流程T有可分为两类，T1为在两个工位之间运动所需要的时间，T2为在某一工位工作所需要的时间。即T=T1+T2。影响因素之一为系统轨迹和方案规划，即指采用何种方案和方法实现在硅片上多个标记点的对准，以及它们的先后次序和运动的轨迹。在系统轨迹规划中任意两点之间运动所消耗的时间属于T1，即为在两个工位之间运动所需要的时间。影响因素之二为工件台运动性能。有关工件台运动性能的背景内容，可参考论文，作者：穆海华等，超精密点对点运动三阶轨迹规划精度控制，《机械工程学报》，Vol.44(1),2008,pp.127-132.通常将工件台运动模型规划为三阶或四阶模型进行仿真。如图1中所示，图1是光刻机中工件台运动模型概念图。表一中所示为一种典型的工件台运动性能参数。表一对于两点间相互间隔的距离较近（10mm-100mm）的运动，根据工件台运动模型和规律，根据如表1所示，通常短距离之间的加减速不足以使得工件台速度上升到一个较大的运动速度，通常在这一距离段工件台最大速度仅上升至200mm/s至400mm/s。也就是说，在这一段行程中，工件台尽管具备达到较大步进速度的能力（1000mm/s以上），但实际上其仍处于较低的运动速度的工作状态。此处，需要特别指出的是对于短距离工件台步进运动，在光刻机曝光和测量位工作时，工件台的微动台频繁的处于加速启动和减速停止的过程，所有对于大部分时间工作状态，工件台的实际运动速度并不高。对以上性能的工件台模型进行分解和计算，可以得到以下步进方式，运动距离对应运动时间的近似模型和曲线，如图2所示。影响因素之三为对准策略和单元技术。通常硅片对准标记有多种运动方式，如视频捕获标记，图3中所示，先X向扫描然后Y向扫描；或者先Y向扫描然后X向扫描。如图4中所示，如空间像成像标记，或沿45度角扫描对准标记。由于对准标记的实际尺寸极小，一般为400微米到500微米之间，与标记之间的物理距离相比较，所占比例小于1%，故标记对准单元技术和运动方式的不同所造成的差异性，在实际工程中可以忽略不计。同时也因为在对准扫描的过程中，其运动速度较低一般为3mm/s至30mm/s，该速度同工件台运动的平均速度（400mm/s至600mm/s）相比较数值较小，仅为4%-5%，因此在进行模型简化和工程计算中，我们可以假设在对准时工件台是静止的，并进行对准标记点的单元对准。在对准单元技术上所消耗的时间属于T2，即为在某一工位工作所需要的时间。现有技术中所使用的硅片精对准流程和算法如图5中所示，该对准方法具体包括：硅片精对准依据硅片上已有的n个硅片精对准标记采用简单的弯曲算法（simplemeanderalgorithm）有效缩短了干涉仪的对准扫描路径提高对准精度。该算法将所有硅片精对准标记沿y向增序大致均分为m组，组号为偶数的扫描路径沿x向增序，奇数则相反。然后按照各组组号由小到大将扫描路径连接起来。至此即规划出硅片精对准标记的扫描对准路径。传统的硅片精对准路径计算方法其详细扫描路径规划过程可分为以下几个步骤：步骤1.依y方向将对准标记分为A1，A2,…An个集合：a)设集合的数量为0个(集合内不包含任意一个硅片对准标记)；b)选出不在集合内，所有硅片对准标记内y值最小的位置(xj,yj)；c)选出所有标记(xk,yk)中yk-yj<y_tolerance,y_tolerance范围初定为大于0，小于等于100(mm)；d)将选出的标记设为新的集合Ai；e)重复以上b,c,d步骤直至硅片上所有的对准标记都选中。步骤2.每个集合Ai中的标记按x正向排列：Ai依次由小到大排列，若i为奇数将Ai中的标记反向排列。针对具体问题，采用现有技术方案的简单的弯曲算法，其总的路程超过1500mm。综上所述，现有技术中需要一种新的对准方法，能在保证对准精确度的同时提高对准效率。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种硅片对准方法，能在保证对准精确度的同时提高对准效率。为了实现上述专利技术目的，本专利技术公开一种硅片对准方法，包括：步骤1、输入精对准坐标点在硅片上的位置以及精对准流程工件台运动的上下坐标；步骤2、将精对准流程的上一个工位和下一个工位之间的距离作为零距离的约束函数,或者将先找到精对准流程的上一个工位和下一个工位之间的最近邻居点，并把它们相互连接起来作为约束函数，然后采用旅行商算法优化，当满足约束条件时增加一惩罚函数作为权重；步骤3、利用搜索算法进行问题求解；步骤4、输出求解结果。该步骤1具体包括：步骤1.1从硅片曝光工序中的任一准备工位p0(x0,y0）处开始，运动控制单元驱动硅片台带动硅片按位置p1、p2、……、pn对应的顺序，将该准备工位相关的硅片表面的n个分别位于p1(x1,y1)、p2(x2,y2)、……、pn(xn,yn)的对准标记逐一移动至标记扫描单元的垂直方向下，该顺序的特征在于以直线连接该顺序所遍历的各标记位置所构成的总行程最短，即该遍历顺序中任意前后两点pi,pj的坐标(xi,yi)、（xj,yj）满足总行程为最短，i=0～n-1，j=i+1～n；步骤1.2计算公式如下：，其中和代表上一个工作位最后一个坐标的位置的X值和Y值；和代表下一个工作第一个坐标的位置坐标的X值和Y值；该上一个工作位为对硅片进行逐场调平位，该下一个工作位为两个工件台进行交换等待位。该步骤2中将精对准流程的上一个工位和下一个工位之间的距离作为零距离的约束函数具体包括：在计算精对准工作位的上一个和精对准工作位的下一个之间的距离时预设为0；先找到精对准流程的上一个工位和下一个工位之间的最近邻居点，并把它们相互连接起来作为约束函数具体包括；首先找对精对准16个坐标点同其上一个工作位坐标的最近邻居，接着找到精对准16个坐标点同其下一个工作位坐标的最近邻居，步骤2中的评价函数为欧几里德函数或棋盘函数。该评价函数为欧几里德函数时，其计算公式如下：，总合距离最短，和代表上一个工作位中工作位坐标ps(xs,ys）的X值和Y值；或代表中间工作位中工作位坐标p1(x1,y1)到pn(xn,yn)的X值和Y值；或代表下一个工作位中工作位坐标pe(xe,ye)的X值和Y值，该中间工作位为硅片精对准工作位。该评价函数为棋盘函数时，其计算公式如下：，总合距离最短，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅片对准方法，其特征在于，包括：步骤1、输入精对准坐标点在硅片上的位置以及精对准流程工件台运动的上下坐标；步骤2、将精对准流程的上一个工位和下一个工位之间的距离作为零距离的约束函数,或者将先找到精对准流程的上一个工位和下一个工位之间的最近邻居点，并把它们相互连接起来作为约束函数，然后采用旅行商算法优化，当满足约束条件时增加一惩罚函数作为权重；步骤3、利用搜索算法进行问题求解；步骤4、输出求解结果。

【技术特征摘要】
1.一种硅片对准方法，其特征在于，包括：步骤1、输入精对准坐标点在硅片上的位置以及精对准流程工件台运动的上下坐标；步骤2、将精对准流程的上一个工位和下一个工位之间的距离作为零距离的约束函数,或者将先找到精对准流程的上一个工位和下一个工位之间的最近邻居点，并把它们相互连接起来作为约束函数，然后采用旅行商算法优化，当满足约束条件时增加一惩罚函数作为权重；步骤3、利用搜索算法进行问题求解；步骤4、输出求解结果；其中，所述步骤1具体包括：步骤1.1从硅片曝光工序中的任一准备工位p0(x0,y0）处开始扫描，运动控制单元驱动硅片台带动硅片按位置p1、p2、……、pn对应的顺序，将该准备工位相关的硅片表面的n个分别位于p1(x1,y1)、p2(x2,y2)、……、pn(xn,yn)的对准标记逐一移动至标记扫描单元的垂直方向下，该顺序的特征在于以直线连接该顺序所遍历的各标记位置所构成的总行程最短，即所述遍历顺序中任意前后两点pi,pj的坐标(xi,yi)、（xj,yj）满足总行程为最短，i=0～n-1，j=i+1～n；步骤1.2计算公式如下：，其中,和代表上一个工作位最后一个坐标的位置的X值和Y值；和代表下一个工作位第一个坐标的位置坐标的X值和Y值；所述上一个工作位为对硅片进行逐场调平位，所述下一个工作位为两个工件台进行交换等待位。2.如权利要求1所述的硅片对准方法，其特征在于，所述步骤2中将精对准流程的上一个工位和下一个工位之间的距离作为零距离的约束函数具体包括：在计算精对准工作位的上一个和精对准工作位的下一个之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞，李术新，李运锋，束奇伟，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31