同轴对准信号采集和处理控制方法及其关键子系统技术方案

本发明专利技术公开了一种同轴对准信号采集和处理控制方法及其关键子系统，通过多个控制模块之间的协调，实现了脉冲激光产生与光强信号采集的同步控制；光强信号采集与位置信号采集的同步控制；对准信号处理与硅片台扫描运动的同步控制；对连续对准扫描机制的支持，其关键子系统中通过光纤使微弱光信号可靠传输到光探测控制单元进行预处理及采样；通过并行光强数据总线可将光强数据高效传输到信号处理单元。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息控制领域，尤其涉及一种步进扫描投影光刻机掩模空间像信号采集与处理控制方法。
技术介绍
光刻机是集成电路加工过程中最关键的设备，投影光刻设备的两个主要工艺流程是曝光和对准，曝光使掩模图形清晰的成像于硅片，对准通过掩模、掩模台、硅片、硅片台上的特殊标记确定它们之间空间位置关系，使掩模图形能够准确成像于硅片上的指定位置，实现套刻精度。因此，在每片硅片曝光之前都必须进行对准。对准可分为同轴对准和离轴对准，同轴对准确定掩模(台)和硅片台之前的位置关系，使用与曝光过程相同的光学系统，一次同轴对准过程中，掩模台不动，掩模上的对准标记成像于硅片平面，硅片台运动，使硅片台上的参考标记扫描对准标记所成的像，同时采样所成像的光强，进行处理以寻找其最大值，最大光强对应的位置即对准点。硅片台的运动轨迹如图1所示，由多个不同水平面的运动构成二维(XZ或YZ)的运动轨迹。可见，为完成一次同轴对准，必须实现光源——DUV激光器，对准标记成像光强与硅片台位置采样，对准信号处理三方面的协调控制。同时，为提高生产率，对准时希望硅片台在不同水平面的扫描运动能够连续进行，即在相邻的两次水平扫描之间没有停顿。因此要完成一次同轴对准，必须要求1)配备同轴对准信号采集和处理控制子系统，保证准确高效的采集、传输和处理对准信号；2)脉冲激光产生与光强信号采集的同步，保证能够准确采样到光强信号；3)光强信号采集与位置信号采集的同步，保证光强数据与位置数据对应4)对准信号处理与硅片台扫描运动的同步，保证对准信号处理的实时性5)支持连续扫描机制，保证对准过程不影响设备生产率。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题在于提供一种同轴对准信号采集和处理控制方法，以实现脉冲激光产生与光强信号采集的同步、光强信号采集与位置信号采集的同步、对准信号处理与硅片台扫描运动的同步。本专利技术的技术方案包括如下步骤步骤1)同轴对准信号采集及处理控制子系统主控单元根据用户选择的对准标记计算相关参数，启动一次同轴对准；步骤2)同轴对准信号采集及处理控制子系统主控单元将每次的水平扫描时间、采样采样频率的期望值和采样数目发给同步及运动控制子系统主控单元；步骤3)同步及运动控制子系统主控单元计算实际的采样频率和数目，并将结果返回同轴对准信号采集及处理控制子系统主控单元，完成第一级谈判过程；步骤4)根据实际可执行的采样频率和数目，同轴对准信号采集及处理控制子系统主控单元生成信号采集和处理参数，并发给同轴对准信号采集及处理控制子系统中的信号处理单元和光探测接口单元；并通知激光控制子系统主控单元准备开始对准扫描；步骤5)同轴对准信号采集及处理控制子系统主控单元向同步及运动控制子系统主控单元发送开始对准扫描运动命令，并将第一级延迟时间和相关运动范围参数发给同步及运动控制子系统主控单元；步骤6)同步及运动控制子系统主控单元和运动控制单元进行第二级谈判，谈判第一次水平扫描准备时间和匀速扫描时间；步骤7)同步及运动控制子系统主控单元在驱动单元中排队并启动第一次水平扫描，然后谈判下一次水平扫描准备时间和匀速扫描时间；步骤8)同步及运动控制子系统中的同步控制单元产生运动同步信号，协调掩模台承载掩模运动到指定位置和硅片台进行一次水平扫描运动；步骤9)同步及运动控制子系统中的同步控制单元产生状态同步信号并发送给同轴对准信号采集及处理控制子系统中的时序控制单元，时序控制单元只有在状态同步信号有效时接收其它信号，否则处于终止状态；步骤10)硅片台进入匀速扫描阶段后，同步及运动控制子系统中的同步控制单元产生激光触发信号，激光控制接口单元将根据该触发信号控制激光器产生激光照明脉冲；步骤11)根据第一级采样延迟时间，同步及运动控制子系统中的同步控制单元产生光强采样信号并经同轴对准信号采集及处理控制子系统中的时序控制单元发送到同轴对准信号采集及处理控制子系统中的光探测接口单元，光探测接口单元根据第二级级采样延迟时间，控制同轴对准信号采集及处理控制子系统中的光探测控制单元进行光强采样，并读取采样数据；步骤12)根据采样延迟时间，同步及运动控制子系统中的同步控制单元产生位置采样信号控制同步及运动控制子系统中的位置信号采样单元进行掩模台和硅片台位置采样，位置信号采样单元采样完成后将位置数据发给同轴对准信号采集及处理控制子系统中的信号处理单元；步骤13)同轴对准信号采集及处理控制子系统中的信号处理单元接收到位置数据后向同轴对准信号采集及处理控制子系统中的时序控制单元请求光强数据，如果时序控制单元处于非终止状态，它将控制同轴对准信号采集及处理控制子系统中的光探测接口单元将光强数据通过并行光强数据总线传输到同轴对准信号采集及处理控制子系统中的信号处理单元； 步骤14)同轴对准信号采集及处理控制子系统中的信号处理单元根据位置和光强数据完成一次单点对准信号合成与处理算法；步骤15)重复步骤8～14，直到完成本次水平扫描期间的所有对准采样点信号采集和处理过程；步骤16)同步及运动控制子系统主控单元在第一次水平扫描期间将完成下一次水平扫描的谈判和排队第二次水平扫描，同时开始第三次水平扫描的谈判和排队；步骤17)第一次水平扫描结束后将立即开始第二次水平扫描，这期间将重复步骤8～15，类似的进行第二次水平扫描期间的对准信号采集和处理过程；步骤18)第二次水平扫描结束后将立即开始第三次水平扫描，如此直到全部水平扫描完成；步骤19)同步及运动控制子系统中的同步控制单元使得同步状态信号无效，同轴对准信号采集及处理控制子系统中的时序控制单元将处于终止状态，此时同轴对准信号采集及处理控制子系统中的信号处理单元开始进行对准信号的后处理，并将处理结果返回同轴对准信号采集及处理控制子系统主控单元，完成一次同轴对准过程。作为对本专利技术的改进，步骤1)中用户选择的对准标记计算相关参数包括对准标记类型、编号及每个标记对准次数；步骤2)中所述的水平扫描时间可以为500ms、采样频率期望值可以为1KHz、采样数目可以为200； 步骤5)中所述的第一级延迟时间可以为2750ns，所述的相关运动范围参数包括水平匀速扫描起始位置和垂向起始位置；步骤11)中所述的第二级采样延迟时间可为300ns，所述触发延迟采用一级储存，在(9)中完成，采样延迟分两级储存，第一级在(9)中完成，精度为250ns，第二级在(15)中完成，精度为100ns，两级储存可达到50ns精度控制；本专利技术需要解决的另一个技术问题在于提供一种上述方法中同轴对准系统的关键子系统-信号采集及处理控制子系统以实现同轴对准信号的精确采集和处理。针对该技术问题的技术方案如下包括光强探测器，信号处理单元、时序控制单元、光探测接口单元、光探测控制单元，其特征在于还包括光纤、高速串行总线和并行光强数据总线；光强探测器通过光纤与光探测控制单元连接，信号处理单元、时序控制单元、光探测接口单元分别接入并行光强数据总线，从而该三个单元构成并行连接结构，同时时序控制单元与光探测接口单元之间直接连接，而光探测接口单元与光探测控制单元通过高速串行总线高速串行连接。所述并行光强总线的最高速率可达256M bps；所述高速串行总线的最高速率可达1M bps。本专利技术的有益效果是，与现有技术相比，通过光纤使微弱光信号可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同轴对准信号采集和处理控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤１）：信号采集及处理控制子系统（７）主控单元（２４）根据用户选择的对准标记计算相关参数，启动一次同轴对准；步骤２）：信号采集及处理控制子系统（７）主控单元（２４ ）将每次的水平扫描时间、采样频率期望值和采样数目发给同步及运动控制子系统（８）主控单元（２５）；步骤３）：同步及运动控制子系统主控单元（２５）计算实际的采样频率和数目，并将结果返回信号采集及处理控制子系统主控单元（２４），完成第一级 谈判过程；步骤４）：根据实际可执行的采样频率和数目，信号采集及处理控制子系统主控单元（２４）生成信号采集和处理参数，并发给信号采集及处理控制子系统（７）中的信号处理单元（１３）和光探测接口单元（１５）；并通知激光控制子系统（６）主控 单元（２３）准备开始对准扫描；步骤５）：信号采集及处理控制子系统主控单元（２４）向同步及运动控制子系统主控单元（２５）发送开始对准扫描运动命令，并将第一级延迟时间和相关运动范围参数发给同步及运动控制子系统主控单元（２５）；步 骤６）：同步及运动控制子系统主控单元（２５）和运动控制单元（１０）进行第二级谈判，谈判第一次水平扫描准备时间和匀速扫描时间；步骤７）：同步及运动控制子系统主控单元（２５）在运动控制单元（１０）中排队并启动第一次水平扫描，然后谈判下一 次水平扫描准备时间和匀速扫描时间；步骤８）：同步及运动控制子系统（８）中的同步控制单元（９）产生运动同步信号，协调掩模台承载掩模（４）运动到指定位置和硅片台（３）进行一次水平扫描运动；步骤９）：同步及运动控制子系统中的同步控 制单元（９）产生状态同步信号并发送给信号采集及处理控制子系统中的时序控制单元（１４），时序控制单元（１４）只有在状态同步信号有效时接收其它信号，否则处于终止状态；步骤１０）：硅片台（３）进入匀速扫描阶段后，同步及运动控制子系统中的同 步控制单元（９）产生激光触发信号，激光控制子系统中的激光控制接口单元（１２）根据接收到的触发信号控制激光器（１）产生激光照明脉冲；步骤１１）：根据第一级采样延迟时间，同步及运动控制子系统中的同步控制单元（９）产生光强信号并经信号采集 及处理控制子系统中的时序控制单元（１４）发送到信号采集及处理控制子系统中的光探测接口单元（１５），光探测接口单元（１５）根据第...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周畅，韦学志，李焕炀，谢坚，
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：31[中国|上海]