一種硅片對準方法技術

本發明專利技術公開一種硅片對準方法，包括：步驟1、輸入精對準坐標點在硅片上的位置以及精對準流程工件臺運動的上下坐標；步驟2、將精對準流程的上一個工位和下一個工位之間的距離作為零距離的約束函數,或者將先找到精對準流程的上一個工位和下一個工位之間的最近鄰居點，并把它們相互連接起來作為約束函數，然后采用旅行商算法優化，當滿足約束條件時增加一懲罰函數作為權重；步驟3、利用搜索算法進行問題求解；步驟4、輸出求解結果。

【技術實現步驟摘要】
一種硅片對準方法
本專利技術涉及一種集成電路裝備制造領域，尤其涉及一種用于光刻設備的硅片對準方法。
技術介紹
在光刻機領域中整機的產率Throughout是光刻機三大核心指標之一，為提高產率各光刻機制造商不斷努力挖掘潛力，現有技術中專利技術了雙工件臺系統，其中在整機測量位對硅片上16個對準標記進行精對準，以提高對準精度。在超大集成電路制造領域中，為解決復雜多點沖孔的路徑優化問題，如美國專利US7054798中提出一種結合旅行商問題算法（TravelingSalesProblem,TSP）對平面內單一沖孔路徑進行近似計算，獲得一條最短的加工路徑，以此來提高加工效率。對這一問題的研究可分為三方面影響因素，第一是系統軌跡和方案規劃；第二為工件臺運動性能；第三為對準策略和單元技術。結合基本運動時間公式T=S/V分析，其中T為運動所需要的時間，S為需要達到的運動距離，V為運動速度。其中結合具體工位和工序的工作流程T有可分為兩類，T1為在兩個工位之間運動所需要的時間，T2為在某一工位工作所需要的時間。即T=T1+T2。影響因素之一為系統軌跡和方案規劃，即指采用何種方案和方法實現在硅片上多個標記點的對準，以及它們的先后次序和運動的軌跡。在系統軌跡規劃中任意兩點之間運動所消耗的時間屬于T1，即為在兩個工位之間運動所需要的時間。影響因素之二為工件臺運動性能。有關工件臺運動性能的背景內容，可參考論文，作者：穆海華等，超精密點對點運動三階軌跡規劃精度控制，《機械工程學報》，Vol.44(1),2008,pp.127-132.通常將工件臺運動模型規劃為三階或四階模型進行仿真。如圖1中所示，圖1是光刻機中工件臺運動模型概念圖。表一中所示為一種典型的工件臺運動性能參數。表一對于兩點間相互間隔的距離較近（10mm-100mm）的運動，根據工件臺運動模型和規律，根據如表1所示，通常短距離之間的加減速不足以使得工件臺速度上升到一個較大的運動速度，通常在這一距離段工件臺最大速度僅上升至200mm/s至400mm/s。也就是說，在這一段行程中，工件臺盡管具備達到較大步進速度的能力（1000mm/s以上），但實際上其仍處于較低的運動速度的工作狀態。此處，需要特別指出的是對于短距離工件臺步進運動，在光刻機曝光和測量位工作時，工件臺的微動臺頻繁的處于加速啟動和減速停止的過程，所有對于大部分時間工作狀態，工件臺的實際運動速度并不高。對以上性能的工件臺模型進行分解和計算，可以得到以下步進方式，運動距離對應運動時間的近似模型和曲線，如圖2所示。影響因素之三為對準策略和單元技術。通常硅片對準標記有多種運動方式，如視頻捕獲標記，圖3中所示，先X向掃描然后Y向掃描；或者先Y向掃描然后X向掃描。如圖4中所示，如空間像成像標記，或沿45度角掃描對準標記。由于對準標記的實際尺寸極小，一般為400微米到500微米之間，與標記之間的物理距離相比較，所占比例小于1%，故標記對準單元技術和運動方式的不同所造成的差異性，在實際工程中可以忽略不計。同時也因為在對準掃描的過程中，其運動速度較低一般為3mm/s至30mm/s，該速度同工件臺運動的平均速度（400mm/s至600mm/s）相比較數值較小，僅為4%-5%，因此在進行模型簡化和工程計算中，我們可以假設在對準時工件臺是靜止的，并進行對準標記點的單元對準。在對準單元技術上所消耗的時間屬于T2，即為在某一工位工作所需要的時間。現有技術中所使用的硅片精對準流程和算法如圖5中所示，該對準方法具體包括：硅片精對準依據硅片上已有的n個硅片精對準標記采用簡單的彎曲算法（simplemeanderalgorithm）有效縮短了干涉儀的對準掃描路徑提高對準精度。該算法將所有硅片精對準標記沿y向增序大致均分為m組，組號為偶數的掃描路徑沿x向增序，奇數則相反。然后按照各組組號由小到大將掃描路徑連接起來。至此即規劃出硅片精對準標記的掃描對準路徑。傳統的硅片精對準路徑計算方法其詳細掃描路徑規劃過程可分為以下幾個步驟：步驟1.依y方向將對準標記分為A1，A2,…An個集合：a)設集合的數量為0個(集合內不包含任意一個硅片對準標記)；b)選出不在集合內，所有硅片對準標記內y值最小的位置(xj,yj)；c)選出所有標記(xk,yk)中yk-yj<y_tolerance,y_tolerance范圍初定為大于0，小于等于100(mm)；d)將選出的標記設為新的集合Ai；e)重復以上b,c,d步驟直至硅片上所有的對準標記都選中。步驟2.每個集合Ai中的標記按x正向排列：Ai依次由小到大排列，若i為奇數將Ai中的標記反向排列。針對具體問題，采用現有技術方案的簡單的彎曲算法，其總的路程超過1500mm。綜上所述，現有技術中需要一種新的對準方法，能在保證對準精確度的同時提高對準效率。
技術實現思路
為了克服現有技術中存在的缺陷，本專利技術提供一種硅片對準方法，能在保證對準精確度的同時提高對準效率。為了實現上述專利技術目的，本專利技術公開一種硅片對準方法，包括：步驟1、輸入精對準坐標點在硅片上的位置以及精對準流程工件臺運動的上下坐標；步驟2、將精對準流程的上一個工位和下一個工位之間的距離作為零距離的約束函數,或者將先找到精對準流程的上一個工位和下一個工位之間的最近鄰居點，并把它們相互連接起來作為約束函數，然后采用旅行商算法優化，當滿足約束條件時增加一懲罰函數作為權重；步驟3、利用搜索算法進行問題求解；步驟4、輸出求解結果。該步驟1具體包括：步驟1.1從硅片曝光工序中的任一準備工位p0(x0,y0）處開始，運動控制單元驅動硅片臺帶動硅片按位置p1、p2、……、pn對應的順序，將該準備工位相關的硅片表面的n個分別位于p1(x1,y1)、p2(x2,y2)、……、pn(xn,yn)的對準標記逐一移動至標記掃描單元的垂直方向下，該順序的特征在于以直線連接該順序所遍歷的各標記位置所構成的總行程最短，即該遍歷順序中任意前后兩點pi,pj的坐標(xi,yi)、（xj,yj）滿足總行程為最短，i=0～n-1，j=i+1～n；步驟1.2計算公式如下：，其中和代表上一個工作位最后一個坐標的位置的X值和Y值；和代表下一個工作第一個坐標的位置坐標的X值和Y值；該上一個工作位為對硅片進行逐場調平位，該下一個工作位為兩個工件臺進行交換等待位。該步驟2中將精對準流程的上一個工位和下一個工位之間的距離作為零距離的約束函數具體包括：在計算精對準工作位的上一個和精對準工作位的下一個之間的距離時預設為0；先找到精對準流程的上一個工位和下一個工位之間的最近鄰居點，并把它們相互連接起來作為約束函數具體包括；首先找對精對準16個坐標點同其上一個工作位坐標的最近鄰居，接著找到精對準16個坐標點同其下一個工作位坐標的最近鄰居，步驟2中的評價函數為歐幾里德函數或棋盤函數。該評價函數為歐幾里德函數時，其計算公式如下：，總合距離最短，和代表上一個工作位中工作位坐標ps(xs,ys）的X值和Y值；或代表中間工作位中工作位坐標p1(x1,y1)到pn(xn,yn)的X值和Y值；或代表下一個工作位中工作位坐標pe(xe,ye)的X值和Y值，該中間工作位為硅片精對準工作位。該評價函數為棋盤函數時，其計算公式如下：，總合距離最短，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種硅片對準方法，其特征在于，包括：步驟1、輸入精對準坐標點在硅片上的位置以及精對準流程工件臺運動的上下坐標；步驟2、將精對準流程的上一個工位和下一個工位之間的距離作為零距離的約束函數,或者將先找到精對準流程的上一個工位和下一個工位之間的最近鄰居點，并把它們相互連接起來作為約束函數，然后采用旅行商算法優化，當滿足約束條件時增加一懲罰函數作為權重；步驟3、利用搜索算法進行問題求解；步驟4、輸出求解結果。

【技術特征摘要】
1.一種硅片對準方法，其特征在于，包括：步驟1、輸入精對準坐標點在硅片上的位置以及精對準流程工件臺運動的上下坐標；步驟2、將精對準流程的上一個工位和下一個工位之間的距離作為零距離的約束函數,或者將先找到精對準流程的上一個工位和下一個工位之間的最近鄰居點，并把它們相互連接起來作為約束函數，然后采用旅行商算法優化，當滿足約束條件時增加一懲罰函數作為權重；步驟3、利用搜索算法進行問題求解；步驟4、輸出求解結果；其中，所述步驟1具體包括：步驟1.1從硅片曝光工序中的任一準備工位p0(x0,y0）處開始掃描，運動控制單元驅動硅片臺帶動硅片按位置p1、p2、……、pn對應的順序，將該準備工位相關的硅片表面的n個分別位于p1(x1,y1)、p2(x2,y2)、……、pn(xn,yn)的對準標記逐一移動至標記掃描單元的垂直方向下，該順序的特征在于以直線連接該順序所遍歷的各標記位置所構成的總行程最短，即所述遍歷順序中任意前后兩點pi,pj的坐標(xi,yi)、（xj,yj）滿足總行程為最短，i=0～n-1，j=i+1～n；步驟1.2計算公式如下：，其中,和代表上一個工作位最后一個坐標的位置的X值和Y值；和代表下一個工作位第一個坐標的位置坐標的X值和Y值；所述上一個工作位為對硅片進行逐場調平位，所述下一個工作位為兩個工件臺進行交換等待位。2.如權利要求1所述的硅片對準方法，其特征在于，所述步驟2中將精對準流程的上一個工位和下一個工位之間的距離作為零距離的約束函數具體包括：在計算精對準工作位的上一個和精對準工作位的下一個之間的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳飛，李術新，李運鋒，束奇偉，
申請(專利權)人：上海微電子裝備有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31