专利名称：改善链处理准确度的预测性脉冲触发的用法的制作方法
技术领域：
本发明关于用以处理目标样本的脉沖式激光技术。著作权声明
2008年Electro Scientific Industries股份有限公司。本专利文件的部分揭示内容受到著作权保护。著作权拥有者不反对任何人复制专利商标事务所专利档案或记录中本专利文件或本专利揭示内容，不过，保留所有著作权的权利。
背景技术：
集成电路(尤其是用在计算机内存数组中的集成电路)经常会被设计成重复的图案，其运用一被复制在一半导体芯片的庞大面积上的单元胞体(cell)。此种密集电路系统的制造良率有越来越低的倾向，因为微粒或其它缺陷和电性主动组件或互连电线重迭的可能性越来越高，从而使得它们无法运作。解决此问题的其中 一种方式必须建立冗余胞体，这些冗余胞体可用来取代在进行电性测试期间所发现到的故障胞体。 一激光射束藉由割断特定的电性连接线便能完成此取代步骤，同时可让其它胞体保持不变。
将一晶圆分割成多个个别芯片之前，在晶圓层级处来执行此错误修正处理最有效。于一典型的内存修补统中，整个晶圓在一激光光学组件的下方于一自动控制平台上^皮运送，该激光光学组件被程序化成用以在激光射束轴对齐所希的连接点或连结链时触发一激光脉沖。该激光射束轴在该晶圓上相对于该连结链的速度(亦称为链运转速度(link mn velocity))以及激光射束触发系统的准确度则会界定此等链处理平台的质量和总处理量。
目前，激光修补系统能够在高达210mm/sec的链运转速度下，于分隔约2微米的装置上每秒处理100,000条连结链。目前适合用来进行内存修补的激光的脉沖重复频率(PRF)高达150kHz或是每秒150,000个脉冲。激光的发展持续提高脉沖重复频率并且预期会有具数百个kHz PRF的激光。Electro ScientificIndustries股份有限公司(其为本专利申请案的受让人)提供一种型号为9850的双射束链处理系统，其能够在特殊的操作模式中倍增激光PRF。本领域希望在为激光PRF和链间距的乘积的速度处来处理链运转作业。当此速度超过该系统的最大能力时，链运转作业便必须在较慢的速度处来实施。因此，激光射束脉沖可以在远快于激光射束轴能够从一 目标前进至下一个目标的速度的速率处被触发。此差别便提供大幅提高链运转速度的机会。
发明内容
本发明说明一种「预测性脉冲触发(PPT)」方法，其可在一链处理系统中触发一激光射束时来改善系统准确度。于一较佳的实施例中，该PPT方法在用于支撑一晶圓的平台运动期间(举例来说，以高速恒定的速度来运动)，在「行进中(on the fly)」促成激光脉冲触发。该PPT方法必须预估连结链位置和激光射束轴位置，并且依据此预估结果来触发该激光射束。用以提供该晶圓支撑平台的位置指示结果的度量源头包含千涉计、光学编码器、以及众多其它各式各样的传感器。
依据测量和交换该晶圓支撑平台位置来触发产生一激光脉冲的本技术目前最新的系统的特征为误差大小大于以使用经预测参数为特征所产生的误差的十倍。使用经测量参数来触发一激光射束中的误差随着链运转速度而线性增加，也就是，当一激光射束轴的速度提高时，准确地测量其位置以及触发产生一激光射束来瞄准一所希连结链的能力便会下降。系统误差的程度还会相依于测量取样频率，因为取样率越高(也就是，每个单位时间有较多的测量值)便会越准确。相反地，使用PPT来触发一激光射束中的误差主要则相依于估计值的准确度。该些估计值可能以不同时间处的平台位置的多次测量值为主、以链运转速度为主、以及以其它数据为主。它们的准确度可能远大于个别的传感器测量值，而且它们可以在高于可用传感器的取样率处被产生。
从下面较佳实施例的详细说明，参考附图，将会明白本发明的额外观点与优点。
图1所示为被导引至一目标样本表面的激光射束的示意图。 图2所示为沿着一列要被割断的连结链以链运转速度V^来移动的激光朝 束光点的示意图，其说明的用于触发一激光射束来割断一连结链的以位置为主
的准则。
图3所示为完全以测量为主的现有激光脉冲触发方法的概要流程图。
图4所示为用以比较经测量位置数据和经外插位置数据的一组关系图，用
以说明PPT方法的平滑化效果。
图5所示为PPT方法的估计算法的详细步骤的方块图。
图6所示为依据运动参数测量和估计的组合的PPT激光射束触发方法的
概要流程图。
具体实施例方式
图l所示为沿着一传播轴被导引至一半导体晶圓102表面的脉沖式激光射 束IOO。晶圓102被定位在一可移动的支撑台或平台104之上。该晶圓表面上 的特征图案包含要被一激光射東IOO来处理的多列目标结构106。激光射束00 的射束传播轴108的位置可藉由控制光学器件(例如能够再导向射束传播轴 108的面镜110和透镜112)以及经由支撑台104的运动而相对于目标结构来移 动。
下面将参考图2和3配合在一链处理系统中触发产生一激光射束脉冲来说 明PPT方法优于以经测量位置数据为主的标准触发方法的对照优点。图2所 示的沿着一列目标结构或连结链106来移动的激光射束轴108,其中，某些连 结链106被指定成要被割断。射束轴108在晶圓102上定义一激光射束光点 114的中心。图3所示为根据现有以测量为主的激光脉沖触发方法所实行的处 理步骤的流程图。参考图2与图3， 一千涉计(图中并未显示)，例如可从位于 美国康乃迪克州MiddlefieW的Zygo股份有限公司处所购得的ZMI 2001,藉 由在周期性的时间位移区间处测量支撑台104的设置位置来测量射束轴108 相对于晶圓102的位置Pm。接着，射束轴位置PM便会与所希的触发位置PT
6作比较。接着，便会评估剩余目标前进距离I PM-PT I ，用以判断激光射束光 点114是否位于以链触发位置PT为中心的一可接受位置触发窗口 Pw内。倘若 并不满足此条件的话，那么，激光射束轴108的设置位置4更与该目标相距太远
而无法启动激光射束100。所以，平台104继续以目标链106为基础，在链运 转速度V^处来移动激光射束轴108的位置Pm,并且重复进行PM的测量作业。 当前进距离I PM-PT I落在位置窗口 Pw内时， 一激光射束脉沖便会被触发，而 该连结链106则会4皮割断。
触发位置PT被决定之后使得在轴位置PM与触发位置PT—致时产生一激
光脉沖，用以在位置P^处的指定目标链106上精确地传送一激光射束光点114。 一般来说，该触发位置位于该链位置的前面，用以让该激光电源供应器和激光 头有时间产生该脉沖并且让该光有时间传播通过光学系统。在链运转速度VL 而预设脉沖产生与传播时间为Tp哪处，触发位置PT=PL-VLTprop。不过，该触 发位置亦可能位于该链位置处。
标准的触发方法在高链运转速度处产生问题，因为位置测量的准确度和取 样率不足以在触发激光射束100时提供所希的精确程度。不过，PPT方法藉由 估计中间的位置，取代实际进行更频繁的位置测量，则提供高位置测量取样率 的好处。下面参考图4与图5来说明该PPT方法。在图4的关系图A中，圓 形灰点代表的是当激光射束轴108沿着一列要被割断的目标链106移动时在 fM=7.1MHz的取样率处所取得的该可移动晶圓支撑台104的经测量位置PM。 在fE=100MHz处所算出的相同平台的外插位置PE则如黑点所示。在每一个测 量区间内有100/7.1=14个外插位置Pe。藉由从图4的关系图A中所示的位置 数据处扣除一拟合线便可进行特写比较，其中，所生成的差异位置数据310 如图4的关系图B中所示。图4的关系图B在经测量的位置数据集中指出一 已提高的噪声位准312，其与藉由外插法所取得的较高精确位准314来作比较。
图4的关系图C说明的是使用PPT方法对用来估计中间位置的触发窗口 所造成的效应。当晶圓102以高速移动时，用于成功触发激光射束100的位置 触发窗口 Pw的宽度便会提高。再者，想要知道激光射束轴108何时会位于位 置窗口 Pw内则相依于激光射束轴位滞的频繁反馈。所以，位置触发窗口 Pw 的可容许选择由测量取样率fM来规定。该范例中的外插位置数据的取样率fE约比测量取样率fM大14倍。所以，当使用PPT方法时，触发窗口Pwin可能会 比没有PPT方法好处的触发窗口 Pw要窄14倍，从而允许会有更高的触发精确度。
图5所示为用于说明依据瞬时速度测量来外插位置pe的算法的方块图。
图6所示为根据图5中所示的子系统的操作所施行的算法所实行的处理步骤的 流程图。在图5中，「Zygo位置Zn」所指的由一Zygo干涉计所提出的一连串 晶圓支撑台位置测量值。经测量晶圓支撑台位置数据Zn的平均值An以及瞬时 链运转速度V,.均为位置计算模块320的输入，该位置计算模块根椐标准的运 动公式xnew=x。ld+VLt来推算经外插激光射束位置Pz,其中，t代表的是从上次 位置测量所经过的流逝时间。一^:来说，在速率fe=100MHz处来产生PPT位 置估计值，其对应于10奈秒的周期Te。
因实行现有方法而造成的误差源头经理解如下。首先，位置窗口 Pw在形 式上被定义成在一取样周期TM中所前进的最大距离加上一以设备为主的常数 P产5nm。最大平台速度被宽松地假设为所希链运转速度VL的1.3倍。因此， 位置窗口 Pw=1.3VJm+Pf，其中，取样周期TM为传感器取样率fM的倒数。举 例来说，倘若，传感器取样率fM=6.7MHz而链运转速度VL-200mm/sec的话， 那么经估计的位置窗口 Pw=44nm。因为该窗口以该触发位置为中心，所以， 此数值呈现用于定位激光射束100的最差情况误差22nm的两倍，其由传感器 取样率fM和激光射束轴108横越晶圓102的链运转速度V^来独特决定。
参考图6，该PPT方法使用一经测量的数值Vmeans、 一估计值Vest、或是 直接使用一速度设定点Ve。m( 「受控速度(commanded velocity)」)作为近似平台 速度Vstage。如决策方块330所示，接着可以下面两种方式中其中一者来达成 触发一激光脉沖的目的以时间为主的触发或是以位置为主的触发。如决策方 块330的「 P」输出所示，以位置为主的触发实施例比较剩余前进距离I PE-PT I 和位置窗口 Pwin,其中，Pe代表外插位置，而P^则代表因较高的PPT取样率 fE所造成的较窄位置窗口。如决策方块330的「 T」输出所示，以时间为主的 触发实施例利用前进距离I PM-PT I除以近似平台速度Vstage来计算激光触发 时间Ttfig。
使用PPT方法的触发窗口 P謂可藉由将PPT参数代入前面所介绍的公式P，-1.3VlJ;+Pf之中而被算出。对相同的200mm/秒链运转速度及lOOMHz的 估计频率来说，触发窗口宽度缩减至仅有7.6微米，而最差情况误差则仅有3.8 微米。比较此最差情况位置误差和使用现有方法在上面所算出的22nm对应最 差情况位置误差便显示出，相较于现有的方法，使用PPT方法时在定位准确 度方面有六倍以上的改善。
替代实施例可使用各种位置和速度测量装置作为干涉计的替代装置，举例 来说光学式或干涉式编码器；温度传感器、压力传感器、或是应变仪传感器； 超音波传感器、自动准直仪、光学传感器(四胞体式传感器、PSD传感器、CCD 视觉传感器)、以及电子传感器(电容式、电感式、LVDT)。此外，用于产生估 计值的各种替代数据处理技术则包含使用FPGA来进行计算的链处理器电路 板(LIP)以及运用数字讯号处理器的实时计算器(RTC)。可应用的讯号处理技术 则包含神经网络，讯号滤波与平均，卡尔曼滤波(Kalman filtering ),以及 模糊逻辑(fuzzy logic)。
熟习本技术的人士便会明白，可以在不脱离本发明的基础原理下对上面所 述实施例的细节进行众多变更。所以，本发明的范畴应该仅由下面的申请专利 范围来决定。
权利要求
1.一种准确触发被导引激光脉冲来处理一目标样本的方法，这些激光脉冲沿着一射束轴传播而该目标样本被安置在一支撑台上，而且该射束轴与支撑台相对于彼此来移动用以藉由入射在该目标样本的指定位置上的激光脉冲来处理这些指定位置，其包括在多个时间位移测量区间处决定该射束轴与该支撑台之间的对应相对位置；选择对应于该射束轴与该支撑台之间的相对位置的该射束轴与该支撑台的相对移动速度；在连续的时间位移测量区间之间预测该射束轴相对于该支撑台的中间位置；以及响应于该选择速度和该经预测中间位置，而触发一激光脉冲，用以处理一指定的目标样本位置。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，该选择速度包含一对应于该射束轴 与该支撑台之间的其中 一 个相对位置的经测量速度值。
3. 如权利要求1所述的方法，其中，该选择速度包含该射束轴与该支撑 台的相对移动的受控设定点速度。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，该选择速度包含以该射束轴与该支 撑台的相对移动为主的估计值。
5. 如权利要求1所述的方法，其中，在多个时间位移区间处所决定的这 些对应相对位置由一干涉计来提供。
6. 如权利要求1所述的方法，其中，在多个时间位移区间处所决定的这 些对应相对位置由一编码器来提供。
7. 如权利要求1所述的方法，其中，该射束轴相对于该支撑台的中间位 置的预测运用到一卡尔曼滤波器。
8. 如权利要求1所述的方法，其中，该触发时间的计算运用到一链处理 (LIP)电路板。
9. 如权利要求1所述的方法，其中，中间位置的预测包括在小于这些时间位移测量区间的时间区间处使用该选择速度来计算多个递增位置数值。
10. 如权利要求l所述的方法，其中，对应于该选择速度的相对位置从对 应于数个先前时间位移测量区间的多个相对位置处所推知。
11. 如权利要求l所述的方法，其中，该支撑台包含一平台。
12. 如权利要求l所述的方法，其中，该目标样本包含一被制作成具有多 个导电链接构的半导体晶圓。
13. 如权利要求l所述的方法，其进一步包括在一已算出的触发时间处触 发启动该激光脉冲，用以入射在该指定的目标样本上。
14. 如权利要求l所述的方法，其进一步包括当该经预测的中间位置实质 上等于所希的触发位置时便触发启动该激光脉沖，用以入射在该指定的目标样 本位置上。
全文摘要
本发明提供一种预测性脉冲触发方法，其在一链处理系统中促成精确触发一激光射束(100)。该预测性脉冲触发方法需要依据目标(106)和激光射束轴(108)的经估计的相对运动参数来触发该激光射束。相较于现有完全以测量为主的方法，预测性脉冲触发方法在定位准确度方面可达到六倍的改善效果。
文档编号H01S3/10GK101682165SQ200880012242
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月13日 优先权日2007年3月16日
发明者凯利·布鲁兰德, 柯林特·凡德吉亚森 申请人:伊雷克托科学工业股份有限公司