[發(fā)明專利]光刻工藝的監(jiān)控方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810041567.8
• 申請日: 2008-08-11
• 公開（公告）號: CN101650533A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊曉松;劉洪剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 屈 蘅;李時云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝中光刻(Photo?Lithography)工藝領(lǐng)域，尤其涉及一 種光刻工藝的監(jiān)控方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體工藝中，光刻用于實(shí)現(xiàn)晶圓上微型半導(dǎo)體元件及電路圖案的制作。 因此，光刻工藝是半導(dǎo)體芯片及器件制作過程中核心制作部分，其直接影響制 作的半導(dǎo)體芯片或器件的良率。光刻工藝的基礎(chǔ)流程是先在晶圓上涂敷光阻， 然后利用預(yù)先設(shè)計圖案的光罩對晶圓上光阻進(jìn)行曝光，曝光后對晶圓光阻進(jìn)行 顯影實(shí)現(xiàn)晶圓圖案化。整個光刻工藝執(zhí)行的各工序單元均是按一定流程順序執(zhí) 行。

目前，光刻工藝裝置包括輔助裝置(Track)和曝光裝置(Scanner)。涂光 阻和顯影是在輔助裝置中完成，曝光是在曝光裝置中完成。利用機(jī)械自動傳送 裝置實(shí)現(xiàn)晶圓從輔助裝置到曝光裝置的傳輸或晶圓從曝光裝置到輔助裝置的傳 輸。輔助裝置相對曝光裝置，它執(zhí)行的工序單元種類較多，不僅執(zhí)行涂敷光阻 和顯影的工序單元，而且執(zhí)行工序單元上后烤(Post?apply?bake：PAB)和曝后 烤(Post?exposure?bake：PEB)。PAB是在晶圓上涂敷光阻后在輔助裝置內(nèi)對晶 圓進(jìn)行烘烤的一工序單元，PEB是對晶圓上光阻曝光后在輔助裝置內(nèi)顯影前對 晶圓進(jìn)行烘烤的一道工序單元。若工序單元PAB烘烤時間過長，則會影響通過 光阻制作在晶圓上圖案的特征尺寸(Critical?Dimension：CD)。若進(jìn)行工序單元 PEB之前，曝光后晶圓等待時間過長則會導(dǎo)致晶圓上光阻的底切效應(yīng)(Footing? effect)或完成PEB工序單元后出現(xiàn)光阻殘膠。從上可知，PAB烘烤時間參數(shù)或 進(jìn)入PEB的延遲時間都會影響整個光刻工藝的質(zhì)量。

傳統(tǒng)的光刻工藝中輔助裝置未具備工序單元時間實(shí)時監(jiān)控功能，曝光裝置 每次曝光完成的時間也無法使用，因此不能對以上類似于PAB持續(xù)時間或PEB 延遲時間進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。因此，當(dāng)輔助裝置內(nèi)部晶圓傳輸速率出現(xiàn)波動或由曝 光裝置到輔助裝置晶圓傳輸速率出現(xiàn)波動，就會導(dǎo)致光刻工藝中類似于PAB或 PEB工序單元的部分工序單元時間參數(shù)不合格。若不合格的晶圓直接輸送到下 一工藝就會導(dǎo)致制作的半導(dǎo)體器件失效。若光刻工藝完成后不合格晶圓被檢測 到，晶圓就必須返工重新再進(jìn)行相關(guān)工序。即使光刻工藝完成后不合格晶圓可 被檢測到，工作人員也無法對正在進(jìn)行的工序單元的時間參數(shù)進(jìn)行判斷，從而 易導(dǎo)致重復(fù)性產(chǎn)生不合格的曝光晶圓，增大工作人員負(fù)擔(dān)。總體而言，傳統(tǒng)光 刻工藝各工序單元穩(wěn)定性無法監(jiān)控導(dǎo)致整個光刻工藝穩(wěn)定性無法監(jiān)控，從而整 個光刻工藝的良率和效率也就無法保證，而工藝的不穩(wěn)定容易導(dǎo)致不合格晶圓 返工，增大工作人員負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種光刻工藝的監(jiān)控方法，以解決傳統(tǒng)光 刻工藝工序單元的穩(wěn)定性無法監(jiān)控，使整個光刻工藝穩(wěn)定性及良率無法保證， 導(dǎo)致不合格晶圓重復(fù)返工，增大工作人員負(fù)擔(dān)的缺陷。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種光刻工藝的自動監(jiān)控方法，用于 監(jiān)控光刻工藝中執(zhí)行的工序單元的時間參數(shù)。它包括以下步驟：a、采集工序單 元動作的時間；b、存儲工序單元動作的時間；c、判斷動作的工序單元是否為 監(jiān)控工序單元，其中，若為監(jiān)控工序單元，執(zhí)行步驟d，若否，則執(zhí)行步驟a； d、按監(jiān)控時間參數(shù)與監(jiān)控的工序單元動作時間的關(guān)系式，計算監(jiān)控時間參數(shù)； e、判斷步驟d計算出的監(jiān)控時間參數(shù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)時間范圍，其中若不符合標(biāo) 準(zhǔn)時間范圍則暫停監(jiān)控的工序單元。

本發(fā)明同時提供了一種光刻工藝的自動監(jiān)控系統(tǒng)，用于光刻工藝裝置中執(zhí) 行的工序單元的時間參數(shù)監(jiān)控，它包括：數(shù)據(jù)采集模塊，用于工序單元動作時 采集所述工序單元動作的時間；數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲數(shù)據(jù)采集模塊采集的 工序單元動作的時間，其內(nèi)還存儲有待監(jiān)控時間參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)時間范圍；判斷模 塊，用于判斷動作的工序單元是否為監(jiān)控工序單元；計算模塊，用于當(dāng)判斷模 塊判斷動作的工序單元為監(jiān)控工序單元時，基于數(shù)據(jù)存儲模塊存儲的工序單元 動作的時間和監(jiān)控時間參數(shù)與工序單元動作時間的關(guān)系式計算監(jiān)控時間參數(shù)； 比較模塊，用于判斷計算模塊計算出的監(jiān)控時間參數(shù)是否符合所述數(shù)據(jù)存儲模 塊存儲的監(jiān)控時間參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)時間范圍；控制模塊，用于當(dāng)比較模塊判斷計算 模塊計算出的監(jiān)控時間參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)時間范圍時暫停監(jiān)控工序單元的動作。