一種監(jiān)控光刻機臺穩(wěn)定性的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種監(jiān)控光刻機臺穩(wěn)定性的方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，伴隨集成電路制造工藝的不斷進步，線寬的不斷縮小，半導(dǎo)體器件的面積 正變得越來越小，半導(dǎo)體的布局已經(jīng)從普通的單一功能分離器件，演變成整合高密度多功 能的集成電路；由最初的集成電路（1C)隨后到大規(guī)模集成電路（LSI)、超大規(guī)模集成電路 (VLSI)，直至今天的特大規(guī)模集成電路（ULSI)，器件的面積進一步縮小，功能更為全面強 大。其中，半導(dǎo)體制造工藝中涉及數(shù)百道詳細而復(fù)雜的工藝，必須按照嚴格的工藝生產(chǎn)條件 生產(chǎn)器件。半導(dǎo)體制造工藝包括光刻工藝、刻蝕工藝、沉積工藝、注入工藝和化學(xué)機械拋光 工藝等，在整個制造工藝中，對器件良率影響最大且復(fù)雜的工藝是光刻工藝。光刻技術(shù)作為 半導(dǎo)體工業(yè)中最為關(guān)鍵的技術(shù)，在半導(dǎo)體工業(yè)半個多世紀的進化歷程中為整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 提供了強有力的技術(shù)支撐。由于目前的光學(xué)分辨率已經(jīng)是曝光波長的1/2甚至1/3,已經(jīng)非 常接近光學(xué)極限，因此對光刻機、光學(xué)鏡頭乃至光路的要求就更加的苛刻，若由于光刻機臺 振動、廠房地基下沉等不可見因素導(dǎo)致的發(fā)生光線偏移，那即便光刻設(shè)備造價昂貴，但所制 造的芯片仍然無法滿足工藝的需求。因此，大規(guī)模集成電路從200mm娃片進入300mm娃片 制造后，由于更先進的制程和更高的工藝均勻性的需要，對應(yīng)的光刻設(shè)備較200mm時代的 設(shè)備具備更多的傳感器和更復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)（如美國專利：US20130258310)。來實時（real time)和原位（in-situ)收集到光刻機臺的數(shù)據(jù)，來實現(xiàn)光刻機臺工作狀況的監(jiān)控，以使得 操作人員能在光刻機臺工作意外的時候停止光刻制程。顯然，收集到的這些數(shù)據(jù)僅僅是用 來監(jiān)控機況，而未能被進行深度分析，以起到更大的作用，造成資源浪費以及光刻機監(jiān)控運 行成本高的問題。
[0003] 因此，需要一種光刻機臺穩(wěn)定性的監(jiān)控方法及監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)饪套鳂I(yè)過程進 行監(jiān)控，收集光刻機臺的多種工藝參數(shù)數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行分析以預(yù)測光刻機臺的光 刻結(jié)果，保證光刻機臺工作的穩(wěn)定性，降低光刻機監(jiān)控運行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種監(jiān)控光刻機臺穩(wěn)定性的方法及系統(tǒng)，能夠?qū)饪套鳂I(yè) 過程進行監(jiān)控，收集光刻機臺的多種工藝參數(shù)數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行分析以預(yù)測光刻機 臺的光刻結(jié)果，保證光刻機臺工作的穩(wěn)定性，降低光刻機臺的監(jiān)控運行成本。
[0005] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種監(jiān)控光刻機臺穩(wěn)定性的方法，包括：
[0006] 步驟S1，收集光刻機臺上同一批次中已完成光刻的多片晶圓光刻時的光刻工藝參 數(shù)；
[0007] 步驟S2,對所述光刻工藝參數(shù)進行向量化重構(gòu)以建立向量矩陣；
[0008] 步驟S3,對向量矩陣進行預(yù)定義的矩陣運算；
[0009]步驟S4,對所述已完成光刻的每片晶圓的光刻結(jié)果進行特征量測，根據(jù)所述矩陣 運算結(jié)果和所述特征量測結(jié)果，建立光刻機臺對同一批次晶圓光刻的特征預(yù)測公式；
[0010] 步驟S5，實時收集光刻機臺上同一批次中正在光刻的晶圓的光刻工藝參數(shù)，并按 照步驟S2~S3獲得正在光刻的晶圓的矩陣運算結(jié)果；
[0011] 步驟S6,依據(jù)正在光刻的晶圓的矩陣運算結(jié)果和所述特征預(yù)測公式獲得正在光刻 的晶圓的特征預(yù)測值，以預(yù)測正在光刻的晶圓的光刻結(jié)果，若所述特征預(yù)測值相對已完成 光刻的晶圓的特征值穩(wěn)定，則光刻機臺穩(wěn)定，正在光刻的晶圓的光刻結(jié)果良好；若所述特征 預(yù)測值相對已完成光刻的晶圓的特征值波動，則光刻機臺有異常，暫停正在光刻的晶圓的 光刻制程。
[0012] 進一步的，所述光刻工藝參數(shù)包括光源性質(zhì)參數(shù)和對準參數(shù)。
[0013] 進一步的，所述光源性質(zhì)參數(shù)包括對焦數(shù)值、能量劑量和照明模式中的至少一種， 所述對準參數(shù)包括水平方向?qū)示萖、豎直方向?qū)示萗和光刻機臺水平高度中的至 少一種。
[0014] 進一步的，步驟S2具體包括：
[0015] 對所述光源性質(zhì)參數(shù)和對準參數(shù)進行歸一化，形成單位向量的各個分量；
[0016] 以所述光源性質(zhì)參數(shù)為行，以所述對準參數(shù)為列，以歸一化后的光源性質(zhì)參數(shù)與 歸一化后的對準參數(shù)的比值為矩陣元素，構(gòu)建向量矩陣；
[0017] 或者，以所述光源性質(zhì)參數(shù)為列，以所述對準參數(shù)為行，以歸一化后的對準參數(shù)與 歸一化后的光源性質(zhì)參數(shù)的比值為矩陣元素，構(gòu)建向量矩陣。
[0018] 進一步的，步驟S3中預(yù)定義的矩陣運算包括矩陣的求模運算或求逆運算。
[0019] 進一步的，步驟S4的特征量測中量測的特征包括晶圓的關(guān)鍵尺寸和/或套刻精 度。
[0020] 進一步的，所述方法還包括：步驟S7,在步驟S6的暫停正在光刻的晶圓的光刻制 程之后，通過量測機臺確定所述特征預(yù)測值是否合理，若合理，則繼續(xù)正在光刻的晶圓的光 刻制程，若不合理，則進行光刻機臺的異常報警。
[0021] 進一步的，所述方法還包括：步驟S8,在步驟S6計算出正在光刻的晶圓的特征預(yù) 測值之后，依據(jù)所述特征預(yù)測值與正在光刻的晶圓的光刻目標值的差值，調(diào)整正在光刻的 晶圓的光刻工藝參數(shù)以順利完成所述同一批次中正在光刻以及待光刻的晶圓的光刻制程。
[0022] 本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述方法之一監(jiān)控光刻機臺穩(wěn)定性的系統(tǒng)，包括：
[0023] 參數(shù)收集模塊，用于收集光刻機臺對同一批次中已完成光刻的多片晶圓光刻時的 光刻工藝參數(shù)，以及實時收集光刻機臺對同一批次中正在光刻的晶圓的光刻工藝參數(shù)；
[0024] 向量化重構(gòu)模塊，用于對所述參數(shù)收集模塊收集的已完成光刻的多片晶圓以及正 在光刻的晶圓的光刻工藝參數(shù)進行向量化重構(gòu)以建立向量矩陣；
[0025] 矩陣運算模塊，用于對所述向量化重構(gòu)模塊建立的向量矩陣進行預(yù)定義的矩陣運 算；
[0026] 特征預(yù)測模塊，用于接收量測機臺對各片晶圓的光刻結(jié)果進行特征量測的結(jié)果， 并根據(jù)所述矩陣運算模塊的矩陣運算結(jié)果和所述特征量測的結(jié)果，建立光刻機臺對同一批 次晶圓光刻的特征預(yù)測公式；
[0027] 預(yù)測處理單元，用于依據(jù)矩陣運算模塊中的正在光刻的晶圓的矩陣運算結(jié)果和所 述特征預(yù)測模塊建立的特征預(yù)測公式獲得正在光刻的晶圓的特征預(yù)測值，以預(yù)測正在光刻 的晶圓的光刻結(jié)果，若所述特征預(yù)測值相對已完成光刻的晶圓的特征值穩(wěn)定，則判定光刻 機臺穩(wěn)定，預(yù)測出正在光刻的晶圓的光刻結(jié)果良好；若所述特征預(yù)測值相對已完成光刻的 晶圓的特征值波動，則判定光刻機臺有異常，暫停正在光刻的晶圓的光刻制程。
[0028] 進一步的，所述預(yù)測處理單元還用于在暫停正在光刻的晶圓的光刻制程之后，通 過量測機臺確定計算出的正在光刻的晶圓的特征預(yù)測值是否合理，若合理，則繼續(xù)正在光 刻的晶圓的光刻制程，若不合理，則進行光刻機臺的異常報警。
[0029] 進一步的，所述預(yù)測處理單元還用于在計算出正在光刻的晶圓的特征預(yù)測值之 后，依據(jù)所述特征預(yù)測值與正在光刻的晶圓的光刻目標值的差值，調(diào)整正在光刻的晶圓的 光刻工藝參數(shù)以順利完成所述同一批次中正在光刻以及待光刻的晶圓的光刻制程。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的監(jiān)控光刻機臺穩(wěn)定性的方法及系統(tǒng)，可以實時采 集光刻機臺的相關(guān)光刻工藝參數(shù)，通過向量化矩陣的分析手段，準確地監(jiān)控光刻機臺的運 行情況，保證光刻機臺工作的穩(wěn)定性，同時其向量化矩陣的分析結(jié)果能夠較準確地預(yù)測光 刻后的結(jié)果（包括但不局限于關(guān)鍵尺寸CD、套刻精度overlay等）；進一步地，這些預(yù)測結(jié) 果可以用于對光刻機臺的對焦深0XF)失穩(wěn)或劑量（dose)異常等情況進行報警處理，還可 以用于APC系統(tǒng)的反饋或者用于FDC系統(tǒng)的實時報警監(jiān)控，從而提高了數(shù)據(jù)收集效率；此