[发明专利]光刻工艺的监控方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺中光刻(Photo Lithography)工艺领域，尤其涉及一 种光刻工艺的监控方法及系统。

背景技术

半导体工艺中，光刻用于实现晶圆上微型半导体元件及电路图案的制作。 因此，光刻工艺是半导体芯片及器件制作过程中核心制作部分，其直接影响制 作的半导体芯片或器件的良率。光刻工艺的基础流程是先在晶圆上涂敷光阻， 然后利用预先设计图案的光罩对晶圆上光阻进行曝光，曝光后对晶圆光阻进行 显影实现晶圆图案化。整个光刻工艺执行的各工序单元均是按一定流程顺序执 行。

目前，光刻工艺装置包括辅助装置(Track)和曝光装置(Scanner)。涂光 阻和显影是在辅助装置中完成，曝光是在曝光装置中完成。利用机械自动传送 装置实现晶圆从辅助装置到曝光装置的传输或晶圆从曝光装置到辅助装置的传 输。辅助装置相对曝光装置，它执行的工序单元种类较多，不仅执行涂敷光阻 和显影的工序单元，而且执行工序单元上后烤(Post apply bake：PAB)和曝后 烤(Post exposure bake：PEB)。PAB是在晶圆上涂敷光阻后在辅助装置内对晶 圆进行烘烤的一工序单元，PEB是对晶圆上光阻曝光后在辅助装置内显影前对 晶圆进行烘烤的一道工序单元。若工序单元PAB烘烤时间过长，则会影响通过 光阻制作在晶圆上图案的特征尺寸(Critical Dimension：CD)。若进行工序单元 PEB之前，曝光后晶圆等待时间过长则会导致晶圆上光阻的底切效应(Footing  effect)或完成PEB工序单元后出现光阻残胶。从上可知，PAB烘烤时间参数或 进入PEB的延迟时间都会影响整个光刻工艺的质量。

传统的光刻工艺中辅助装置未具备工序单元时间实时监控功能，曝光装置 每次曝光完成的时间也无法使用，因此不能对以上类似于PAB持续时间或PEB 延迟时间进行实时监控。因此，当辅助装置内部晶圆传输速率出现波动或由曝 光装置到辅助装置晶圆传输速率出现波动，就会导致光刻工艺中类似于PAB或 PEB工序单元的部分工序单元时间参数不合格。若不合格的晶圆直接输送到下 一工艺就会导致制作的半导体器件失效。若光刻工艺完成后不合格晶圆被检测 到，晶圆就必须返工重新再进行相关工序。即使光刻工艺完成后不合格晶圆可 被检测到，工作人员也无法对正在进行的工序单元的时间参数进行判断，从而 易导致重复性产生不合格的曝光晶圆，增大工作人员负担。总体而言，传统光 刻工艺各工序单元稳定性无法监控导致整个光刻工艺稳定性无法监控，从而整 个光刻工艺的良率和效率也就无法保证，而工艺的不稳定容易导致不合格晶圆 返工，增大工作人员负担。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光刻工艺的监控方法，以解决传统光 刻工艺工序单元的稳定性无法监控，使整个光刻工艺稳定性及良率无法保证， 导致不合格晶圆重复返工，增大工作人员负担的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光刻工艺的自动监控方法，用于 监控光刻工艺中执行的工序单元的时间参数。它包括以下步骤：a、采集工序单 元动作的时间；b、存储工序单元动作的时间；c、判断动作的工序单元是否为 监控工序单元，其中，若为监控工序单元，执行步骤d，若否，则执行步骤a； d、按监控时间参数与监控的工序单元动作时间的关系式，计算监控时间参数； e、判断步骤d计算出的监控时间参数是否符合标准时间范围，其中若不符合标 准时间范围则暂停监控的工序单元。

本发明同时提供了一种光刻工艺的自动监控系统，用于光刻工艺装置中执 行的工序单元的时间参数监控，它包括：数据采集模块，用于工序单元动作时 采集所述工序单元动作的时间；数据存储模块，用于存储数据采集模块采集的 工序单元动作的时间，其内还存储有待监控时间参数的标准时间范围；判断模 块，用于判断动作的工序单元是否为监控工序单元；计算模块，用于当判断模 块判断动作的工序单元为监控工序单元时，基于数据存储模块存储的工序单元 动作的时间和监控时间参数与工序单元动作时间的关系式计算监控时间参数； 比较模块，用于判断计算模块计算出的监控时间参数是否符合所述数据存储模 块存储的监控时间参数的标准时间范围；控制模块，用于当比较模块判断计算 模块计算出的监控时间参数不符合标准时间范围时暂停监控工序单元的动作。