专利名称：自动控制光刻胶厚度的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制程，尤其涉及自动控制光刻胶厚度的方法和系统。
背景技术：
在半导体制造技术中，晶圆的关键尺寸(Critical Dimension)越来越小，例如，线 宽尺寸由45纳米变为32纳米。而维持关键尺寸的均勻性则显得非常重要。某些类型的图 案需要不同等级的关键尺寸的均勻性。例如，以45纳米制程来说，使用在微处理器电路的 独立线需要1. 3纳米的线宽的3个标准差(sigma)之间；使用在记忆体阵列的密集线需要 3. 4纳米的线宽的3个标准差之间。有多种因素可能影响到上述的关键尺寸。这些因素可能来自光学、化学或机械 方面的因素。针对不同的因素，现有技术中提出了不同的解决方案。例如，晶圆投影图案 的光刻机器(lithography machine)可能因为提供错误的能量而造成尺寸错误，针对该问 题，中国第2005100(^870. 3号专利公开了一种对能量大小进行适当控制的方法。其根据 所需要的关键尺寸计算所需要的能量值，从而对实际关键尺寸进行控制。另外，涂覆有化 学增幅光刻胶的晶圆的存放时间也对最终形成的关键尺寸有影响。针对该问题，中国第 200710171612. 7号专利申请公开了一种关键尺寸的控制方法。其通过产生关键尺寸和存放 时间的对应关系曲线来获得晶圆的安全存放时间。以此来对关键尺寸进行控制。除了现有技术中提到的影响关键尺寸的因素外，光刻胶的厚度对关键尺寸也有影 响，需要对光刻胶的厚度进行控制以满足关键尺寸的要求。目前在晶圆上涂覆光刻胶的常 用方法是旋转涂胶法。在旋转涂胶中，通过滴胶喷嘴在晶圆上滴胶，并通过晶圆的旋转而在 晶圆上形成一层均勻的光刻胶。在旋转涂胶中，对光刻胶厚度产生影响的最关键的参数是 晶圆转速和光刻胶粘度。在光刻胶的粘度一定的情况下，晶圆的转速决定了最终形成的光 刻胶的厚度。现有技术中一般是通过人工调节晶圆转速的方法来调节最终在晶圆上形成的 光刻胶厚度。但是随着需要对转速进行调节的频率越来越高，采用人工的方法需要花费更 多的人工和时间。因此现有技术中需要一种自动控制光刻胶厚度的方法和系统，以对晶圆上形成的 光刻胶的厚度进行自动控制。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种自动控制光刻胶厚度的方法，包括下列步骤 获取晶圆的当前转速；获取晶圆上光刻胶的当前厚度；将当前厚度与目标厚度比较，判断 当前厚度与目标厚度是否一致；如果当前厚度与目标厚度不一致，根据当前厚度、目标厚度 以及晶圆的当前转速计算晶圆的目标转速；调整所述晶圆的转速至目标转速。进一步地，上述方法在计算所述目标转速后且在调整所述晶圆的转速至所述目标 转速前还包括以下步骤判断当前转速和目标转速的差值是否超过预先确定的阈值；如果 当前转速和目标转速的差值超过阈值，那么将有关信息发送给用户，由用户确认目标转速。较佳地，该阈值可以设定为当前转速的10%。用户的确认不仅包括对计算的所述目标转速 的确认，还包括将用户输入的转速值确认为所述目标转速。上述的目标转速可以通过下列公式进计算的V2 = (T1XT1XV1) + (T2XT2)，其 中Tl为当前厚度，T2为目标厚度，Vl为晶圆的当前转速。根据本发明的另一方面，提供了一种自动控制光刻胶厚度的系统，该系统包括转 速检测单元，其检测晶圆的当前转速；厚度检测单元，其检测晶圆的当前厚度；存储单元， 其存储当前转速、当前厚度以及目标厚度；处理单元，其判断当前厚度与目标厚度是否一 致，并在当前厚度与目标厚度不一致时根据当前厚度、目标厚度以及晶圆的当前转速计算 晶圆的目标转速，且处理单元发出控制信号以将晶圆的转速改变至目标转速；转速检测单 元、厚度检测单元和处理单元与存储单元耦合。上述处理单元进一步配置为判断当前转速和目标转速的差值是否超过预先确定 的阈值；如果当前转速和目标转速的差值超过阈值，那么将有关信息发送给用户，由用户确 认目标转速。较佳地，该阈值可以设定为当前转速的10%。用户的确认不仅包括对计算的所述目标转速的确认，还包括将用户输入的转速值 确认为所述目标转速。上述的目标转速可以通过下列公式进计算的V2 = (T1XT1XV1) + (T2XT2)，其 中Tl为当前厚度，T2为目标厚度，Vl为晶圆的当前转速。通过本发明的方法和系统，能对晶圆上光刻胶的厚度进行自动控制，节省了人工 和时间。在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式
部分中进 一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的 关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发 明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，图1是根据本发明实施例的方法步骤的流程图；图2是根据本发明另一实施例的方法步骤的流程3是根据本发明实施例的系统的框图。
具体实施例方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然 而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以 实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。参考图1，是根据本发明实施例的方法100的流程图。方法100开始于步骤110， 其中获取晶圆的当前转速。该转速一般指的是晶圆每分钟的转数(rpm)。一般来说，旋转涂 胶时一般要经过以下几个步骤1、分滴，当晶圆静止或旋转的非常缓慢时，将光刻胶分滴到 晶圆上；2、旋转铺开。快速加速晶圆的旋转到一高的转速，使光刻胶伸展到整个晶圆表面；3、旋转甩胶。甩去多余的光刻胶，在晶圆上得到均勻的光刻胶覆盖层；4、溶剂挥发。以固定 转速继续旋转已涂胶的晶圆，直至溶剂挥发，光刻胶层干燥。因此晶圆在旋转涂胶时会从静 止状态加速到一定的固定的转速，也就是上述2中加速结束后的速度。而该速度大致决定 了光刻胶的厚度，因此本发明中所述的晶圆的转速，指的是晶圆达到固定的速度时的转速。 该速度的测量可以直接通过涂胶机进行。在获取该当前转速后，将该当前转速保存。此后，方法100进行到步骤120。在步骤120，获取晶圆上光刻胶的当前厚度。一 般地，在晶圆旋转涂胶结束后，会将晶圆送到测量机台进行光刻胶厚度的测量。由于晶圆上 不同位置的光刻胶的厚度是有差异的，比如边缘位置的光刻胶厚度可能会稍厚，因此，会对 晶圆上若干个不同位置的光刻胶厚度进行测量，从而得到光刻胶厚度的图线。从该图线计 算出晶圆上光刻胶的平均厚度。在无特殊说明的情况下，下面的厚度指的是晶圆上光刻胶 的平均厚度。在测量机台获取到该当前厚度后，将该当前厚度保存。然后方法100进行到步骤130。在步骤130，将已经保存的当前厚度与光刻胶的目 标厚度比较。此处所述的目标厚度指的希望获得的晶圆上光刻胶的厚度。目标厚度可以是 预先确定的。当然可以理解的是，该目标厚度可以根据不同的需求随时设定。同时基于比 较结果在步骤130产生当前厚度与目标厚度是否一致的响应。如果当前厚度和目标厚度一 致，则发出“是”的响应，如果不一致，则发出“否”的响应。如果在步骤130发出“是”的响应，那么说明晶圆上实际的光刻胶厚度和所希望获 得的光刻胶厚度一致。此时不需要对晶圆的转速进行调整，方法100结束。如果在步骤130发出“否”的响应，那么说明晶圆上实际的光刻胶厚度和所希望获 得的光刻胶厚度不一致，比如，如果测量的晶圆上光刻胶的当前厚度为400纳米，而光刻胶 的目标厚度为405纳米，那么就说明当前厚度与目标厚度不一致，那么需要对晶圆的转速 进行调整，以使得光刻胶的厚度达到或接近目标厚度。此时方法100进行到步骤140。在步骤140，计算晶圆的目标转速。在本发明中，主要考虑晶圆的转速对光刻胶厚 度的影响，因此是通过计算晶圆的目标转速来对光刻胶的厚度进行调整的。具体来说，晶圆 的目标转速的计算是根据光刻胶的当前厚度、晶圆的当前转速和光刻胶的目标厚度来进行 的。在本发明的一个实施例中，提出了一种计算晶圆的目标转速的计算公式，如下V2 = (T1XT1XV1) + (T2XT2)其中Vl为当前转速，Tl为当前厚度，T2为目标厚度，V2为目标转速。这样在Tl、 Vl和T2都已知的情况下，可以计算出为了得到目标厚度所需要的目标转速。需要说明的是，上面提出的计算公式仅仅是本发明的一个实施例，也可以采用其 他合适的计算目标转速的方法或公式来自动获得晶圆的目标转速。在步骤150，对晶圆的转速进行调整。基于在步骤140计算得到的晶圆的目标转 速，对晶圆的转速进行调整。比如，可以发出控制信号给涂胶机，以改变晶圆的转速，使得转 速改变到上述的目标转速。为了降低出错的风险，可选择地，该方法100还包括步骤160和步骤170。参考图 2，该可选的步骤160可以设置在步骤140之后，步骤170可以设置在步骤160之后并在步 骤150之前。在步骤160，判断需要调整的转速(即目标转速与当前转速之间的差值)是否 超过预先设定的阈值。如果需要调整的转速没有超过该阈值，那么方法100直接进行到上 面所述的步骤150，基于该目标转速对晶圆的转速进行调整。如果需要调整的转速超过该预先设定的阈值，那么方法100进行到步骤170。该预先设定的阈值可以是某一转速数值，也 可以是某一比例。例如可以将该阈值设定为当前转速的一个百分比。较佳地该百分比可以 设定为10%。这样当需要调整的转速超过当前转速的10%时，认为需要调整的转速超过了 阈值，方法100进行到步骤170。实践中该百分比既可以有效地避免出错，也不会造成过多 的人工干预，能取得较好的技术效果。当然，该预先设定的阈值不限于上面的特定例子，可 以设定其他合适的值。在步骤170，将有关信息发送给用户，由用户进行确认是否进行转速调整。有关信 息可以包括当前转速、当前厚度、目标转速、目标厚度、需要调整的转速等等。如果用户对该 调整进行确认，那么方法100进行到步骤150，按照计算出的目标转速对晶圆的转速进行调 整。用户的确认不仅包括对该目标转速的确认，还包括将一用户输入的转速确认为目标转 速。如果用户没有对该调整进行确认，那么方法100终止。在完成对晶圆的转速调整后，方法100终止。可以理解的是，本发明的实施例的方法可以是持续进行的。也就是说，当对一个晶 圆实施上述方法后，对随后的晶圆继续实施上述的方法。这样可以对晶圆的生产持续进行 检测和控制，不仅提高了自动化程度，也对光刻胶的厚度进行了持续的控制。本发明的另一方面还提供了用于实施上述方法100的系统。参考图3，是根据本发 明实施例的用于实施方法100的系统的框图。该系统包括转速检测单元310、厚度检测单 元320、处理单元330和存储单元340。转速检测单元310、厚度检测单元320和处理单元 330分别与存储单元340耦合。转速检测单元310配置为检测晶圆的当前转速，并将检测 到的当前转速存储到存储单元340中。厚度检测单元320配置为检测晶圆上光刻胶的当前 厚度，并将检测到的当前厚度存储到存储单元340中。此外，存储单元340还存储预先设定 的目标转速或者由用户随时输入的目标转速。处理单元330配置为将当前厚度和目标厚度 比较，并在当前厚度和目标厚度不一致时，通过当前厚度、当前转速和目标厚度计算晶圆的 目标转速，然后发出控制信号给涂胶机，使得晶圆的转速改变到目标转速。可以理解的是， 该控制信号也可以不直接发送给涂胶机，而是先发送给晶圆制造执行系统(MES)，然后通过 MES来对晶圆的转速进行调整。或者发送给其他中间系统，再由中间系统对晶圆的转速进行 调整。所述处理单元330可以进一步配置为判断当前转速和目标转速的差值是否超过 预先确定的阈值，其当该差值超过阈值时，将有关信息发送给用户，由用户确认目标转速。 有关信息可以包括当前转速、当前厚度、目标转速、目标厚度、需要调整的转速等等。如果用 户对该调整进行确认，处理单元330按照计算出的目标转速发出控制信号以对晶圆的转速 进行调整。用户的确认不仅包括对该目标转速的确认，还包括将一用户输入的转速确认为 目标转速。如果用户没有对该调整进行确认，那么处理单元330不发出控制信号。通过本发明的实施例的方法和系统，可以实现对晶圆上光刻胶厚度的自动化控 制，降低了人工和时间，提高了生产效率和产品质量。本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于 举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人 员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的 变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
权利要求
1.一种自动控制光刻胶厚度的方法，所述方法包括下列步骤 获取晶圆的当前转速；获取所述晶圆上光刻胶的当前厚度；将所述当前厚度与目标厚度比较，判断所述当前厚度与所述目标厚度是否一致； 如果所述当前厚度与所述目标厚度不一致，根据所述当前厚度、所述目标厚度以及所 述晶圆的所述当前转速计算所述晶圆的目标转速； 调整所述晶圆的转速至所述目标转速。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算所述目标转速后且在调整所述晶 圆的转速至所述目标转速前还包括以下步骤判断所述当前转速和所述目标转速的差值是否超过预先确定的阈值； 如果所述当前转速和所述目标转速的差值超过所述阈值，那么将有关信息发送给用 户，由用户确认所述目标转速。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述用户的确认包括将用户输入的转速 值确认为所述目标转速。
4.根据权利要求1至2中任一所述的方法，其特征在于，所述晶圆的所述目标转速通过 下列公式进计算的V2 = (Tl XTlX VI) + (T2 X T2)，其中Tl为所述当前厚度，T2为所述目 标厚度，Vl为所述晶圆的所述当前转速。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述阈值设定为当前转速的10%。
6.一种自动控制光刻胶厚度的系统，所述系统包括转速检测单元，所述转速检测单元检测晶圆的当前转速； 厚度检测单元，所述厚度检测单元检测所述晶圆的当前厚度； 存储单元，所述存储单元存储所述当前转速、所述当前厚度以及目标厚度； 处理单元，所述处理单元判断所述当前厚度与所述目标厚度是否一致，并在所述当前 厚度与所述目标厚度不一致时根据所述当前厚度、所述目标厚度以及所述晶圆的所述当前 转速计算所述晶圆的目标转速，且所述处理单元发出控制信号以将所述晶圆的转速改变至 所述目标转速；所述转速检测单元、所述厚度检测单元和所述处理单元与所述存储单元耦合。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述处理单元进一步配置为 判断所述当前转速和所述目标转速的差值是否超过预先确定的阈值；如果所述当前转速和所述目标转速的差值超过所述阈值，那么将有关信息发送给用 户，由用户确认所述目标转速。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述用户的确认包括将用户输入的转速 值确认为所述目标转速。
9.根据权利要求6至7中任一所述的系统，其特征在于，所述晶圆的所述目标转速通过 下列公式进计算的V2 = (Tl XTlX VI) + (T2 X T2)，其中Tl为所述当前厚度，T2为所述目 标厚度，Vl为所述晶圆的所述当前转速。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述阈值设定为当前转速的10%。
全文摘要
本发明公开了自动控制光刻胶厚度的方法和系统，该方法包括以下步骤获取晶圆的当前转速；获取晶圆上光刻胶的当前厚度；将当前厚度与目标厚度比较，判断当前厚度与目标厚度是否一致；如果当前厚度与目标厚度不一致，根据当前厚度、目标厚度以及晶圆的当前转速计算晶圆的目标转速；调整所述晶圆的转速至目标转速。该系统包括转速检测单元；厚度检测单元；存储单元；处理单元；所述转速检测单元、所述厚度检测单元和所述处理单元与所述存储单元耦合。通过本发明的方法和系统，能对晶圆上光刻胶的厚度进行自动控制，节省了人工和时间。
文档编号G03F7/16GK102122116SQ20101002261
公开日2011年7月13日 申请日期2010年1月8日 优先权日2010年1月8日
发明者乔辉, 罗大杰 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司