一种监控光刻机台稳定性的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种监控光刻机台稳定性的方法及系统。
【背景技术】
[0002] 目前，伴随集成电路制造工艺的不断进步，线宽的不断缩小，半导体器件的面积 正变得越来越小，半导体的布局已经从普通的单一功能分离器件，演变成整合高密度多功 能的集成电路；由最初的集成电路（1C)随后到大规模集成电路（LSI)、超大规模集成电路 (VLSI)，直至今天的特大规模集成电路（ULSI)，器件的面积进一步缩小，功能更为全面强 大。其中，半导体制造工艺中涉及数百道详细而复杂的工艺，必须按照严格的工艺生产条件 生产器件。半导体制造工艺包括光刻工艺、刻蚀工艺、沉积工艺、注入工艺和化学机械抛光 工艺等，在整个制造工艺中，对器件良率影响最大且复杂的工艺是光刻工艺。光刻技术作为 半导体工业中最为关键的技术，在半导体工业半个多世纪的进化历程中为整个产业的发展 提供了强有力的技术支撑。由于目前的光学分辨率已经是曝光波长的1/2甚至1/3,已经非 常接近光学极限，因此对光刻机、光学镜头乃至光路的要求就更加的苛刻，若由于光刻机台 振动、厂房地基下沉等不可见因素导致的发生光线偏移，那即便光刻设备造价昂贵，但所制 造的芯片仍然无法满足工艺的需求。因此，大规模集成电路从200mm娃片进入300mm娃片 制造后，由于更先进的制程和更高的工艺均匀性的需要，对应的光刻设备较200mm时代的 设备具备更多的传感器和更复杂的监控系统（如美国专利：US20130258310)。来实时（real time)和原位（in-situ)收集到光刻机台的数据，来实现光刻机台工作状况的监控，以使得 操作人员能在光刻机台工作意外的时候停止光刻制程。显然，收集到的这些数据仅仅是用 来监控机况，而未能被进行深度分析，以起到更大的作用，造成资源浪费以及光刻机监控运 行成本高的问题。
[0003] 因此，需要一种光刻机台稳定性的监控方法及监控系统，能够对光刻作业过程进 行监控，收集光刻机台的多种工艺参数数据，并对这些数据进行分析以预测光刻机台的光 刻结果，保证光刻机台工作的稳定性，降低光刻机监控运行成本。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种监控光刻机台稳定性的方法及系统，能够对光刻作业 过程进行监控，收集光刻机台的多种工艺参数数据，并对这些数据进行分析以预测光刻机 台的光刻结果，保证光刻机台工作的稳定性，降低光刻机台的监控运行成本。
[0005] 为解决上述问题，本发明提供一种监控光刻机台稳定性的方法，包括：
[0006] 步骤S1，收集光刻机台上同一批次中已完成光刻的多片晶圆光刻时的光刻工艺参 数；
[0007] 步骤S2,对所述光刻工艺参数进行向量化重构以建立向量矩阵；
[0008] 步骤S3,对向量矩阵进行预定义的矩阵运算；
[0009]步骤S4,对所述已完成光刻的每片晶圆的光刻结果进行特征量测，根据所述矩阵 运算结果和所述特征量测结果，建立光刻机台对同一批次晶圆光刻的特征预测公式；
[0010] 步骤S5，实时收集光刻机台上同一批次中正在光刻的晶圆的光刻工艺参数，并按 照步骤S2~S3获得正在光刻的晶圆的矩阵运算结果；
[0011] 步骤S6,依据正在光刻的晶圆的矩阵运算结果和所述特征预测公式获得正在光刻 的晶圆的特征预测值，以预测正在光刻的晶圆的光刻结果，若所述特征预测值相对已完成 光刻的晶圆的特征值稳定，则光刻机台稳定，正在光刻的晶圆的光刻结果良好；若所述特征 预测值相对已完成光刻的晶圆的特征值波动，则光刻机台有异常，暂停正在光刻的晶圆的 光刻制程。
[0012] 进一步的，所述光刻工艺参数包括光源性质参数和对准参数。
[0013] 进一步的，所述光源性质参数包括对焦数值、能量剂量和照明模式中的至少一种， 所述对准参数包括水平方向对准精度X、竖直方向对准精度Y和光刻机台水平高度中的至 少一种。
[0014] 进一步的，步骤S2具体包括：
[0015] 对所述光源性质参数和对准参数进行归一化，形成单位向量的各个分量；
[0016] 以所述光源性质参数为行，以所述对准参数为列，以归一化后的光源性质参数与 归一化后的对准参数的比值为矩阵元素，构建向量矩阵；
[0017] 或者，以所述光源性质参数为列，以所述对准参数为行，以归一化后的对准参数与 归一化后的光源性质参数的比值为矩阵元素，构建向量矩阵。
[0018] 进一步的，步骤S3中预定义的矩阵运算包括矩阵的求模运算或求逆运算。
[0019] 进一步的，步骤S4的特征量测中量测的特征包括晶圆的关键尺寸和/或套刻精 度。
[0020] 进一步的，所述方法还包括：步骤S7,在步骤S6的暂停正在光刻的晶圆的光刻制 程之后，通过量测机台确定所述特征预测值是否合理，若合理，则继续正在光刻的晶圆的光 刻制程，若不合理，则进行光刻机台的异常报警。
[0021] 进一步的，所述方法还包括：步骤S8,在步骤S6计算出正在光刻的晶圆的特征预 测值之后，依据所述特征预测值与正在光刻的晶圆的光刻目标值的差值，调整正在光刻的 晶圆的光刻工艺参数以顺利完成所述同一批次中正在光刻以及待光刻的晶圆的光刻制程。
[0022] 本发明还提供一种应用上述方法之一监控光刻机台稳定性的系统，包括：
[0023] 参数收集模块，用于收集光刻机台对同一批次中已完成光刻的多片晶圆光刻时的 光刻工艺参数，以及实时收集光刻机台对同一批次中正在光刻的晶圆的光刻工艺参数；
[0024] 向量化重构模块，用于对所述参数收集模块收集的已完成光刻的多片晶圆以及正 在光刻的晶圆的光刻工艺参数进行向量化重构以建立向量矩阵；
[0025] 矩阵运算模块，用于对所述向量化重构模块建立的向量矩阵进行预定义的矩阵运 算；
[0026] 特征预测模块，用于接收量测机台对各片晶圆的光刻结果进行特征量测的结果， 并根据所述矩阵运算模块的矩阵运算结果和所述特征量测的结果，建立光刻机台对同一批 次晶圆光刻的特征预测公式；
[0027] 预测处理单元，用于依据矩阵运算模块中的正在光刻的晶圆的矩阵运算结果和所 述特征预测模块建立的特征预测公式获得正在光刻的晶圆的特征预测值，以预测正在光刻 的晶圆的光刻结果，若所述特征预测值相对已完成光刻的晶圆的特征值稳定，则判定光刻 机台稳定，预测出正在光刻的晶圆的光刻结果良好；若所述特征预测值相对已完成光刻的 晶圆的特征值波动，则判定光刻机台有异常，暂停正在光刻的晶圆的光刻制程。
[0028] 进一步的，所述预测处理单元还用于在暂停正在光刻的晶圆的光刻制程之后，通 过量测机台确定计算出的正在光刻的晶圆的特征预测值是否合理，若合理，则继续正在光 刻的晶圆的光刻制程，若不合理，则进行光刻机台的异常报警。
[0029] 进一步的，所述预测处理单元还用于在计算出正在光刻的晶圆的特征预测值之 后，依据所述特征预测值与正在光刻的晶圆的光刻目标值的差值，调整正在光刻的晶圆的 光刻工艺参数以顺利完成所述同一批次中正在光刻以及待光刻的晶圆的光刻制程。
[0030] 与现有技术相比，本发明提供的监控光刻机台稳定性的方法及系统，可以实时采 集光刻机台的相关光刻工艺参数，通过向量化矩阵的分析手段，准确地监控光刻机台的运 行情况，保证光刻机台工作的稳定性，同时其向量化矩阵的分析结果能够较准确地预测光 刻后的结果（包括但不局限于关键尺寸CD、套刻精度overlay等）；进一步地，这些预测结 果可以用于对光刻机台的对焦深0XF)失稳或剂量（dose)异常等情况进行报警处理，还可 以用于APC系统的反馈或者用于FDC系统的实时报警监控，从而提高了数据收集效率；此