CN110071059A - 一种监控蚀刻的工艺方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种监控蚀刻的工艺方法及系统，所述方法包括以下步骤：将待检视晶圆通过传送模组传送至定位模组；通过定位模组对待检视晶圆进行notch角定位后，再将待检视晶圆经过传送模组传送至OM检视模组载台上；通过第一OM检视模组扫描待检视晶圆的X轴及Y轴，生成晶圆MAP图；PC端数据处理中心将收到的晶圆MAP图的坐标与OM检视模组的载台上的待检测晶圆同步，定位模组根据给定坐标将待检视晶圆定位至与标准图片上PCM区监测Model相对应的位置；通过第二OM检视模组对待检视晶圆进行拍照晶圆图片并保存晶圆图片；PC端数据处理中心将接收到的晶圆图片与标准图片进行比对，输出比对结果。实现针对蚀刻工艺的监控手段精准化、实时化，同时避免人为判断误差。

Description

一种监控蚀刻的工艺方法及系统
技术领域
本发明涉及晶圆蚀刻技术领域，特别涉及一种监控蚀刻的工艺方法及系统。
背景技术
在集成电路制造中，通常都会建立一个PCM区(process control monitor，工艺控制监控)，PCM区是流片厂用于监控工艺、保证制程稳定的专用图形模块，监测内容包括各类方块电阻/电容/接触电阻/导线电阻以及有源器件的各项参数。在前段制程完成后对PCM区的模拟器件进行电性分析，如若发现有短路、断路和漏电等失效情况，则通过对该失效情况进行分析，找到与之对应的引起失效原因，接着对工艺进行相应的调整和改善。
湿蚀刻利用特定溶液与薄膜间所进行的化学反应来去除薄膜未被光阻覆盖的部分，达到蚀刻的目的。因为湿蚀刻具有低成本、高可靠性、高产能及优越的刻蚀选择比等优点，被广泛运用于实际生产制程中。但是湿蚀刻的分辨率较差，一般不足以定义3微米以下的线宽。且湿蚀刻是利用化学反应来进行薄膜去除，化学反应本身是不具有方向性的，验证了湿蚀刻过程为等向性的特点。等向性蚀刻过程容易出现蚀刻不足，过蚀刻以及蚀刻图案变形等缺点。目前蚀刻工艺的监控手段无法实现精准、实时监测工艺过程，因此许多蚀刻异常引起的事件无法在生产中被及时发现并提前预防解决。蚀刻后图案检查为人为判断分析，存在人为误差等因素从而导致判断结果不够精确。
发明内容
为此，需要提供一种监控蚀刻的工艺方法及系统，解决目前蚀刻工艺的监控手段无法实现精准、实时监测工艺过程，因此许多蚀刻异常引起的事件无法在生产中被及时发现并提前预防解决，及蚀刻后图案检查为人为判断分析，存在人为误差等因素从而导致判断结果不够精确的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种监控蚀刻的工艺方法，包括以下步骤：
将待检视晶圆通过传送模组传送至定位模组；
通过定位模组对待检视晶圆进行notch角定位后，再将待检视晶圆经过传送模组传送至OM检视模组载台上；
通过第一OM检视模组扫描待检视晶圆的X轴及Y轴，生成晶圆MAP图，通过通信模组输送至PC端数据处理中心；
PC端数据处理中心将收到的晶圆MAP图的坐标与OM检视模组的载台上的待检测晶圆同步，定位模组根据给定坐标将待检视晶圆定位至与标准图片上PCM区监测Model相对应的位置；
通过第二OM检视模组对待检视晶圆进行拍照晶圆图片并保存晶圆图片，并将晶圆图片通过通信模组传输至PC端数据处理中心；
PC端数据处理中心将接收到的晶圆图片与标准图片进行比对，输出比对结果。
进一步优化，所述标准图片上的PCM区监测Model的形状不同、PCM区监测Model间具有不同间距及PCM区监测Model具有上高台或下高台。
进一步优化，所述“PC端数据处理中心将接收到的晶圆图片与标准图片进行比对，输出比对结果”具体包括：
PC端数据处理中心将接收到的晶圆图片与标准图片进行形状比对；
当比对晶圆图片与标准图片形状无异时，则输出与比对无异对应的结果；
当比对晶圆图片与标准图片存在差异时，则量测晶圆图片上两两蚀刻平台以及复合蚀刻平台边到边的间隔距离，则计算间隔距离与标准间隔的差值，输出计算得到的差值。
进一步优化，所述待检视晶圆为砷化镓晶圆。
发明人还提供了另一个技术方案：一种监控蚀刻的工艺系统，包括传送模组、定位模组、OM检视模组载台、第一OM检视模组、第二OM检视模组、通信模组及PC端数据处理中心；
所述传送模组用于将待检视晶圆传送至定位模组，并在定位模组对待检视晶圆进行notch角定位后，将待检视晶圆传送至OM检视模组载台；
所述定位模组用于对待检视晶圆进行notch角定位，及根据给定的定位坐标将待检视晶圆定位至与标准图片上PCM区监测Model相对应的位置；
所述第一OM检视模组用于扫描待检视晶圆的X轴及Y轴，生成晶圆MAP图；
所述第二OM检视模组对待检视晶圆进行拍照得到晶圆图片并保存晶圆图片；
所述通信模组用于将晶圆MAP图及晶圆图片发送至PC端数据处理中心；
所述PC端数据处理中心将收到的晶圆MAP图的坐标与OM检视模组的载台上的待检测晶圆同步，及晶圆MAP图。
进一步优化，所述标准图片上的PCM区监测Model的形状不同、PCM区监测Model间具有不同间距及PCM区监测Model具有上高台或下高台。
进一步优化，所述PC端数据处理中心具体用于将接收到的晶圆图片与标准图片进行形状比对；
当比对晶圆图片与标准图片形状无异时，则输出与比对无异对应的结果；
当比对晶圆图片与标准图片存在差异时，则量测晶圆图片上两两蚀刻平台以及复合蚀刻平台边到边的间隔距离，则计算间隔距离与标准间隔的差值，输出计算得到的差值。
进一步优化，所述待检视晶圆为砷化镓晶圆。
区别于现有技术，上述技术方案，通过借助OM机台自动量测比对功能来进行PCM区监控Model的判断，其中OM机台自动量测比对功能为通过录入标准图案，将实际生产过程的图案与标准图案进行比对，进而对湿蚀刻是否异常进行监控，实现针对蚀刻工艺的监控手段精准化、实时化，蚀刻异常引起的事件在生产中可被及时发现并提前预防解决，同时避免人为判断误差提高工艺精确度。
附图说明
图1为具体实施方式所述监控蚀刻的工艺方法的一种流程示意图；
图2为具体实施方式所述监控蚀刻的工艺系统的一种结构示意图；
图3为具体实施方式所述标准图案的PCM区监测Model的一种结构示意图。
附图标记说明：
201、传送模组，
220、定位模组，
230、OM检视模组载台，
240、第一OM检视模组，
250、第二OM检视模组，
260、通信模组，
270、PC端数据处理中心。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1-2，本实施例提供了一种监控蚀刻的工艺方法，可以应用在图2的系统上。其中，方法执行的主体可以是系统上独立的总控制器，总控制器起到信息的转发和时机的控制。或者每个步骤也可以由各个模组进行。本方法的目的在于能够在晶圆制程工艺过程中借用OM机台自动测量功能来对PCM模拟设计块的测量来及时反应湿蚀刻是否异常，其中，PCM模拟设计块即PCM区监控Model，从而实现监控蚀刻工艺的稳定性，并在异常发生的第一时间被反馈，进而可以调整改善工艺条件。其中的PCM模拟设计块是针对砷化镓晶圆在湿蚀刻过程中监控蚀刻平台而设计的，其结构设计了多种不同尺寸、不同间距的块。而砷化镓HBT生产中湿蚀刻平台层有GaAs层和InGaP层两种，本方法分别对砷化镓晶圆的单层掺杂层及堆叠层掺杂层的湿蚀刻进行监控，包括以下步骤：
步骤S110：将待检视晶圆通过传送模组传送至定位模组；
步骤S120：通过定位模组对待检视晶圆进行notch角定位后，再将待检视晶圆经过传送模组传送至OM检视模组载台上；
步骤S130：通过第一OM检视模组扫描待检视晶圆的X轴及Y轴，生成晶圆MAP图，通过通信模组输送至PC端数据处理中心；
步骤S140：PC端数据处理中心将收到的晶圆MAP图的坐标与OM检视模组载台上的待检测晶圆同步，定位模组根据给定坐标将待检视晶圆定位至与标准图片上PCM区监测Model相对应的位置；PC端数据处理中心将收到的晶圆MAP图的坐标与OM检视模组的载台上的待检测晶圆同步，需要将OM检视模组载台上的待检测晶圆调整至与标准图片上PCM区监测Model相对应的位置上，PC端数据处理中心根据接收到的晶圆MAP图对OM检视模组载台上的待检视晶圆的位置进行调整，并将需要调整的定位坐标发送至定位模组，定位模组根据给定的定位坐标进行对待检视晶圆进行定位调整，将待检视晶圆定位至与标准图片上PCM区监测Model相对应的位置上。
步骤S150：通过第二OM检视模组对待检视晶圆进行拍照晶圆图片并保存晶圆图片，并将晶圆图片通过通信模组传输至PC端数据处理中心；
步骤S160：PC端数据处理中心将接收到的晶圆图片与标准图片进行比对，输出比对结果。
通过借助OM机台自动量测比对功能来进行PCM区监控Model的判断，其中OM机台自动量测比对功能为通过录入标准图案，将实际生产过程的图案与标准图案进行比对，进而对湿蚀刻是否异常进行监控，实现针对蚀刻工艺的监控手段精准化、实时化，蚀刻异常引起的事件在生产中可被及时发现并提前预防解决，蚀刻不足时，制程工艺调整并重工；过蚀刻时，制程工艺调整并及时控制后续制程，同时后续产品工艺条件立即改善；降低晶元报废率，提高产品良率，降低成本。同时避免人为判断误差提高工艺精确度。
在本实施例中，需要针对砷化镓晶圆在时刻是过程中监控蚀刻平台而设计，所述标准图片上的PCM区监测Model的形状不同、PCM区监测Model间具有不同间距及PCM区监测Model具有上高台或下高台。通过根据待检视晶圆在产品电路板图设计中主要的常用的尺寸进行对PCM区监测Model设计，PCM区监测Model设有不同的形状，如图3中的①、④和⑤；而根据待检视晶圆在产品电路板图设计中常见的可是平台间距进行对PCM区监测Model设计，PCM区监测Model设计有不同间距，如图3中的①、②、③、④和⑤，而根据待检视晶圆在产品电路版图中堆叠层(上高台EM与下高台BP)的常见版图进行对PCM区监测Model设计，PCM区监测Model设计有上高台或下高台(EM/BP)，如图3中的③和⑤。
在本实施例中，所述“PC端数据处理中心将接收到的晶圆图片与标准图片进行比对，输出比对结果”具体包括：
PC端数据处理中心将接收到的晶圆图片与标准图片进行形状比对；形状比对的内容包括单一图型的形状和大小比对，及整体图案的形状比对。
当比对晶圆图片与标准图片形状无异时，则输出与比对无异对应的结果；
当比对晶圆图片与标准图片存在差异时，则量测晶圆图片上两两蚀刻平台以及复合蚀刻平台边到边的间隔距离，则计算间隔距离与标准间隔的差值，输出计算得到的差值。工程师可以根据输出的结果，对输出的数据进行分析和进一步处理。
请参阅图2，在另外一个实施例中，一种监控蚀刻的工艺系统，包括传送模组210、定位模组220、OM检视模组载台230、第一OM检视模组240、第二OM检视模组250、通信模组260及PC端数据处理中心270；
所述传送模组用于将待检视晶圆传送至定位模组，并在定位模组对待检视晶圆进行notch角定位后，将待检视晶圆传送至OM检视模组载台；
所述定位模组用于对待检视晶圆进行notch角定位，及根据给定的定位坐标将待检视晶圆定位至与标准图片上PCM区监测Model相对应的位置；
所述第一OM检视模组用于扫描待检视晶圆的X轴及Y轴，生成晶圆MAP图；
所述第二OM检视模组对待检视晶圆进行拍照得到晶圆图片并保存晶圆图片；
所述通信模组用于将晶圆MAP图及晶圆图片发送至PC端数据处理中心；
所述PC端数据处理中心将收到的晶圆MAP图的坐标与OM检视模组的载台上的待检测晶圆同步，及晶圆MAP图。PC端数据处理中心将收到的晶圆MAP图的坐标与OM检视模组的载台上的待检测晶圆同步，需要将OM检视模组载台上的待检测晶圆调整至与标准图片上PCM区监测Model相对应的位置上，PC端数据处理中心根据接收到的晶圆MAP图对OM检视模组载台上的待检视晶圆的位置进行调整，并将需要调整的定位坐标发送至定位模组，定位模组根据给定的定位坐标进行对待检视晶圆进行定位调整，将待检视晶圆定位至与标准图片上PCM区监测Model相对应的位置上。
通过借助OM机台自动量测比对功能来进行PCM区监控Model的判断，其中OM机台自动量测比对功能为通过录入标准图案，将实际生产过程的图案与标准图案进行比对，进而对湿蚀刻是否异常进行监控，实现针对蚀刻工艺的监控手段精准化、实时化，蚀刻异常引起的事件在生产中可被及时发现并提前预防解决，蚀刻不足时，制程工艺调整并重工；过蚀刻时，制程工艺调整并及时控制后续制程，同时后续产品工艺条件立即改善；降低晶元报废率，提高产品良率，降低成本。同时避免人为判断误差提高工艺精确度。
在本实施例中，需要针对砷化镓晶圆在时刻是过程中监控蚀刻平台而设计，所述标准图片上的PCM区监测Model的形状不同、PCM区监测Model间具有不同间距及PCM区监测Model具有上高台或下高台。通过根据待检视晶圆在产品电路板图设计中主要的常用的尺寸进行对PCM区监测Model设计，PCM区监测Model设有不同的形状，如图3中的①、④和⑤；而根据待检视晶圆在产品电路板图设计中常见的可是平台间距进行对PCM区监测Model设计，PCM区监测Model设计有不同间距，如图3中的①、②、③、④和⑤，而根据待检视晶圆在产品电路版图中堆叠层(上高台EM与下高台BP)的常见版图进行对PCM区监测Model设计，PCM区监测Model设计有上高台或下高台(EM/BP)，如图3中的③和⑤。
在本实施例中，所述PC端数据处理中心具体用于将接收到的晶圆图片与标准图片进行形状比对；形状比对的内容包括单一图型的形状和大小比对，及整体图案的形状比对；当比对晶圆图片与标准图片形状无异时，则输出与比对无异对应的结果；当比对晶圆图片与标准图片存在差异时，则量测晶圆图片上两两蚀刻平台以及复合蚀刻平台边到边的间隔距离，则计算间隔距离与标准间隔的差值，输出计算得到的差值。工程师可以根据输出的结果，对输出的数据进行分析和进一步处理。
其中，传送模组用于对晶圆进行传送，现有的晶圆加工设备一般都具有该模块，一般是通过机械手臂和吸盘来实现晶圆的传送。定位模组用于对晶圆进行定位，通常通过机械臂来实现晶圆的定位。第一OM检视模组、第二OM检视模组即光学显微镜(OpticalMicroscopy)。通信模块可以现有的有线或者无线通信模块。PC端数据处理中心可以是个计算机，用于实现对数据的分析计算。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (8)

1.一种监控蚀刻的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待检视晶圆通过传送模组传送至定位模组；
通过定位模组对待检视晶圆进行notch角定位后，再将待检视晶圆经过传送模组传送至OM检视模组载台上；
通过第一OM检视模组扫描待检视晶圆的X轴及Y轴，生成晶圆MAP图，通过通信模组输送至PC端数据处理中心；
PC端数据处理中心将收到的晶圆MAP图的坐标与OM检视模组的载台上的待检测晶圆同步，定位模组根据给定坐标将待检视晶圆定位至与标准图片上PCM区监测Model相对应的位置；
通过第二OM检视模组对待检视晶圆进行拍照晶圆图片并保存晶圆图片，并将晶圆图片通过通信模组传输至PC端数据处理中心；
PC端数据处理中心将接收到的晶圆图片与标准图片进行比对，输出比对结果。
2.根据权利要求1所述监控蚀刻的工艺方法，其特征在于，所述标准图片上的PCM区监测Model的形状不同、PCM区监测Model间具有不同间距及PCM区监测Model具有上高台或下高台。
3.根据权利要求1所述监控蚀刻的工艺方法，其特征在于，所述“PC端数据处理中心将接收到的晶圆图片与标准图片进行比对，输出比对结果”具体包括：
PC端数据处理中心将接收到的晶圆图片与标准图片进行形状比对；
当比对晶圆图片与标准图片形状无异时，则输出与比对无异对应的结果；
当比对晶圆图片与标准图片存在差异时，则量测晶圆图片上两两蚀刻平台以及复合蚀刻平台边到边的间隔距离，则计算间隔距离与标准间隔的差值，输出计算得到的差值。
4.根据权利要求1所述监控蚀刻的工艺方法，其特征在于，所述待检视晶圆为砷化镓晶圆。
5.一种监控蚀刻的工艺系统，其特征在于，包括传送模组、定位模组、OM检视模组载台、第一OM检视模组、第二OM检视模组、通信模组及PC端数据处理中心；
所述传送模组用于将待检视晶圆传送至定位模组，并在定位模组对待检视晶圆进行notch角定位后，将待检视晶圆传送至OM检视模组载台；
所述定位模组用于对待检视晶圆进行notch角定位，及根据给定的定位坐标将待检视晶圆定位至与标准图片上PCM区监测Model相对应的位置；
所述第一OM检视模组用于扫描待检视晶圆的X轴及Y轴，生成晶圆MAP图；
所述第二OM检视模组对待检视晶圆进行拍照得到晶圆图片并保存晶圆图片；
所述通信模组用于将晶圆MAP图及晶圆图片发送至PC端数据处理中心；
所述PC端数据处理中心将收到的晶圆MAP图的坐标与OM检视模组的载台上的待检测晶圆同步，及将接收到的晶圆图片与标准图片进行比对，输出比对结果。
6.根据权利要求5所述监控蚀刻的工艺系统，其特征在于，所述PCM区上监测Model的形状不同、PCM区监测Model间具有不同间距及PCM区监测Model具有上高台或下高台。
7.根据权利要求5所述监控蚀刻的工艺系统，其特征在于，所述PC端数据处理中心具体用于将接收到的晶圆图片与标准图片进行形状比对；
当比对晶圆图片与标准图片形状无异时，则输出与比对无异对应的结果；
当比对晶圆图片与标准图片存在差异时，则量测晶圆图片上两两蚀刻平台以及复合蚀刻平台边到边的间隔距离，则计算间隔距离与标准间隔的差值，输出计算得到的差值。
8.根据权利要求5所述监控蚀刻的工艺系统，其特征在于，所述待检视晶圆为砷化镓晶圆。
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