为了解决集成电路制造中ICP、CCP刻蚀工艺存在的缺陷预警滞后、过程控制精度不够等问题，提出了一种基于故障检测与分类（FDC）、先进制造系统（AMS）和设备控制与监控系统（ECMS）三层协同的刻蚀工艺缺陷预警和过程控制方法。首先对ICP和CCP刻蚀工艺的物理机理以及常见的缺陷原因进行了分析，建立了一个基于多变量统计过程控制的FDC实时预警模型，用Hotelling T²统计量和平方预测误差（SPE）联合判别来检测工艺异常；其次建立了AMS虚拟量测模型，用深度神经网络实现刻蚀关键尺寸的实时预测，把量测周期从离线测量的4～6小时缩短到在线预测的秒级响应；再次设计了ECMS设备状态监控和预测性维护框架，用传感器数据融合来完成设备健康度的评价；最后提出三层协同管控架构，依靠数据融合和信息闭环达成缺陷预警、过程改善、设备调控的闭环控制。实验结果表明，采用本方法的刻蚀缺陷预警准确率为96.3%，误报率为2.1%，刻蚀均匀性偏差控制在±1.8%以内，刻蚀选择比提高到35：1，晶圆良率提高3.2个百分点。该方法给集成电路制造刻蚀工艺的智能化控制提供了一条有效的技术途径。