专利名称：晶片边缘曝光模块及晶片边缘曝光方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制造方法，特别涉及一种可减少扫描机曝光时间及增加半 导体产率的方法及系统。
背景技术：
半导体制造方法包括沉积、图案化以及于半导体晶片上移除不同材料层。图1公开一典型的半导体制造方法1000。晶片通常于一晶片涂布显影系统(wafer track)中进行加工。晶片涂布显影系统整合多种可对光致抗蚀剂进行加工的装置。于沉积 一光致抗蚀剂层后，如步骤1002，常常须利用化学机械研磨(CMP)对沉积层进行平坦化步 骤。化学机械研磨(CMP)包括于一泥浆存在下以一研磨垫对沉积层进行研磨。于完成化学 机械研磨(CMP)后，须移除泥浆残留物及污染物，以避免集成电路层的污染。于沉积光致抗 蚀剂后，将晶片自晶片涂布显影系统移至一扫描机。扫描机为一投射式曝光(projection-printing)工具，以将一光掩模图像投射至 晶片上。将光掩模图像投射至晶片上，对晶片主要区域进行曝光，如步骤1004。于主要区域 曝光后，于一晶片边缘曝光(WEE)单元中进行晶片边缘曝光，以形成一边缘密封环，如步骤 1006。在许多半导体制造方法中，扫描机曝光时间经常为一时间限制因子。于完成扫描机曝光后，将晶片传输回晶片涂布显影系统进行图案显影，如步骤 1008。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷。本发明的一实施例，提供一种晶片边缘曝光模块，连接至一半导体晶片涂布显影 系统，并为该半导体晶片涂布显影系统的一部分。该晶片边缘曝光模块包括一晶片旋转装 置、一光学系统、一扫描机界面模块以及一控制器。该晶片旋转装置支持一晶片，以进行加 工。该光学系统同时将一曝光光线指向该晶片的一各别边缘部分，以于该晶片的边缘上创 造一伪图案。该扫描机界面模块通过一计算机网络传送及/或接收来自一扫描机的一伪边 缘曝光信息。该控制器接收来自该扫描机界面模块的该伪边缘曝光信息，并利用该伪边缘 曝光信息控制该光学系统。本发明的另一实施例，提供一种晶片边缘曝光模块，连接至一半导体晶片涂布显 影系统，包括一晶片旋转装置，支持一晶片，该晶片涂布有一光敏感材料；一光学系统，同 时将一曝光光线指向该晶片的一各别边缘部分，该光学系统还包括两个光源，发射该曝光 光线，所述两个光源彼此以每一连续光源对之间的一大约180度的角度分隔设置广聚焦 透镜，聚焦接收自所述多个光源的该曝光光线；以及一曝光光掩模，使该曝光光线成形，以 对该晶片的周边上的该光敏感材料进行照射及显影；一扫描机界面模块，通过一计算机网 络传送或接收来自一扫描机的一伪边缘曝光信息；以及一控制器，利用来自该扫描机的该伪边缘曝光信息控制该光学系统。本发明的又一实施例，提供一种半导体晶片涂布显影系统的晶片边缘曝光方法， 包括以一晶片旋转装置支持一晶片；涂布一光敏感材料于该晶片上；以一光学系统同时 将一曝光光线指向该晶片的一各别边缘部分，该光学系统还包括N个光源，发射该曝光光 线，N为一大于1的整数，所述N个光源彼此以每一连续光源对之间的一 360/N的角度分隔 设置；一聚焦透镜，聚焦接收自所述N个光源的该曝光光线；以及一曝光光掩模，使该曝光 光线成形，以对该晶片的周边上的该光敏感材料进行照射及显影；通过一计算机网络传送 或接收来自一扫描机的一伪边缘曝光信息；以及利用来自该扫描机的该伪边缘曝光信息控 制该光学系统本发明可减少扫描机曝光时间及增加产率。为让本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配 合附图，进行详细说明。
图1公开公知一典型的半导体制造方法；图2根据本发明的一实施例，公开一半导体制造方法，其中于晶片涂布显影系统 内，实施晶片边缘曝光(wafer edge exposure)；图3根据本发明的一实施例，公开一嵌入于一晶片涂布显影系统内的晶片边缘曝光模块。
其中，附图标记说明如下
公知图1
1000 -、半导体制造方法；
1002 -、沉积一光致抗蚀剂层；
1004 -、将光掩模图像投射至晶片上，对晶片主要区域进行曝光；
1006 -、于主要区域曝光后，于一晶片边缘曝光(WEE)单元中进行晶片边缘曝光，以形成--边缘密封环；
1008 -、于完成扫描机曝光后，将晶片传输回晶片涂布显影系统进行图案显影。
本发明图2 图3
2000 -、半导体制造方法；
2002 -、涂布光致抗蚀剂；
2004 -、实施晶片边缘曝光；
2006 -、将晶片传输至扫描机，对主要区域图案进行曝光；
2008 -、将晶片传输回晶片涂布显影系统进行图案显影；
3000 -、晶片边缘曝光模块；
3110 --(多频率)光学系统；
3112 -、光发射器；
3114 -、聚焦透镜；
3116 -、曝光光掩模；
3118 -、曝光光线；
3120 -、凹口搜索单元；
3130 -、晶片；
3132 -、凹口 ；
3140 -、控制器；
3150 -、扫描机界面模块。
具体实施例方式根据本发明一观点，对于线(line)与间隔(space)层，晶片边缘曝光(waferedge exposure)可减少扫描机(scanner)曝光时间及增加产率。由于扫描机曝光时间经常为一 时间限制因子(time limiting factor)，因此，减少扫描机曝光时间可提高产率。本发明一实施例提供一种具有一晶片边缘曝光模块(wafer edge exposuremodule)的晶片涂布显影系统(wafer track)。根据本发明一实施例，图2公开一半导体制造方法2000，其中，于晶片涂布显影系 统内，实施晶片边缘曝光。一开始，通过晶片涂布显影系统对晶片进行加工，如步骤2002，涂 布光致抗蚀剂。如步骤2004，于晶片涂布显影系统内，实施晶片边缘曝光。晶片涂布显影系 统可进行晶片加工的流水线操作，当于扫描机中对一第一晶片的主要区域(main field)进 行曝光时，可同时于晶片边缘曝光模块中对另一晶片实施边缘曝光。由于晶片边缘不会加 工成最终的集成电路，因此，晶片边缘曝光模块创造一伪图案(dummy pattern) 0如步骤2006，将晶片传输至扫描机，对主要区域图案进行曝光。如步骤2008，将晶 片传输回晶片涂布显影系统进行图案显影。根据本发明一实施例，图3公开一晶片边缘曝光模块3000。晶片边缘曝光模块 3000为晶片涂布显影系统的一部分。晶片边缘曝光模块3000具有一夹盘，用来支持一晶片3130。夹盘沿一中心轴旋 转。晶片边缘曝光模块3000包括一晶片旋转装置与光学系统。此光学系统包括一多 频率光学系统3110、一聚焦透镜3114以及一曝光光掩模3116。此外，在某些实施例中，晶 片边缘曝光模块3000也可包括一控制器3140与一扫描机界面模块3150。在某些实施例 中，使用一凹口传感器(notch sensor)，以于晶片边缘曝光模块3000中进行晶片对准。在 该些实施例中，可提供一凹口搜索单元(notch searching unit) 3120。光学系统3110如图所示。本发明可使用超过一个以上的光学系统3110。在某些 实施例中，光学系统3110具有结晶光学。光学系统3110为一固定式或可移动式的个别照 射系统，其与晶片旋转装置的轴间隔一常见的照射距离。每一光学系统3110可同时将曝光 光线指向晶片3130的一各别边缘部分。在某些实施例中，每一光学系统3110包括一个别的光发射器3112，例如一激光或 发光二极管(LED)，一聚焦透镜3114以及一曝光光掩模3116。曝光光掩模3116允许一具 有特定形状的曝光光线3118，以对晶片3130周边上的一光敏感材料进行照射及显影。在某些实施例中，光学系统3110可包括多个固定式或可移动式的光源，彼此沿一 通过轴(axis)的线段直接相对。在其他实施例中，晶片边缘曝光模块3000可包括两个或更多任何数量的光源。一般来说，光学系统3110包括N个光源，N为一大于1的整数。N个光源彼此以每一连续光源 对(pair ofsuccessive light sources)之间的一 360/N的角度分隔设置。因此，晶片边 缘曝光模块3000可包括彼此以120度分隔设置的三光源、彼此以90度分隔设置的四光源 或任意其他组合。对于一晶片边缘曝光模块3000其光源的最适化数量根据欲加工晶片的 尺寸大小与期望的总曝光时间而定。举例来说，在一实施例中，一光学系统3110具有两光源，位于晶片3130的相对侧 上。每一光源同时照射一个别半圆形光线于晶片3130边缘圆周的一半。当晶片3130旋转 180度后，即完成全部圆周的曝光。在不改变光敏感材料、照射光强度或旋转速度的情况下， 于晶片边缘曝光模块3000内的曝光时间可减少50%。在某些实施例中，晶片边缘曝光模块3000原本即包括两个光源。在其他实施例 中，一第二光源加入至一预先存在的晶片边缘曝光模块3000中。晶片边缘曝光模块3000也可包括一或多个固定式或可移动式的凹口搜索单元 3120，以检测一接近晶片3130边缘部分的凹口 3132。例如多个凹口搜索单元包括两个固定 式或可移动式的凹口搜索单元，彼此沿一通过轴的线段直接相对。如图所示，于一仅具有一凹口搜索单元的晶片边缘曝光模块3000中，当晶片开 始旋转时，若凹口恰好已通过检测器，则第一凹口检测不会发生，直至晶片再旋转接近360 度。而于曝光前，晶片再旋转另一 360度对工艺来说才是完整的。因此，仅具有一凹口搜索 单元者，其两凹口检测的最大时间几乎是晶片旋转周期的两倍。同样地，两凹口检测的最小 时间(于晶片开始旋转后，当凹口立即通过检测器)也稍大于晶片的旋转周期。每一凹口搜索单元3120包括一光源、一透镜与一传感器。传感器可为一电荷耦合 元件(CCD)或互补式金属氧化物半导体(CM0Q图像传感器。每一凹口搜索单元可安装于 一传输带上，并通过一线性致动器(linear actuator)使其朝向或远离轴而移动，以适应不 同尺寸的晶片。将晶片3130安装于夹盘上，凹口搜索单元致动朝向轴的方向，直至电荷耦 合元件(CCD)或互补式金属氧化物半导体(CM0Q图像传感器检测出晶片的边缘。此处，晶 片可旋转直至检测到凹口 3132两次，以使边缘暴露于光源的光线下。虽图3显示一凹口搜索单元3120与光学系统3110平均分隔，然，此仅为一实施 例。凹口搜索单元3120可位于更接近或更远离光学系统3110的位置，只要凹口搜索单元 3120安装于晶片边缘曝光模块3000内部，不会彼此干扰即可。一般来说，多个凹口搜索单元可包括N个凹口搜索单元，N为任何大于1的整数。 N个IH] 口搜索单元彼此以每一连续IH] 口搜索单元对(pair ofsuccessive notch searching units)之间的一 360/N的角度分隔设置。具有两个凹口搜索单元3120者，可减少其凹口检测之间的时间。晶片曝光时间根 据通过两个凹口搜索单元进行的凹口检测而定。在图3的实施例中，控制器3140控制系统 对晶片边缘进行曝光，其曝光周期包括两个连续晶片检测，其中之一即通过每一凹口搜索 单元进行检测。在具有两个凹口搜索单元3120的一实施例中，当晶片3130开始旋转时，若凹口 3132恰好已通过凹口搜索单元3120，则第一凹口检测不会发生，直至晶片3130再旋转接近 180度。而于曝光前，晶片再旋转另一 180度对工艺来说才是完整的。因此，具有两个凹口 搜索单元者，其两凹口检测的最大时间可减少至低于晶片的一旋转周期。同样地，两凹口检测的最小时间(于晶片3130开始旋转后，当凹口立即通过凹口搜索单元3120)仅稍大于晶 片3130旋转周期的一半。对于较大晶片而言，总晶片边缘曝光模块3000时间减少大约一 旋转周期可视为大量时间的节省，可改善下游设备的循环功率。具有两个凹口搜索单元3120者，控制器3140控制晶片边缘曝光工艺的时间，以包 括通过两个凹口搜索单元3120中每一凹口搜索单元3120对凹口的检测。一般来说，具有N 个凹口搜索单元者，控制器3140控制晶片边缘曝光工艺的时间，以包括通过N个凹口搜索 单元中两个连续凹口搜索单元对凹口的检测。控制器3140控制的时间较通过N个平均分 隔的凹口搜索单元中三个连续凹口搜索单元对三连续凹口检测的周期更短。此外，也无须 等待任何单一凹口搜索单元通过相同凹口搜索单元进行二次检测以完成晶片曝光的情形。控制器3140可为一实施于专用集成电路(ASIC)中的嵌入式(embedded)微处理 器或数字信号处理器或一网络计算机或可编程逻辑控制器。控制器3140控制系统对晶片 边缘进行曝光，同时通过扫描机界面模块3150与一扫描机连通。扫描机界面模块3150为任何可与一扫描机连通工艺数据的电子元件。在某些实 施例中，扫描机界面模块3150可为任何用于连通或传输文件至一计算机网络的已知界面， 此处的计算机网络包括传输控制通信协定/网际网路通信协定(transmission control protocol/internet protocol，TCP/IP)、以太网络(ethernet)、光纤分散式数据界面 (fiber distributed data interface，FDDI)、图腾巴士(token bus)或图腾环网络(token ring networks)。为与扫描机协同工艺信息，控制器3140计算并传送伪点击(dummy shot)坐标至 扫描机，以利扫描一晶片的主要区域。扫描机界面模块3150通过一控制器传送伪点击坐标 至晶片边缘曝光模块3000。伪点击可通过一用于晶片对准的凹口传感器加以定位。虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普 通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围 当视随附的权利要求所界定的保护范围为准。
权利要求
1.一种晶片边缘曝光模块，连接至一半导体晶片涂布显影系统，包括一晶片旋转装置，支持一晶片，该晶片涂布有一光敏感材料；一光学系统，同时将一曝光光线指向该晶片的一各别边缘部分；一扫描机界面模块，通过一计算机网络传送或接收来自一扫描机的一伪边缘曝光信 息；以及一控制器，利用来自该扫描机的该伪边缘曝光信息控制该光学系统。
2.如权利要求1所述的晶片边缘曝光模块，其中该光学系统还包括一光源，发射该曝 光光线，以及一聚焦透镜，聚焦接收自该光源的该曝光光线。
3.如权利要求2所述的晶片边缘曝光模块，其中该光学系统还包括一曝光光掩模，使 该曝光光线成形，以对该晶片的周边上的该光敏感材料进行照射及显影。
4.如权利要求3所述的晶片边缘曝光模块，其中该光学系统包括N个光源，N为一大于 1的整数，所述N个光源彼此以每一连续光源对之间的一大约360/N的角度分隔设置。
5.如权利要求3所述的晶片边缘曝光模块，还包括多个凹口搜索单元，其为固定式或 可移动式，以检测一接近该晶片的一边缘部分的凹口。
6.如权利要求5所述的晶片边缘曝光模块，其中所述多个凹口搜索单元包括两个凹口 搜索单元，其为固定式或可移动式，彼此沿一通过一轴的线段直接相对。
7.如权利要求5所述的晶片边缘曝光模块，其中所述多个凹口搜索单元包括N个凹口 搜索单元，N为一大于1的整数，所述N个凹口搜索单元彼此以每一连续凹口搜索单元对之 间的一大约360/N的角度分隔设置。
8.如权利要求7所述的晶片边缘曝光模块，还包括一控制器，控制一晶片边缘曝光工 艺的一时间，以包括通过所述多个凹口搜索单元中至少两连续凹口搜索单元对该凹口的检 测。
9.一种晶片边缘曝光模块，连接至一半导体晶片涂布显影系统，包括一晶片旋转装置，支持一晶片，该晶片涂布有一光敏感材料；一光学系统，同时将一曝光光线指向该晶片的一各别边缘部分，该光学系统还包括两个光源，发射该曝光光线，所述两个光源彼此以每一连续光源对之间的一大约180 度的角度分隔设置；一聚焦透镜，聚焦接收自所述多个光源的该曝光光线；以及一曝光光掩模，使该曝光光线成形，以对该晶片的周边上的该光敏感材料进行照射及显影；一扫描机界面模块，通过一计算机网络传送或接收来自一扫描机的一伪边缘曝光信 息；以及一控制器，利用来自该扫描机的该伪边缘曝光信息控制该光学系统。
10.如权利要求9所述的晶片边缘曝光模块，还包括多个凹口搜索单元，其为固定式或 可移动式，以检测一接近该晶片的一边缘部分的凹口。
11.如权利要求10所述的晶片边缘曝光模块，其中所述多个凹口搜索单元包括两个凹 口搜索单元，其为固定式或可移动式，彼此沿一通过一轴的线段直接相对。
12.如权利要求11所述的晶片边缘曝光模块，还包括一控制器，控制一晶片边缘曝光 工艺的一时间，以包括通过所述多个凹口搜索单元中至少两连续凹口搜索单元对该凹口的检测。
13.一种半导体晶片涂布显影系统的晶片边缘曝光方法，包括 以一晶片旋转装置支持一晶片；涂布一光敏感材料于该晶片上；以一光学系统同时将一曝光光线指向该晶片的一各别边缘部分，该光学系统还包括 N个光源，发射该曝光光线，N为一大于1的整数，所述N个光源彼此以每一连续光源对 之间的一 360/N的角度分隔设置；一聚焦透镜，聚焦接收自所述N个光源的该曝光光线；以及一曝光光掩模，使该曝光光线成形，以对该晶片的周边上的该光敏感材料进行照射及显影；通过一计算机网络传送或接收来自一扫描机的一伪边缘曝光信息；以及 利用来自该扫描机的该伪边缘曝光信息控制该光学系统。
14.如权利要求13所述的半导体晶片涂布显影系统的晶片边缘曝光方法，还包括以多 个固定式或可移动式的凹口搜索单元检测一接近该晶片的一边缘部分的凹口。
15.如权利要求14所述的半导体晶片涂布显影系统的晶片边缘曝光方法，其中所述多 个凹口搜索单元包括三个凹口搜索单元，其为固定式或可移动式，彼此沿一通过一轴的线 段直接相对。
全文摘要
本发明提供一种晶片边缘曝光模块及晶片边缘曝光方法，该晶片边缘曝光模块连接至一半导体晶片涂布显影系统。该晶片边缘曝光模块包括一晶片旋转装置、一光学系统、一扫描机界面模块以及一控制器。该晶片旋转装置支持一晶片，以进行加工。该光学系统同时将一曝光光线指向该晶片的一各别边缘部分，以于该晶片的边缘上创造一伪图案。该扫描机界面模块通过一计算机网络传送及/或接收来自一扫描机的一伪边缘曝光信息。该控制器接收来自该扫描机界面模块的该伪边缘曝光信息，并利用该伪边缘曝光信息控制该光学系统。本发明可减少扫描机曝光时间及增加产率。
文档编号G03F7/20GK102147572SQ20101029034
公开日2011年8月10日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年2月9日
发明者李宏仁, 简聪智, 陈永镇 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司