專利名稱：動態(tài)晶圓對位方法及曝光掃瞄系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及晶圓對位的方法，特別涉及在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法。
背景技術：
在半導體組件的制造過程中，許多曝光制程都需要將晶圓對位至特定方位，以達到晶圓上每一層圖案的重迭精準度的需求。在曝光制程中，晶圓上通常形成有對位記號，以標示晶圓上特定層的圖案的參考方位。晶圓通常具有多個曝光照射區(qū)(shot area)，一個曝光照射區(qū)是通過在曝光制程中利用光罩在晶圓上形成一個曝光區(qū)域而定義的。曝光設備對晶圓上方的光阻照射光線以進行曝光制程，曝光設備包含曝光頭、對位記號傳感器、對位平臺(alignment stage)以及曝光平臺(exposure stage) 0在傳統(tǒng)的晶圓對位方法中，在晶圓上每隔幾個曝光照射區(qū)設置一個對位記號，對位記號傳感器在對位平臺上對整個晶圓的對位記號的方位進行偵測， 以得到整個晶圓對位的平均補償值，并且將此晶圓對位的平均補償值傳遞至曝光平臺。然后，依據(jù)回饋至曝光平臺的晶圓對位的平均補償值，使用曝光頭在曝光平臺上對整個晶圓全部曝光照射區(qū)的光阻層進行曝光。近年來，針對新世代的電子組件，半導體組件的特征尺寸變得越來越小，半導體組件的設計規(guī)則也隨之縮減。因此，很難擴大半導體組件的制程條件范圍(process window), 特別是針對曝光制程，在曝光設備中對晶圓對位精準度的要求，以及對晶圓上每一層圖案的重迭準確度的要求，都很難擴大其制程條件范圍。通常在晶圓的一個區(qū)域內(nèi)的曝光照射區(qū)的晶圓對位補償值與此晶圓的另一個區(qū)域內(nèi)的曝光照射區(qū)的晶圓對位補償值是不同的， 然而，在傳統(tǒng)的晶圓對位方法中，晶圓上所有曝光照射區(qū)的光阻層都依據(jù)相同的晶圓對位平均補償值進行曝光，因此，傳統(tǒng)的晶圓對位方法無法滿足特征尺寸更小的半導體組件所需的較高晶圓對位準確度。因此，業(yè)界亟需一種在曝光設備中改良的晶圓對位方法，其可以克服上述問題，達到較高的晶圓對位準確度。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明一個實施例，提供在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法，其中曝光掃瞄系統(tǒng)包含曝光設備、光學感測設備以及晶圓平臺，并具有掃瞄路徑。此方法包括以下步驟(a)提供具有多個曝光照射區(qū)的晶圓，其中每個曝光照射區(qū)上具有多個對位記號；(b) 在晶圓上形成光阻層；(c)利用光學感測設備，沿著掃瞄路徑偵測位于一個曝光照射區(qū)的一部份的對位記號，得到針對此曝光照射區(qū)的該部份的晶圓對位的補償值；(d)將此曝光照射區(qū)的該部份的晶圓對位的補償值實時回饋至晶圓平臺；(e)在實時地將此曝光照射區(qū)的該部份的晶圓對位的補償值回饋至晶圓平臺之后，利用曝光設備，沿著掃瞄路徑對位于此曝光照射區(qū)的該部份的光阻層進行曝光；(f)在此曝光照射區(qū)沿著掃瞄路徑連續(xù)地重復步驟(c)至(e)，直至位于此曝光照射區(qū)的全部光阻層都被曝光；以及(g)重復步驟(f)，直至晶圓上全部曝光照射區(qū)的光阻層都被曝光。依據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供用于動態(tài)晶圓對位的曝光掃瞄系統(tǒng)。此曝光掃瞄系統(tǒng)包括曝光設備；光學感測設備，具有設置于曝光設備上的多個對位記號傳感器；以及單一的晶圓平臺，設置于曝光設備下方。在此曝光掃瞄系統(tǒng)中，光學感測設備偵測晶圓上的多個對位記號，得到動態(tài)晶圓對位的補償值，并且實時地將動態(tài)晶圓對位的補償值回饋至單一的晶圓平臺，在實時地將饋動態(tài)晶圓對位的補償值回饋至單一的晶圓平臺之后，曝光設備對晶圓上的光阻層進行曝光。為了讓本發(fā)明的上述目的、特征、及優(yōu)點能更明顯易懂，以下配合附圖作詳細說明。


圖1是顯示依據(jù)本發(fā)明的一 個實施例的曝光掃瞄系統(tǒng)的側視示意圖2是顯示具有多個曝光照射區(qū)的晶圓的平面示意圖3是顯示依據(jù)本發(fā)明的--個實施例在單一曝光照射區(qū)內(nèi)對位記號布局的平面示意圖4是顯示依據(jù)本發(fā)明的--個實施例在曝光掃瞄系統(tǒng)中動態(tài)晶圓對位方法的流程圖。
主要組件符號說明
100 晶圓；
102 單一曝光照射區(qū)；
104-H-* LL 心片；
106 對位記號；
108 切割線；
200 曝光掃瞄系統(tǒng)；
202 曝光設備；
203 掃瞄路徑；
204 光學感測設備；
205 晶圓對位的補償值；
206 晶圓平臺；
208 晶圓平臺的移動路徑
209 對位記號傳感器；
400 動態(tài)晶圓對位方法的流程402、404、406、408、410、412、414 流程圖的步驟。
具體實施例方式以下描述為實現(xiàn)本發(fā)明的最佳實施例，此描述用于說明本發(fā)明的一般原理，并非用于限定本發(fā)明。圖1為依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的曝光掃瞄系統(tǒng)(exposure scannersystem) 200 的側視示意圖。曝光掃瞄系統(tǒng)200包含曝光設備202 ；光學感測設備204，其包含多個對位記號傳感器(alignment mark sensor) 209設置在曝光設備202的兩相反側上的多個對位記號傳感器(alignment mark sensor) 209 ；以及單一的晶圓平臺(wafer stage)206，設置于曝光設備202下方。在曝光掃瞄系統(tǒng)200中，曝光設備202與光學感測設備204具有相同的掃瞄路徑(scan path) 203,晶圓平臺206所具有的移動路徑208則與掃瞄路徑203為相反方向。在晶圓平臺206上提供晶圓100，晶圓100上具有光阻層(圖中未示出)，此外晶圓100還具有形成于其上的多個對位記號(圖中未示出)。光學感測設備204的對位記號傳感器209是依據(jù)晶圓100上對位記號的位置而設置的，由此偵測對位記號的方位信息 (orientation information)，設置在曝光設備202兩側上的光學感測設備204的對位記號傳感器209分別用于執(zhí)行向上方向的掃瞄以及向下方向的掃瞄，或者分別用于執(zhí)行向左方向的掃瞄以及向右方向的掃瞄。光學感測設備204的對位記號傳感器209的偵測區(qū)域可以涵蓋與對位記號傳感器209的位置產(chǎn)生偏移的對位記號所存在的位置。此外，光學感測設備204還包括信號處理器(圖中未示出)，其用于處理對位記號的方位信息，由此得到晶圓對位(wafer alignment)的補償值(compensation data) 205，然后，將晶圓對位的補償值 205實時回饋(real time feedback)至晶圓平臺206。晶圓平臺206通常具有晶圓移動機構，其可以依據(jù)從光學感測設備204傳送而來的晶圓對位補償值205的信號，在X與Y兩個方向帶動晶圓100并將晶圓100旋轉至特定位置，并且還可以在Z方向使晶圓100傾斜至特定角度，此晶圓移動機構為本領域技術人員所公知的，在此不再詳述其細節(jié)。曝光設備202 —般包含紫外光(UV)光源，并使用光罩的圖案對晶圓100上的光阻層進行曝光，在晶圓平臺206接收實時回饋的晶圓對位的補償值205并進行晶圓對位之后，曝光設備202沿著掃瞄路徑對一個曝光照射區(qū)(shot area)的光阻層連續(xù)地進行曝光制程。參閱圖2，其是顯示具有多個曝光照射區(qū)102的晶圓100的平面示意圖，一個曝光照射區(qū)102是使用光罩在晶圓100上進行曝光所產(chǎn)生的曝光區(qū)域而定義的，并且光罩一般包含多個芯片的圖案，使用曝光設備202沿著掃瞄路徑203，使用光罩對一個曝光照射區(qū)的光阻層進行曝光，直到在這一個曝光照射區(qū)的光阻層全部都被曝光。然后，使用曝光設備202 及光罩沿著另一掃瞄路徑對下一個曝光照射區(qū)的光阻層進行曝光，此掃瞄路徑與掃瞄路徑 203的方向相反，重復且連續(xù)地進行曝光步驟，直到晶圓100上全部曝光照射區(qū)的光阻層都被曝光，晶圓100上的多個曝光照射區(qū)102排列成如圖2所示的數(shù)行與數(shù)列。接著，參閱圖3，其是顯示依據(jù)本發(fā)明的一個實施例在晶圓100上的單一曝光照射區(qū)102內(nèi)對位記號布局的平面示意圖。單一曝光照射區(qū)102可對應多個芯片104，例如6 個芯片、8個芯片或12個芯片，如圖3所示的單一曝光照射區(qū)102為8個芯片(8-chips) 的曝光照射區(qū)。在本發(fā)明的一個實施例中，單一曝光照射區(qū)102上具有多個對位記號106， 對位記號106形成于切割線(scribe line) 108上，切割線108設置于任意兩個相鄰的芯片104之間。通過光學感測設備204的對位記號傳感器209，沿著掃瞄路徑203對單一曝光照射區(qū)102的一部分的全部或數(shù)個對位記號106進行偵測，以得到該單一曝光照射區(qū) 102的該部分的晶圓對位的補償值205。如圖3所示，光學感測設備204的對位記號傳感器 209的位置是對應于對位記號106的位置而設置的。補償值205有關于此單一曝光照射區(qū) 102的該部分的晶圓對位的方位信息與傾斜信息，將此單一曝光照射區(qū)102的該部分的補償值205實時回饋至晶圓平臺206，并且立即對此單一曝光照射區(qū)102的該部分的光阻層進行曝光。在曝光掃瞄系統(tǒng)200中，偵測對位記號106、實時地將晶圓對位的補償值205回饋至晶圓平臺206、以及對光阻層進行曝光都是在一個曝光照射區(qū)102內(nèi)同時且連續(xù)地進行。當沿著掃瞄路徑偵測一個曝光照射區(qū)的一部分的對位記號時，在鄰接此曝光照射區(qū)的該部分的另一部份的光阻層也會沿著此掃瞄路徑被曝光，換言之，在對鄰接此曝光照射區(qū) 102的該部分的另一部份的光阻層進行曝光時，在此曝光照射區(qū)102的該部分正進行預對位(pre-alignment)的動作。此外，在一個曝光照射區(qū)102內(nèi)偵測對位記號106以及對光阻層進行曝光都是在單一的晶圓平臺206上同時進行的。圖4顯示依據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法的流程圖400，此動態(tài)晶圓對位方法可以在圖1所示的曝光掃瞄系統(tǒng)200中進行。在步驟402 中，提供晶圓100，如圖2所示，此晶圓100具有多個曝光照射區(qū)102。如圖3所示，每個曝光照射區(qū)102具有多個芯片102，并且還具有形成于切割線108上的多個對位記號106。在步驟404中，在晶圓100上形成光阻層，例如可通過旋轉涂布法形成光阻層。在步驟406中，如圖3所示，通過光學感測設備204的對位記號傳感器209，沿著掃瞄路徑203對一個曝光照射區(qū)102的一部分的一個以上的對位記號106進行偵測，得到此單一曝光照射區(qū)102的該部分的晶圓對位的補償值，此補償值包括晶圓偏移的補償值、 晶圓旋轉的補償值、晶圓傾斜的補償值或它們的組合。在一實施例中，選擇一個曝光照射區(qū) 102內(nèi)的一些對位記號106，這些對位記號106被光學感測設備204的對位記號傳感器209 偵測；在另一實施例中，一個曝光照射區(qū)102內(nèi)全部的對位記號106都會被光學感測設備 204的對位記號傳感器209偵測，以得到更完整的晶圓對位的補償值。然后，在步驟408，將此單一曝光照射區(qū)102的該部分的晶圓對位的補償值實時回饋至晶圓平臺206，同時，進行步驟412，連續(xù)地偵測在此單一曝光照射區(qū)102的另一部份上的超過一個以上的對位記號106，此另一部份鄰接此單一曝光照射區(qū)102的該部分，而該部分已經(jīng)被光學感測設備204掃瞄過。在步驟410中，在將此單一曝光照射區(qū)102的該部分的晶圓對位的補償值實時地回饋至晶圓平臺206之后，在相同的晶圓平臺206上，使用曝光設備202沿著掃瞄路徑203 立即對此曝光照射區(qū)102的該部分的光阻層進行曝光。在一個曝光照射區(qū)內(nèi)，沿著掃瞄路徑203，步驟406、408及410依序連續(xù)地重復執(zhí)行，直到在這一個曝光照射區(qū)內(nèi)的全部光阻層都被曝光。此外，在一個曝光照射區(qū)102內(nèi)，步驟406、408及410是同時執(zhí)行的。在步驟414，結束一個曝光照射區(qū)102的步驟406、408、410及412的執(zhí)行，直到晶圓100上全部曝光照射區(qū)102的光阻層都被曝光完畢。為了順應新世代的電子產(chǎn)品，半導體組件的特征尺寸持續(xù)地越變越小，并且晶圓的尺寸持續(xù)地越變越大，因此，在晶圓上不同位置的曝光照射區(qū)的晶圓對位補償值也會不同。然而，在曝光掃瞄系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的晶圓對位方法是依據(jù)晶圓對位的平均補償值對晶圓上全部的曝光照射區(qū)的光阻層進行曝光，因此，傳統(tǒng)的晶圓對位方法無法滿足特征尺寸較小的半導體組件的晶圓對位準確度的要求。依據(jù)本發(fā)明實施例的在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法，在晶圓上的一個曝光照射區(qū)的光阻層是基于將此曝光照射區(qū)的晶圓對位的補償值實時回饋至晶圓平臺而進行曝光的。由于此曝光照射區(qū)的光阻層是依據(jù)將此曝光照射區(qū)的晶圓對位的補償值實時回饋至晶圓平臺而進行曝光的，因此，依據(jù)本發(fā)明實施例的動態(tài)晶圓對位方法，可以提升在曝光制程中晶圓上全部曝光照射區(qū)的晶圓對位的準確度。另外，依據(jù)本發(fā)明實施例的動態(tài)晶圓對位方法，可以克服在一批(lot)晶圓中，晶圓與晶圓之間晶圓對位的精準度的偏差，并且也可以克服在量產(chǎn)制程中，一批晶圓與一批晶圓之間晶圓對位的精準度的偏差。
雖然本發(fā)明已公開了上述的較佳實施例，但本發(fā)明并不限于此，本領域技術人員應當了解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對本發(fā)明做變動與改進。因此，本發(fā)明的保護范圍以權利要求書所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法，其中所述曝光掃瞄系統(tǒng)具有掃瞄路徑，包含曝光設備、光學感測設備以及晶圓平臺，所述方法包括以下步驟(a)提供晶圓，所述晶圓具有多個曝光照射區(qū)，其中每個曝光照射區(qū)上具有多個對位記號；(b)在所述晶圓上形成光阻層；(c)利用所述光學感測設備，沿著所述掃瞄路徑，偵測位于一曝光照射區(qū)的一部份的所述對位記號，得到針對所述一曝光照射區(qū)的所述一部份的晶圓對位的補償值；(d)將所述一曝光照射區(qū)的所述一部份的晶圓對位的所述補償值實時回饋至所述晶圓平臺；(e)在實時地將所述一曝光照射區(qū)的所述部份的晶圓對位的所述補償值回饋至所述晶圓平臺之后，利用所述曝光設備，沿著所述掃瞄路徑，對位于所述一曝光照射區(qū)的所述一部份的所述光阻層進行曝光；(f)在所述一曝光照射區(qū)，沿著所述掃瞄路徑連續(xù)地重復步驟(c)至(e)，直至位于所述一曝光照射區(qū)的全部的所述光阻層都被曝光；以及(g)重復步驟(f)，直至位于所述晶圓上全部的所述多個曝光照射區(qū)的所述光阻層都被曝光。
2.如權利要求1所述的在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法，其中在所述一曝光照射區(qū)內(nèi)偵測所述對位記號，實時地將晶圓對位的所述補償值回饋至所述晶圓平臺，以及同時進行對所述光阻層的曝光。
3.如權利要求2所述的在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法，其中沿著所述掃瞄路徑對位于一曝光照射區(qū)的一部份的所述對位記號進行偵測時，同時沿著該掃瞄路徑對鄰接于所述曝光照射區(qū)的所述一部份的另一部份的所述光阻層進行曝光。
4.如權利要求1所述的在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法，其中所述光學感測設備具有多個對位記號傳感器。
5.如權利要求4所述的在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法，其中所述對位記號傳感器是依據(jù)所述對位記號的位置而設置的。
6.如權利要求1所述的在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法，其中偵測用于晶圓對位的所述對位記號以及對所述光阻層進行曝光是在相同的所述晶圓平臺上進行的。
7.如權利要求1所述的在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法，其中每個曝光照射區(qū)包括多個芯片，以及設置在任意兩個相鄰的所述芯片之間的切割線，其中所述對位記號設置在所述切割線上。
8.如權利要求1所述的在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法，其中用于晶圓對位的所述補償值包括晶圓偏移的補償值、晶圓旋轉的補償值、晶圓傾斜的補償值或晶圓偏移的補償值、晶圓旋轉的補償值、晶圓傾斜的補償值的組合。
9.如權利要求1所述的在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法，其中每個曝光照射區(qū)的晶圓對位的補償值都不同。
10.如權利要求1所述的在曝光掃瞄系統(tǒng)中的動態(tài)晶圓對位方法，其中針對一個曝光照射區(qū)，所述曝光設備與所述光學感測設備具有相同的所述掃瞄路徑。
11.一種用于動態(tài)晶圓對位的曝光掃瞄系統(tǒng)，包括曝光設備；光學感測設備，具有多個對位記號傳感器，設置于所述曝光設備上；以及單一的晶圓平臺，設置于所述曝光設備下方，其中所述光學感測設備偵測在晶圓上的多個對位記號，得到所述動態(tài)晶圓對位的補償值，并且實時地將所述動態(tài)晶圓對位的所述補償值回饋至所述單一的晶圓平臺，在實時地將所述動態(tài)晶圓對位的所述補償值回饋至所述單一的晶圓平臺之后，所述曝光設備對所述晶圓上的光阻層進行曝光。
12.如權利要求11所述的用于動態(tài)晶圓對位的曝光掃瞄系統(tǒng)，其中所述對位記號傳感器是依據(jù)所述晶圓上的所述對位記號的位置而設置的。
13.如權利要求11所述的用于動態(tài)晶圓對位的曝光掃瞄系統(tǒng)，其中所述曝光設備與所述光學感測設備具有相同的掃瞄路徑。
14.如權利要求13所述的用于動態(tài)晶圓對位的曝光掃瞄系統(tǒng)，其中所述曝光設備與所述光學感測設備的操作是沿著所述相同的掃瞄路徑同時執(zhí)行的。
15.如權利要求11所述的用于動態(tài)晶圓對位的曝光掃瞄系統(tǒng)，其中所述曝光設備與所述光學感測設備的操作在所述單一的晶圓平臺上執(zhí)行。
16.如權利要求11所述的用于動態(tài)晶圓對位的曝光掃瞄系統(tǒng)，其中所述光學感測設備的所述對位記號傳感器設置在所述曝光設備的兩個相反側上。
17.如權利要求11所述的用于動態(tài)晶圓對位的曝光掃瞄系統(tǒng)，其中所述單一的晶圓平臺具有移動路徑，所述移動路徑與所述曝光設備的掃瞄路徑為相反方向。
全文摘要
本發(fā)明提供動態(tài)晶圓對位方法及曝光掃瞄系統(tǒng)，曝光掃瞄系統(tǒng)包含曝光設備、光學感測設備以及晶圓平臺，并具有掃瞄路徑。此方法包含以下步驟(a)提供具有多個曝光照射區(qū)的晶圓，每個曝光照射區(qū)上具有多個對位記號；(b)在晶圓上形成光阻層；(c)利用光學感測設備沿著掃瞄路徑偵測位于曝光照射區(qū)的一部份的對位記號，得到曝光照射區(qū)的此部份的晶圓對位的補償值；(d)將晶圓對位的補償值實時回饋至晶圓平臺；(e)沿著掃瞄路徑對曝光照射區(qū)的此部份的光阻層進行曝光；(f)沿著掃瞄路徑連續(xù)地重復步驟(c)至(e)，直至曝光照射區(qū)的全部光阻層都被曝光；以及(g)重復步驟(f)，直至晶圓上全部曝光照射區(qū)的光阻層都被曝光。
文檔編號H01L21/02GK102486995SQ20111008317
公開日2012年6月6日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權日2010年12月3日
發(fā)明者施江林, 邱垂福 申請人:南亞科技股份有限公司