導(dǎo)語

晶圓邊緣曝光（WEE）作為半導(dǎo)體制造關(guān)鍵精密工藝，核心是通過光刻膠光化學(xué)反應(yīng)去除晶圓邊緣多余膠層，從源頭減少污染、提升產(chǎn)品良率。文章聚焦其四階段工作流程、核心參數(shù)要求及光機(jī)電協(xié)同等技術(shù)難點(diǎn)。友思特 ALE 系列光源— 多紫外波長(zhǎng)靈活適配光刻膠、精準(zhǔn)穩(wěn)定控光保障工藝一致性、長(zhǎng)壽命低維護(hù)降低成本，為 WEE 工藝高效落地提供核心支撐，助力先進(jìn)半導(dǎo)體制造提質(zhì)增效。

一、WEE 技術(shù)原理

晶圓邊緣曝光（WEE）是一項(xiàng)在半導(dǎo)體制造中，用于選擇性去除晶圓邊緣多余光刻膠的精密光學(xué)工藝。它的核心目的是消除邊緣光刻膠因剝落或流動(dòng)導(dǎo)致的污染，從而提升最終產(chǎn)品的良率。其技術(shù)根基在于光刻膠的光化學(xué)反應(yīng)。

二、WEE 工作結(jié)構(gòu)

基本流程是，高功率紫外光源系統(tǒng)（通常波長(zhǎng)365nm）經(jīng)遮光板形成特殊光斑照射晶圓邊緣區(qū)域。承載臺(tái)帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)，到達(dá)指定位置，激發(fā)光刻膠的光化學(xué)反應(yīng)，使其在后續(xù)顯影階段溶解。對(duì)于正性光刻膠，曝光區(qū)域溶解度增加而被顯影液去除；負(fù)性光刻膠則通過曝光形成交聯(lián)保護(hù)層，保護(hù)邊緣免受污染。

典型的WEE工藝流程包含四個(gè)階段

1.光刻膠涂覆

通過旋涂工藝在晶圓表面形成均勻光刻膠層

2.選擇性曝光

使用UV-LED等光源對(duì)邊緣區(qū)域（典型寬度3mm）進(jìn)行照射，避開功能區(qū)圖形

3.顯影處理

溶解已曝光光刻膠

4.清洗干燥

高速旋轉(zhuǎn)甩干晶圓，消除殘留顯影液及污染物

三、核心參數(shù)要求

WEE技術(shù)要實(shí)現(xiàn)高精度和穩(wěn)定性，對(duì)其核心部件有著明確的參數(shù)要求

光源系統(tǒng)：波長(zhǎng)、曝光強(qiáng)度、穩(wěn)定性、開關(guān)速度

光路結(jié)構(gòu)：邊緣銳度、均勻性

機(jī)械系統(tǒng)：定位、運(yùn)動(dòng)控制精度

四、工藝難點(diǎn)剖析

WEE工藝在實(shí)現(xiàn)過程中，主要面臨以下幾方面的技術(shù)挑戰(zhàn)：

光、機(jī)、電的協(xié)同控制精度

光源與光路因素：需要產(chǎn)生一個(gè)邊緣銳利、能量均勻光斑。任何光斑的均勻性不佳或邊緣模糊，都會(huì)直接導(dǎo)致光刻膠去除寬度不一。

（均勻的光斑能得到銳利的邊緣，反之會(huì)得到模糊的邊緣甚至殘留的光刻膠）

控制因素：系統(tǒng)必須具備亞毫米級(jí)的運(yùn)動(dòng)控制精度和毫秒級(jí)的響應(yīng)速度，確保光斑能實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)地追蹤晶圓邊緣，包括平邊或缺口區(qū)域。

光源系統(tǒng)的瞬時(shí)穩(wěn)定與長(zhǎng)期可靠，曝光劑量的穩(wěn)定性保證工藝一致性

光源因素：輸出功率的瞬時(shí)波動(dòng)和長(zhǎng)期衰減都是嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。這要求光源必須具備精密的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)和功率補(bǔ)償算法，以抵消老化帶來的劑量漂移。相比較于汞燈，UVLED的長(zhǎng)壽命和工作穩(wěn)定性更適合用于WEE設(shè)備的集成

(不斷老化的汞燈)

光路因素：高功率光源帶來的熱量會(huì)使光學(xué)元件因熱膨脹而變形，導(dǎo)致光路偏移、光斑形變。優(yōu)秀的熱管理設(shè)計(jì)是維持光路長(zhǎng)期穩(wěn)定的關(guān)鍵。

在極限空間內(nèi)的系統(tǒng)集成與工藝適配

WEE模塊并非獨(dú)立設(shè)備，而是需要嵌入到空間極其有限的涂膠顯影機(jī)中。需要將光源、復(fù)雜的光路、對(duì)位視覺系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)高度集成在一個(gè)緊湊的單元內(nèi)。這對(duì)光學(xué)機(jī)械的緊湊型設(shè)計(jì)提出了極限要求。隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)演進(jìn)，需要不斷優(yōu)化曝光參數(shù)以適應(yīng)新型光刻膠。系統(tǒng)還需能兼容處理不同翹曲程度的晶圓，確保在整條圓周上的焦平面一致，這對(duì)光路的自動(dòng)對(duì)焦能力提出了更高要求。

(運(yùn)動(dòng)中的晶圓而帶來的翹曲，需要利用光學(xué)結(jié)構(gòu)的景深進(jìn)行補(bǔ)償)

友思特 ALE系列光源

友思特ALE系列光源能夠提供i線（365nm）、h線（405nm）和g線（436nm） 等多種紫外波長(zhǎng)的輸出，并且可以單獨(dú)配置和控制，這使得它們能夠靈活地適配不同類型的光刻膠，以達(dá)成最佳的曝光效果。

精準(zhǔn)的曝光控制與高效穩(wěn)定性：友思特光源能夠?qū)崿F(xiàn)極其精準(zhǔn)的曝光劑量控制，這對(duì)于在高速旋轉(zhuǎn)的晶圓上實(shí)現(xiàn)均勻、銳利的邊緣曝光至關(guān)重要。同時(shí)，其采用的閉環(huán)控制系統(tǒng)能單獨(dú)監(jiān)控并實(shí)時(shí)調(diào)整每個(gè)LED模塊的輸出，確保了長(zhǎng)時(shí)間工作下功率的穩(wěn)定，保障了工藝的一致性和良率

長(zhǎng)久的使用壽命與低維護(hù)成本：與傳統(tǒng)汞燈相比，UV-LED光源本身具有更長(zhǎng)的使用壽命，這使得配備友思特光源的WEE系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間更短，維護(hù)成本顯著降低。其模塊化的設(shè)計(jì)也支持在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)LED模塊進(jìn)行快速更換，進(jìn)一步提升了設(shè)備運(yùn)營(yíng)效率。

通過精準(zhǔn)移除邊緣光刻膠，從源頭上顯著降低了因膠體剝落導(dǎo)致的晶圓表面污染和缺陷，直接提升了產(chǎn)品的良率。

增強(qiáng)工藝控制：光源出色的穩(wěn)定性和可控性，使得WEE工藝參數(shù)更加穩(wěn)定，重復(fù)性更高，為先進(jìn)的半導(dǎo)體制造流程提供了堅(jiān)實(shí)的工藝基礎(chǔ)

審核編輯 黃宇