一、  晶圆边缘曝光及处理方法

晶圆曝光和光刻工艺是半导体电子器件制程中尤为重要的一个工艺步骤，影响着最终电子元器件的良率和精确度。晶圆曝光的原理将对光敏感的光刻胶均匀涂敷在硅片上，紫外光源发出的光线经特殊聚焦透镜通过掩模版，聚焦到晶圆表面，光刻胶遇光固化，在晶圆表面形成和掩模版一致的像，再去除掉不必要的胶体，晶圆上便会留下所需要的图形结构，即经典的涂布、曝光、显影和刻蚀工艺流程。

在光刻胶涂布的过程中，由于离心作用的存在，一部分胶会被推到晶圆的边缘，形成较厚的边缘，这部分胶容易从旁晶圆边缘剥落，影响晶圆表面和内部的图形，造成颗粒污染。在表面张力的作用下，少量的胶甚至沿着边缘流到晶圆背面，对晶圆背面造成污染。即使采用十分谨慎的加工过程，仍然无法避免晶圆边缘的光刻胶堆积，如图1所示。

为了消除边缘堆积的光刻胶，需要实施晶圆边缘处理流程。一种方法是使用少量化学去边溶剂对晶圆正反边缘处进行冲洗（Chemical EBR），该方法的缺点在于去边时间长、溶剂耗材成本高、难以彻底清洗残留区域以及去除区域的轮廓不平滑齐整等。另一种方法是采用硅片边缘曝光（Wafer Edge Exposure, WEE）技术，如图2所示。在该技术中，晶圆通过真空吸附在承载台上，光源经过遮光板形成的光斑照射在晶圆边缘，通过承载台的旋转和系统的计算控制来实现可控宽度和位置的边缘曝光。这种方法的优点包括生产效率高、装置成本低、过程易于控制以及边缘轮廓整齐。

WEE工艺对于精准的晶圆工艺流程是必须的。当采用正性光刻胶时，WEE主要用于允许边缘处的绝对最小曝光宽度，以最大限度地减少边缘处的良率损失，不仅可以提高产量，还可以最大限度地减少电镀接触区域的贵金属浪费。当采用负性抗蚀剂时，WEE工具用于提供一种保护或密封晶圆边缘的方法，以防止污染物到达WEE曝光路径边界内的器件。

二、  友思特WEE曝光光源系统

友思特ALE/1 和 ALE/3 UV-LED 光源是可用于宽带晶圆边缘曝光的 i、h 和 g 线的 LED 解决方案，具有与汞蒸气灯非常相似的光谱功率（图3），显示出出色的光谱一致性，同时具有显著的性能优势。友思特UV- LED光源系统可单独配置和控制i、h和g线（中心波长365、405和436 nm），或起使用以获得最佳性能。曝光过程非常精确，切换时间不到一毫秒，并长期保持稳定。此外，它们还提高了系统在日常运行中的效率：1. UV -LED 的使用寿命更长，系统的停机时间更短；2. 光源的可更换 LED 模块可在现场快速轻松地进行维护。

三、  WEE系统设计参数

设计一个如图4完整的WEE系统需要考虑到以下参数：

边缘锐度：指强度从0到最大均匀性或从最大均匀性到0的梯度/边缘的宽度，单位：mm。如图5所示，边缘锐度大约是5mm。

焦距深度：晶圆被固定时不会直线移动，但会上下摆动并产生微小的数值位移，单位：mm。

曝光强度：被曝光区域上的曝光功率与曝光面的比值，单位：mW/cm²或W/cm²；

设备空间：指设备中需要集成光源的可用空间，以及放置在设备内部的位置和方式。

均匀性：从中心到边缘不同位置的曝光强度的差异，单位：%。

曝光面积：曝光晶圆边缘的宽度以及单次曝光的面积大小，单位：mm²。

以上的这些参数并非独立性质，而是互相影响着最终的曝光结果，如图7所示。

四、  总结

晶圆边缘曝光（WEE）是大批量半导体制造中的常见步骤，使用光刻工具在曝光后处理晶圆的圆边，以提高晶圆半导体器件的良率。WEE允许晶圆边缘的绝对最小曝光宽度，以最大限度地减少良率损失或在进一步处理过程中保护边缘免受污染。目前，大多数WEE应用使用350 nm至450 nm光谱范围内的宽带辐射。最常见的解决方案是使用额定功率为150 W至500 W的传统光纤耦合汞放电灯。友思特高功率紫外光源ALE/1和ALE/3通过灵活的LED光导提供光输出，涵盖了传统汞放电灯的光谱范围，并且很容易超越晶圆边缘曝光工艺所需的典型强度，并满足精准的曝光需求。