半导体制造工艺中的虹科光源解决方案

2023年06月12日

半导体行业借助紫外高功率辐射(i 线：365 nm、h线：405 nm和g线：436 nm)在各种光刻、曝光和显影工艺中生产 IC、LCD、PCB 以及 MEMS 等复杂的微观电路结构。得益于LED的技术优势和成本优势，半导体制造领域正在摆脱长期以来的传统放电汞灯技术，进而选择UVLED技术作为一种理想解决方案。

虹科UVLED紫外光源提供稳定且超高功率的UV辐射输出，最高输出功率可达80W，具有长寿命和成本优势，无需额外冷却时间，即开即用，取代了传统的灯箱结构，不再需要主光束折叠镜、散热器来吸收在快门和滤光片部件下超过450nm的辐射。

许多光刻应用依赖于包括 i、h 和 g 线 (365/405/435 nm) 辐射宽带曝光。虹科UVLED紫外光源提供非常相似的宽带光谱输出，因此，将现有的光刻工艺升级到UVLED曝光系统不再需要过多调整和操作。除了宽带UVLED曝光单元外，还提供单峰(365 nm)或双峰波长(365/405 nm和405/435 nm)的输出配置。

一、掩膜对准系统

半导体、MEMS、LED芯片、功率器件和微流体行业中的后端光刻应用使用各种各样的掩模对准系统。越来越多的先进封装技术，如晶圆级芯片级封装 (WLCSP)、扇出晶圆级封装 (FOWLP)、倒装芯片封装、3D-IC/硅通孔(TSV)、凸点工艺和 2.5D 中介层，提高了微结构的制造水平。

手动、半自动和全自动掩模对准器系统可满足任何生产环境的要求：从小批量研发设置到大批量生产。虹科UVLED光刻光源解决方案(ALE/1、ALE/1C和ALE/2)已成功集成到各种掩模对准系统中，并取代了以取代小型(200 W，宽带曝光应用中的 350 W、500 W)和中型(750 W、1，000 W、1，500 W)汞弧灯。

事实证明，使用虹科UVLED光引擎(ALE/1、ALE/1C和ALE/2)的掩模对准器在接触式曝光以及投影式曝光应用中都能产生出色的效果。这些UVLED已经在4英寸、6英寸、8英寸和12英寸基板上看到了出色的均匀性、出色的准直特性 (<2°) 和低至 0.7μm 的高分辨率。由于使用寿命长，输出稳定性增强，无需预热或冷却，虹科UVLED解决方案具有最低的拥有成本，并提供卓越的吞吐量性能。

1. 晶圆上的曝光强度

虹科UVLED紫外光源解决方案提供卓越的吞吐量性能，取代了小型功率和中型功率汞弧灯。

2. 曝光光源系统集成

可以通过多种方式从汞弧灯升级到虹科UVLED曝光解决方案，所有解决方案均可定制，以完美贴合原有的掩膜版设备，还可以选择改造更换传统工具中的传统灯箱。

● 原有曝光系统设计具有挑战性，内部空间较为有限：可以选择虹科光纤耦合UVLED光源 ALE/1，该光源配备灵活的高透射率 LED 光导，可耦合到掩模对准器的集成光学元件中。

● 中等功率输出曝光：选择虹科高功率UVLED曝光系统ALE/1C，采用分布式设计，控制子系统 (CSS) 和小尺寸暴露子系统 (ESS) 是独立的组件。可以将ESS 直接集成到掩模对准器中。

● 超高功率输出曝光：虹科ALE/2曝光系统在i-line和宽带曝光中实现极端强度，并适合用于超大基板的曝光。该系统同样遵循分布式设置，曝光子系统(ESS)将单独安装在曝光工具中。

二、宽带步进系统

宽带步进系统，也称为1X步进或小型步进，在先进封装应用中发挥着至关重要的作用，例如扇出晶圆级封装(FOWLP)，晶圆级芯片级封装(WLCSP)或硅通孔(TSV)。MEMS或LED等复杂的微观结构是在那些高度专业化的步进器件上制造的重要例子。

虹科宽带 ALE/1 和ALE/1C 光源将i线、h线和g线周围的单个LED模块组合成一条光路，可以完全控制 350-450 nm范围内的宽带曝光的光谱组成，可以实现低至1μm 甚至亚微米范围的分辨率，提供更高的辐射输出。通过采用虹科光源解决方案，可以完全灵活地选择工艺中可能需要应用的光敏先进封装材料，更换或代替任何高达1kW 甚至更高的传统大功率汞弧灯，提供卓越的系统吞吐量。

1. 辐射功率比较

虹科UVLED紫外光源解决方案提供卓越的吞吐量性能，取代了小型功率和中型功率汞弧灯。ALE/1C 目前能够提供高达 50 W宽带曝光。光导耦合系统 ALE/1 可提供高达 30 W 的功率。