半导体制造工艺中的UV-LED解决方案

半导体行业借助紫外光谱范围（i 线：365 nm、h线：405 nm和g线：436 nm）中的高功率辐射在各种光刻、曝光和显影工艺中创建复杂的微观结构，例如生产集成电路（IC）、液晶显示器 （LCD）、印刷电路板 （PCB） 以及 MEMS（微机电系统）等多种电子电路结构。

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灯/汞灯技术，进而选择UVLED技术作为一种理想解决方案。UVLED紫外光源可以提供稳定、精确、一致的i、h 和 g 线 （350-450 nm）辐射输出，具有长寿命和成本优势，无需额外冷却时间，即开即用。虹科UVLED曝光光源解决方案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。在半导体领域的应用中，UVLED曝光光源解决方案也是传统均质/冷凝组件的经济替代品，只需将其光引擎集成为一个子系统即可。

许多光刻应用依赖于宽带曝光，包括 i、h 和 g 线 （365/405/435 nm） 辐射。虹科UVLED紫外光源可提供非常相似的光谱输出，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。

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。

晶圆上的曝光强度

晶圆尺寸	6"	8"	12"
光谱	Broadband	I-line	Broadband	I-line	Broadband	I-line
表面辐射（mW/cm²）
ALE 11	90	37	50	22	-	-
ALE 11, 3	120	50	70	30	-	-
ALE 22, 3	-	-	130	130	60	60
水银弧灯
350 W型	50	25	25	12	-	-
500 W型	75	37	35	17	-	-
1000 W型	150	75	70	35	-	-
5000W型	-	-	250	130	100	50

1圆形曝光区域从 Ø150 mm 开始

2方形曝光区域从 200 X 200 mm 开始

3标准模式;带冷却器的性能模式可提供额外的 20% 输出

将曝光光源系统集成到掩模对准器设备中

可以通过多种方式从汞弧灯升级到虹科UVLED曝光解决方案：

原有曝光系统设计具有挑战性，内部空间较为有限，可以选择光纤耦合的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。

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。

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。

所有解决方案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。

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。

宽带 UV-LED 光源 ALE/1 和 ALE/1C 非常适合将步进系统升级到UVLED照明。通过采用UV-LED解决方案，您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。

UVLED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。UVLED光源提供更高的辐射输出，可以更换或代替任何高达1kW 甚至更高的传统大功率汞弧灯，并且无需在更换灯泡时处理汞废物和停机。

通过将ALE/1 UVLED 曝光单元集成到步进器中，可以实现低至1μm 甚至亚微米范围的分辨率。此外，这种稳定且高度可靠的UVLED照明单元以较低的拥有成本提供卓越的系统吞吐量。

辐射功率比较

ALE/1C 目前能够提供高达 50 W 的宽带曝光。光导耦合系统 ALE/1 可提供高达 30 W 的功率。

输出功率（mW）	Broadband	I-line
ALE 1	3000	10000
ALE 1C1	30000	17000
汞放电灯
500 W 型	25000	12000
1000 W 型	50000	25000

1标准模式;带冷却器的性能模式可提供额外的20%输出

超精确曝光

虹科UVLED曝光解决方案的功率切换时间（0至100%）小于1毫秒，内部闭环反馈控制系统可在短周期和较长的曝光周期内保持辐射输出恒定。结合这些功能，通过计时器即可在短时间内实现±2.50% 误差的输出精度。精度甚至随着曝光周期的延长而提高。

将曝光光源系统集成到宽带晶圆步进仪中

虹科UVLED曝光解决方案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。在许多情况下，虹科UVLED高性能光学器件也是传统均质/冷凝组件的经济替代品。可以通过多种方式将晶圆步进器的光源系统从汞弧灯升级到虹科UVLEDUV-LED曝光解决方案：

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，可耦合到宽带步进器的集成光学器件中。

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 直接集成到宽带步进器中。

所有解决方案以完美贴合原有的宽带步进器，还可以选择改造更换传统工具中的传统灯箱。

审核编辑：汤梓红