光刻胶的均匀涂覆是确保后续曝光、蚀刻等工艺顺利进行的基础。然而，在实际生产过程中，晶圆边缘区上常常会出现一种称为“wafer edge bead”（晶圆边胶）的现象，即光刻胶在晶圆边缘形成较厚的突起。你在完成工艺时是否会被这一现象困扰呢？边胶过厚不仅影响光刻质量，还可能对后续工艺造成一系列负面影响。本文将深入探讨边胶过厚的形成原因、危害以及改善方法。
一、什么是边胶过厚？
边胶过厚即晶圆边胶，是指在晶圆边缘区上光刻胶出现的一种较厚的突起现象。这种突起通常呈现为环形或不规则形状，厚度明显高于晶圆中心区域的光刻胶层。晶圆边胶的形成是多种因素共同作用的结果，其存在不仅影响光刻图案的精度和均匀性，还可能对后续工艺步骤造成不利影响。
二、为什么会形成边胶过厚？
晶圆边胶的形成原因复杂多样，主要包括以下几个方面：
光刻胶粘度过大
光刻胶的粘度是影响其涂覆均匀性的关键因素之一。当光刻胶粘度过大时，其在晶圆表面的流动性降低，难以在匀胶过程中形成均匀的薄膜。特别是在晶圆边缘区域，由于离心力较小，粘度大的光刻胶更容易在此处堆积形成边胶。
旋涂速度过慢，旋转时间过短
在匀胶过程中，旋涂速度和旋转时间对光刻胶的涂覆效果具有重要影响。当旋涂速度过慢或旋转时间过短时，晶圆边缘区域的光刻胶受到的离心力不足，无法及时被甩离晶圆表面，从而在边缘处形成较厚的突起。
此外，晶圆表面的清洁度、温度以及匀胶设备的精度等因素也可能对晶圆边胶的形成产生影响。因此，在半导体制造过程中，需要综合考虑多种因素，以有效控制晶圆边胶的形成。
三、边胶过厚有什么危害？
晶圆边胶的存在对半导体制造过程具有多方面的危害，主要包括以下几点：
污染掩膜版
晶圆边胶中含有大量的溶剂，即使在软烘后仍然保持较高的含量。这些溶剂在曝光过程中可能挥发并污染掩膜版，导致曝光图案的精度和清晰度下降。
形成颗粒污染
晶圆边胶在后续工艺过程中容易剥落，形成颗粒污染物。这些颗粒可能附着在晶圆表面，影响光刻图案的完整性和均匀性，甚至导致晶圆报废。此外，颗粒污染还可能对后续蚀刻、离子注入等工艺步骤造成不利影响，进一步降低芯片良率。
影响曝光分辨率和侧壁陡直度
晶圆边胶的存在会导致曝光过程中的光强分布不均，从而影响曝光分辨率。同时，边胶还可能影响光刻图案的侧壁陡直度，导致图案边缘出现模糊或倾斜现象。这些都会对芯片的性能和可靠性产生不利影响。
四、如何改善晶圆边胶现象？
针对晶圆边胶的形成原因和危害，可以采取以下措施进行改善：
增加洗边步骤
在匀胶工艺结束后，使用EBR（Edge Bead Removal）溶液对晶圆边缘进行清洗。EBR溶液能够有效去除晶圆边缘的过量光刻胶，从而减轻或消除边胶现象。需要注意的是，EBR溶液的选择和使用条件应根据光刻胶的类型和工艺要求进行调整，以确保清洗效果和晶圆表面的完整性。
提高旋涂速度和加速度
通过增加旋涂速度和加速度，可以在短时间内获得较高的旋转速度，从而增强晶圆边缘区域光刻胶受到的离心力。这有助于将边缘处的光刻胶及时甩离晶圆表面，减少边胶的形成。在实际操作中，需要根据光刻胶的粘度和晶圆尺寸等因素进行参数优化，以确保匀胶效果和工艺稳定性。
采用动态旋涂工艺
动态旋涂工艺是一种在旋涂过程中改变旋转速度或加速度的工艺方法。通过在旋涂工艺即将结束时突然增加旋转速度，可以产生强烈的离心力，使晶圆边缘的光刻胶迅速脱离并甩离晶圆表面。这种方法对于减少晶圆边胶的形成具有显著效果，但需要注意控制旋转速度的变化范围和时机，以避免对晶圆表面造成损伤。
稀释光刻胶粘度
通过添加适量的稀释剂或调整光刻胶的配方，可以降低光刻胶的粘度，从而提高其在晶圆表面的流动性。这有助于在匀胶过程中形成更均匀的薄膜，减少晶圆边缘区域光刻胶的堆积现象。然而，稀释光刻胶粘度可能会对光刻图案的精度和分辨率产生一定影响，因此需要在保证工艺稳定性的前提下进行参数优化。
优化匀胶设备参数
匀胶设备的精度和稳定性对晶圆边胶的形成具有重要影响。因此，需要定期对匀胶设备进行维护和校准，确保其各项参数符合工艺要求。同时，还可以根据实际需求对匀胶设备的参数进行优化调整，如增加旋转半径、调整喷嘴位置等，以进一步减少晶圆边胶的形成。
加强晶圆表面清洁度控制
晶圆表面的清洁度对光刻胶的涂覆效果和边胶的形成具有重要影响。因此，在匀胶工艺前需要对晶圆表面进行严格的清洗和干燥处理，以去除表面的污染物和水分。同时，还需要注意控制晶圆表面的温度和湿度等环境因素，以确保光刻胶的涂覆效果和工艺稳定性。
晶圆边胶作为半导体制造过程中的一种常见问题，对光刻工艺和芯片性能具有重要影响。通过深入分析晶圆边胶的形成原因和危害，并采取有效的改善措施，可以显著降低边胶现象的发生概率和危害程度。
