1. 介紹

對(duì)電子設(shè)備性能和靈活性的新要求正在使制造基礎(chǔ)架構(gòu)從傳統(tǒng)的基于掩模的光刻技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜诟呒?jí)封裝和異構(gòu)集成的數(shù)字光刻技術(shù)。片上系統(tǒng)正在從單片解決方案轉(zhuǎn)向封裝，小芯片和功能塊中的模塊化系統(tǒng)。因此，對(duì)于可擴(kuò)展和通用后端光刻的需求不斷增長(zhǎng)，以實(shí)現(xiàn)封裝和系統(tǒng)級(jí)的互連。為了滿足這一新的行業(yè)愿景，需要能夠通過高級(jí)封裝快 速集成新穎功能元素的大規(guī)模生產(chǎn)新工具。大批量制造（HVM）行業(yè)必須超越保守的芯片圖案設(shè)計(jì)，并進(jìn)入數(shù)字光刻技術(shù)的新時(shí)代。

岱美儀器代理的廠家EV Group最近新開發(fā)了MLE™（無掩模曝光）技術(shù)，通過消 除與掩模相關(guān)的困難和成本，滿足了HVM世界中設(shè)計(jì)靈活性和蕞小開發(fā)周期的關(guān)鍵要求。 MLE™解決了多功能（但緩慢）的開發(fā)設(shè)備與快 速（但不靈活）的生產(chǎn)之間的干擾。它提供了可擴(kuò)展的解決方案，可同時(shí)進(jìn)行裸片和晶圓級(jí)設(shè)計(jì)，支持現(xiàn)有材料和新材料，并以高可靠性提供高速適應(yīng)性，并具有多級(jí)冗余功能，以提高產(chǎn)量和降低擁有成本（CoO）。

EVG的MLE™無掩模曝光光刻技術(shù)不僅滿足先進(jìn)封裝中后端光刻的關(guān)鍵要求，而且還滿足MEMS，生 物醫(yī)學(xué)和印刷電路板制造的要求。

2. 產(chǎn)品特征

1.全分辨率，免縫合動(dòng)態(tài)光刻膠圖案

2.任意方向上的線/空間分辨率均優(yōu)于2 µm

3.得益于數(shù)字可編程布局，設(shè)計(jì)自由和數(shù)據(jù)具有機(jī)密性

4.單獨(dú)的模具標(biāo)識(shí)（序列號(hào)，加密密鑰等）

5.晶圓級(jí)自適應(yīng)配準(zhǔn)的補(bǔ)償

6.不受基材變形和翹曲的影響（厚晶圓，玻璃或有機(jī)基材）

7.智能敏捷的數(shù)字光刻處理基礎(chǔ)設(shè)施

8.無耗材技術(shù)

3. 先進(jìn)封裝的后端光刻技術(shù)面臨的新挑戰(zhàn)

隨著異構(gòu)集成成為半導(dǎo)體開發(fā)和創(chuàng)新中日益增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力，影響了先進(jìn)的封裝，MEMS和PCB市場(chǎng)，對(duì)后端光刻的要求也在不斷增長(zhǎng)。例如，在高級(jí)封裝中，對(duì)重新分布層（RDL）和中間層及其連續(xù)密集的線/空間（L / S）的蕞低分辨率要求變得越來越嚴(yán)格。在某些情況下，它們接近或超過2微米，而裸片放置變化和使用經(jīng)濟(jì)高 效的有機(jī)基板則要求在圖案形成方面具有更大的靈活性。在垂直側(cè)壁圖案化中對(duì)更高的覆蓋精度以及高聚焦深度的要求也在增長(zhǎng)。新的要求，例如蕞小化因扇出型晶圓級(jí)封裝（FoWLP）中的晶圓變形引起的圖案變形和芯片偏移以及對(duì)厚光刻膠和薄光刻膠的支持，僅是現(xiàn)有和未來高級(jí)封裝光刻系統(tǒng)的一些標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 高級(jí)封裝

1.用于大型中間層，扇出和扇入晶圓級(jí)封裝（WLP）器件的重新分布層圖案

2.無掩模版尺寸限制

3.具有失真和模頭偏移補(bǔ)償?shù)目勺儓D案

4.高圖案產(chǎn)量，低成本

3.2 微機(jī)電系統(tǒng)

1.高產(chǎn)品組合和高掩模/掩模版成本推動(dòng)了對(duì)無掩模光刻的需求

2. 3D光刻膠構(gòu)圖，用于多步和傾斜角邊緣工藝

3.高聚焦深度，可在溝槽中進(jìn)行構(gòu)圖

3.3 生物醫(yī)學(xué)

1.大型射流裝置

2.圖案在微米到毫米的范圍內(nèi)

3.理想的低擁有成本

4.適應(yīng)性強(qiáng)的圖案解決方案，適用于多種產(chǎn)品組合

5.可擴(kuò)展用于各種基材尺寸和生物相容性材料

3.4 HDI印刷電路板

1.嵌入式裸片和高密度重新分配所需的PCB線和空間分辨率

2.必要的翹曲和模具位置校正

3.多種面板尺寸的可變圖案

探針卡的制作過程會(huì)用到以上的技術(shù)，如MEMS，電路印刷等。無掩模曝光光刻技術(shù)非常適合于探針卡的研發(fā)和制作的用戶。

4. 曝光原理

5. 不同光刻技術(shù)的比較

每個(gè)光刻工藝的劾心要素是曝光單元，它定義了光刻技術(shù)的特性。當(dāng)前，市場(chǎng)上有幾種常用的曝光方法。在掩模對(duì)準(zhǔn)器的情況下，圖案通過與光敏的，涂覆有光刻膠的晶圓片非常接近的掩模直接暴露在基板上。蕞小圖案尺寸由掩模和晶圓片之間的曝光間隙定義。掩模和光刻膠表面的緊密距離將使圖案更?。坏?，間隙太小會(huì)導(dǎo)致掩模污染并導(dǎo)致成品率問題。即使生產(chǎn)中的蕞小分辨率限制為幾微米，掩模對(duì)準(zhǔn)器仍可實(shí)現(xiàn)低成本，高產(chǎn)量的圖案化解決方案，尤其是在需要高曝光劑量和厚光刻膠或晶圓級(jí)設(shè)計(jì)的情況下。

為了克服這些過程中的某些困難，后端（BEOL）步進(jìn)機(jī)在掩模/標(biāo)線片和晶圓之間使用了投影光學(xué)器件，以在不污染的情況下對(duì)較小的特征尺寸進(jìn)行圖案化。然而，由于復(fù)雜物鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)以及因此限制了曝光場(chǎng)的大小，因此曝光在曝光之間以強(qiáng)的加速度順序或逐步進(jìn)行。

掩模對(duì)準(zhǔn)器和步進(jìn)器都是基于掩模的，其中，除了上述限制外，與掩模相關(guān)的成本是整個(gè)構(gòu)圖工藝的重要額外成本因素。排除掩模成本的一種解決方案是激光直接成像技術(shù)，該技術(shù)使用以順序方式曝光小的幾何元素的單個(gè)或多個(gè)激光束。即使考慮到直接成像技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，曝光的順序性質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致較大的成本和非常低的產(chǎn)量。

MLE™無掩模曝光技術(shù)以并行掃描的方式曝光一個(gè)或多個(gè)寬條，并通過緊密集成的群集寫頭配置來容納任何尺寸的晶圓片，直至整個(gè)面板。它支持使用多波長(zhǎng)高功率紫外線源的所有市售光刻膠。吞吐量與布局復(fù)雜度和分辨率無關(guān)，并且無論光刻膠如何，MLE™無掩模光刻技術(shù)均可實(shí)現(xiàn)相同的構(gòu)圖性能。MLE™補(bǔ)充了EVG現(xiàn)有的光刻系統(tǒng)，專門為了滿足其他方法面臨可伸縮性，CoO擁有成本和其他限制的客戶需求。

6. 環(huán)氧樹脂的創(chuàng)新解決方案

MLE™無掩模光刻技術(shù)可實(shí)現(xiàn)重疊（<2微米L / S），無針跡的整個(gè)基板表面無掩模曝光，并具有高產(chǎn)量和低擁有成本。該系統(tǒng)可通過添加或移除紫外線照射頭來根據(jù)用戶需求進(jìn)行縮放-促進(jìn)從研發(fā)到HVM量產(chǎn)模式的快 速過渡，以優(yōu)化生產(chǎn)量，或適應(yīng)不同的基板尺寸和材料-是處理小尺寸基板的靈活且可擴(kuò)展的大功率UV激光源，MLE™可以在不考慮光刻膠的情況下實(shí)現(xiàn)相同的構(gòu)圖性能，它提供了多種波長(zhǎng)曝光選項(xiàng)功能。

7. 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

與現(xiàn)有的大批量制造光刻方法相比，具有無人能比的靈活性，可擴(kuò)展性和擁有成本優(yōu)勢(shì)。

MLE™無掩模光刻技術(shù)消 除了不斷增加的各種芯片設(shè)計(jì)和掩模庫存管理掩模成本的難題，而掩模成本占總體開發(fā)和生產(chǎn)成本的很大一部分。減少圖案可變性（就襯底尺寸和材料多樣性而言）對(duì)上市時(shí)間的影響是后端光刻技術(shù)的另一個(gè)增長(zhǎng)需求。 MLE™無掩模光刻技術(shù)是一種可擴(kuò)展的方法，可以對(duì)從各種晶圓尺寸到面板的任何基板形狀進(jìn)行圖案化。該技術(shù)采用了在375 nm和/或405 nm波長(zhǎng)下運(yùn)行的多波長(zhǎng)群集激光光源，因此可以進(jìn)行薄光刻膠圖案化，包括正和負(fù)光刻膠，聚酰亞胺，干膜光刻膠和PCB圖案以及厚光刻膠晶圓級(jí)封裝，MEMS結(jié)構(gòu)，微流體技術(shù)和集成硅光子學(xué)應(yīng)用中常見的高縱橫比曝光。

除了與掩模相關(guān)的困難之外，當(dāng)前基于掩模的技術(shù)還面臨與高階襯底變形有關(guān)的工藝問題，因此對(duì)變形的控制有限。相比之下，借助集成的動(dòng)態(tài)對(duì)準(zhǔn)功能，MLE™無掩模光刻技術(shù)能夠適應(yīng)較高的基板應(yīng)力，彎曲和翹曲，以便適應(yīng)基板材料和表面變化，同時(shí)積極補(bǔ)償機(jī)械模具的放置和應(yīng)力引起的誤差（例如旋轉(zhuǎn)，位移，擴(kuò)展和高階失真誤差）。同時(shí)，它允許同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字/“二進(jìn)制”晶圓級(jí)布局和單個(gè)裸片布局圖案化；特別是特定的個(gè)人模具注釋序列號(hào)或加密密鑰。另外，在構(gòu)圖過程中對(duì)紫外線劑量的可編程調(diào)制使顯影過程后光刻膠厚度水平發(fā)生變化。這一倬越的功能使制造復(fù)雜的3D多層光刻膠圖案成為可能，可應(yīng)用于未來的MEMS，新型光子器件或微光學(xué)元件（折射，衍射）。數(shù)字可編程裸片/晶圓布局可以以多種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)矢量文件格式（例如GDSII，Gerber，OASIS，ODB ++或BMP）存儲(chǔ)。具有任何給定圖案復(fù)雜度的矢量布局將在幾秒鐘內(nèi)進(jìn)行計(jì)算處理（柵格化），并以位圖格式存儲(chǔ)。結(jié)果，光刻膠類型（正負(fù)），曝光劑量水平或任何給定的設(shè)計(jì)布局復(fù)雜度都不會(huì)對(duì)構(gòu)圖過程的速度產(chǎn)生任何影響。

高分辨率AZ MIR 701正色調(diào)光刻膠中的MLE™曝光結(jié)果

資料來源：EVG

使用MLE™無掩模光刻技術(shù)的單個(gè)模具注釋

資料來源：EVG

8. 建立新的數(shù)字基礎(chǔ)架構(gòu)

EV Group開發(fā)的新型MLE™（無掩模曝光）技術(shù)的目標(biāo)不僅是將新的光刻工具推向市場(chǎng)，而且還應(yīng)解決半導(dǎo)體行業(yè)向智能化和敏捷數(shù)字處理發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)提供*的無掩?？蓴U(kuò)展性吞吐量，格式和相關(guān)的無耗材基礎(chǔ)設(shè)施。利用這種蕞先近的曝光技術(shù)還可以解決由新材料或柔性基板的部署所驅(qū)動(dòng)的新型市場(chǎng)所面臨的挑戰(zhàn)。這項(xiàng)新技術(shù)為當(dāng)前保守的環(huán)境帶來了幾乎無限的設(shè)計(jì)靈活性，為創(chuàng)新提供了空間，有助于縮短開發(fā)周期，同時(shí)通過使兩個(gè)領(lǐng)域都可以使用*相同的技術(shù)來彌合研發(fā)與HVM之間的鴻溝。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)中，制造靈活性，可擴(kuò)展性，開發(fā)和運(yùn)營成本已經(jīng)是縮短產(chǎn)品上市時(shí)間的極其重要的因素，這對(duì)于通過提供類似的突破性解決方案來保持和擴(kuò)大市場(chǎng) 份額至關(guān)重要?？偠灾?，新的數(shù)字基礎(chǔ)架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)備創(chuàng)新，同時(shí)將成本保持在合理水平。

在50 µm厚的層中的MLE™曝光JSR THB 151N負(fù)性光刻膠

資料來源：EVG

在600 µm厚的SU8中進(jìn)行MLE™曝光結(jié)果

資料來源：EVG

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