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先進封裝帶來雙重挑戰 無光罩微影機會來了

文‧黃繼寬 發布日期:2020/09/28 關鍵字:EV Group微影設備MEMS

3D整合和異質整合對於實現半導體產品效能的持續改進,已變得越來越重要。晶圓代工廠為了提供客戶更完整服務,對先進封裝的布局越來越完整,使得封裝技術在近幾年突飛猛進,同時也讓原本用在前段晶圓製程的設備,例如微影(Lithographic)機台,開始普遍運用在封裝製程上。然而,封裝製程的變化跟多樣性遠高於前段晶圓製程,為了兼顧運用彈性跟線距(L/S)微縮需求,益高科技(EV Group)在SEMICON Taiwan 2020展期間,發表其最新一代無光罩微影設備LITHOSCALE。

傳統微影靈活度不足 無光罩微影潛力雄厚
為了在有限的空間內整合更多功能,先進封裝在半導體產業所扮演的角色越來越關鍵,使得封裝線距加速微縮,設計也變得日益複雜。另一方面,以MEMS元件、IC基板和生物醫學晶片,對圖案靈活性和快速原型製作的需求也正在增長。因此,元件製造商一方面需要藉由微影技術實現更精細的圖樣,同時也需要更高靈活性、可擴展性和「隨時可用」的曝光方法。

基於傳統光罩的微影曝光方案雖然在量產速度與解析度方面具有優勢,但遇到需要快速進行原型設計或高度客製化的應用時,其彈性不足的缺點會更被凸顯,而且其生產成本也未必是最有競爭力的,因為生產、測試和重工需要多道光罩曝光,成本與生產時間會隨著光罩數量增加而快速上揚。此外,先進封裝與現有的後段微影系統面臨著非線性、高階基板變形與晶片位移相關問題,特別是在扇出型晶圓級封裝(FOWLP)製程中,在晶圓上對晶片進行重構之後,這些問題會更為棘手。

因此,理論上更具靈活彈性的無光罩微影技術,在先進封裝、MEMS等製程上,具有先天優勢。但無光罩微影最被詬病的問題是生產速度太慢,無法滿足量產需求,且現有無光罩微影技術的解析度也未必能滿足先進封裝的線距要求。

LITHOSCALE改良既有無光罩微影缺點 
針對這些缺點,EV Group對無光罩微影技術做出許多重要改良,並將其整合在LITHOSCALE這款設備上。LITHOSCALE滿足元件製造商對靈活性、可擴展性、生產效率以及低擁有成本的需求。

為滿足先進封裝與MEMS等製程對解析度、靈活性的要求,EV Group發表新一代無光罩微影設備LITHOSCALE

在成本方面,因為是無光罩技術,LITHOSCALE不需要與光罩有關的耗材;可調變固態雷射光源則具有壽命長、輸出穩定的特性,使其幾乎無需維護,也無需重新校準,有助於降低維護成本,也能減少停機時間。

在生產效率方面,LITHOSCALE具有強大的數位運算功能,可實現即時數據傳輸和即時曝光,使用者不必再等待數個小時,將設計檔案轉換成數位光罩後,才能開始生產。此外,為了提高量產速度,該設備配備多個曝光頭,可將生產效率最大化。

在可擴展性方面,LITHOSCALE可為超出倍縮光罩尺寸的中介層提供無接縫圖形,這項能力對需要高度複雜圖形布局的晶片,例如高階圖形處理器、人工智慧以及高效能運算晶片特別有用。LITHOSCALE還採用動態對準模式和具有自動聚焦功能的晶片級補償,使其適應基板材料和表面變化,並保持最佳的對準效果。該設備的最高解析度可達到2微米以下線距,支援的基板尺寸則為300mm晶圓以下、不同材質的基板,並可搭配多種光阻劑使用。這些特性使得LITHOSCALE成為高度泛用型的無光罩曝光平台,可適用於各種微電子生產應用。

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