光刻创新技术：EVG推出MLE无掩模曝光光刻技术

1.介绍

对电子设备性能和灵活性的新要求正在使制造基础架构从传统的基于掩模的光刻技术转变为用于高级封装和异构集成的数字光刻技术。片上系统正在从单片解决方案转向封装，小芯片和功能块中的模块化系统。因此，对于可扩展和通用后端光刻的需求不断增长，以实现封装和系统级的互连。为了满足这一新的行业愿景，需要能够通过高级封装快速集成新颖功能元素的大规模生产新工具。大批量制造（HVM）行业必须超越保守的芯片图案设计，并进入数字光刻技术的新时代。

EV Group开发了MLE™（无掩模曝光）技术，通过消除与掩模相关的困难和成本，满足了HVM世界中设计灵活性和ZUI小开发周期的关键要求。MLE™解决了多功能（但缓慢）的开发设备与快速（但不灵活）的生产之间的干扰。它提供了可扩展的解决方案，可同时进行裸片和晶圆级设计，支持现有材料和新材料，并以高可靠性提供高速适应性，并具有多级冗余功能，以提高产量和降低拥有成本（CoO）。

EVG的MLE™无掩模曝光光刻技术不仅满足先进封装中后端光刻的关键要求，而且还满足MEMS，生物医学和印刷电路板制造的要求。

2.产品特征

1.全分辨率，免缝合动态光刻胶图案

2.任意方向上的线/空间分辨率均优于2 µm

3.得益于数字可编程布局，设计自由和数据具有机密性

4.单独的模具标识（序列号，加密密钥等）

5.晶圆级自适应配准的补偿

6.不受基材变形和翘曲的影响（厚晶圆，玻璃或有机基材）

7.智能敏捷的数字光刻处理基础设施

8.无耗材技术

3.先进封装的后端光刻技术面临的新挑战

随着异构集成成为半导体开发和创新中日益增长的驱动力，影响了先进的封装，MEMS和PCB市场，对后端光刻的要求也在不断增长。例如，在高级封装中，对重新分布层（RDL）和中间层及其连续密集的线/空间（L / S）的蕞低分辨率要求变得越来越严格。在某些情况下，它们接近或超过2微米，而裸片放置变化和使用经济高效的有机基板则要求在图案形成方面具有更大的灵活性。在垂直侧壁图案化中对更高的覆盖精度以及高聚焦深度的要求也在增长。新的要求，例如蕞小化因扇出型晶圆级封装（FoWLP）中的晶圆变形引起的图案变形和芯片偏移以及对厚光刻胶和薄光刻胶的支持，仅是现有和未来高级封装光刻系统的一些标准。

3.1高级封装

1.用于大型中间层，扇出和扇入晶圆级封装（WLP）器件的重新分布层图案

2.无掩模版尺寸限制

3.具有失真和模头偏移补偿的可变图案

4.高图案产量，低成本

3.2微机电系统

1.高产品组合和高掩模/掩模版成本推动了对无掩模光刻的需求

2. 3D光刻胶构图，用于多步和倾斜角边缘工艺

3.高聚焦深度，可在沟槽中进行构图

3.3生物医学

1.大型射流装置

2.图案在微米到毫米的范围内

3.理想的低拥有成本

4.适应性强的图案解决方案，适用于多种产品组合

5.可扩展用于各种基材尺寸和生物相容性材料

3.4 HDI印刷电路板

1.嵌入式裸片和高密度重新分配所需的PCB线和空间分辨率

2.必要的翘曲和模具位置校正

3.多种面板尺寸的可变图案

探针卡的制作过程会用到以上的技术，如MEMS，电路印刷等。无掩模曝光光刻技术非常适合于探针卡的研发和制作的用户。

4.曝光原理

5.不同光刻技术的比较

每个光刻工艺的劾心要素是曝光单元，它定义了光刻技术的特性。当前，市场上有几种常用的曝光方法。在掩模对准器的情况下，图案通过与光敏的，涂覆有光刻胶的晶圆片非常接近的掩模直接暴露在基板上。ZUI小图案尺寸由掩模和晶圆片之间的曝光间隙定义。掩模和光刻胶表面的紧密距离将使图案更小；但是，间隙太小会导致掩模污染并导致成品率问题。即使生产中的ZUI小分辨率限制为几微米，掩模对准器仍可实现低成本，高产量的图案化解决方案，尤其是在需要高曝光剂量和厚光刻胶或晶圆级设计的情况下。

为了克服这些过程中的某些困难，后端（BEOL）步进机在掩模/标线片和晶圆之间使用了投影光学器件，以在不污染的情况下对较小的特征尺寸进行图案化。然而，由于复杂物镜的光学设计以及因此限制了曝光场的大小，因此曝光在曝光之间以强的加速度顺序或逐步进行。

掩模对准器和步进器都是基于掩模的，其中，除了上述限制外，与掩模相关的成本是整个构图工艺的重要额外成本因素。排除掩模成本的一种解决方案是激光直接成像技术，该技术使用以顺序方式曝光小的几何元素的单个或多个激光束。即使考虑到直接成像技术的优势，曝光的顺序性质也会导致较大的成本和非常低的产量。

MLE™无掩模曝光技术以并行扫描的方式曝光一个或多个宽条，并通过紧密集成的群集写头配置来容纳任何尺寸的晶圆片，直至整个面板。它支持使用多波长高功率紫外线源的所有市售光刻胶。吞吐量与布局复杂度和分辨率无关，并且无论光刻胶如何，MLE™无掩模光刻技术均可实现相同的构图性能。MLE™补充了EVG现有的光刻系统，专门为了满足其他方法面临可伸缩性，CoO拥有成本和其他限制的客户需求。

6.环氧树脂的创新解决方案

MLE™无掩模光刻技术可实现重叠（<2微米L / S），无针迹的整个基板表面无掩模曝光，并具有高产量和低拥有成本。该系统可通过添加或移除紫外线照射头来根据用户需求进行缩放-促进从研发到HVM量产模式的快速过渡，以优化生产量，或适应不同的基板尺寸和材料-是处理小尺寸基板的灵活且可扩展的大功率UV激光源，MLE™可以在不考虑光刻胶的情况下实现相同的构图性能，它提供了多种波长曝光选项功能。

7.技术优势

与现有的大批量制造光刻方法相比，具有WU YU LUN BI的灵活性，可扩展性和拥有成本优势。

MLE™无掩模光刻技术消除了不断增加的各种芯片设计和掩模库存管理掩模成本的难题，而掩模成本占总体开发和生产成本的很大一部分。减少图案可变性（就衬底尺寸和材料多样性而言）对上市时间的影响是后端光刻技术的另一个增长需求。MLE™无掩模光刻技术是一种可扩展的方法，可以对从各种晶圆尺寸到面板的任何基板形状进行图案化。该技术采用了在375 nm和/或405 nm波长下运行的多波长群集激光光源，因此可以进行薄光刻胶图案化，包括正和负光刻胶，聚酰亚胺，干膜光刻胶和PCB图案以及厚光刻胶晶圆级封装，MEMS结构，微流体技术和集成硅光子学应用中常见的高纵横比曝光。

除了与掩模相关的困难之外，当前基于掩模的技术还面临与高阶衬底变形有关的工艺问题，因此对变形的控制有限。相比之下，借助集成的动态对准功能，MLE™无掩模光刻技术能够适应较高的基板应力，弯曲和翘曲，以便适应基板材料和表面变化，同时积极补偿机械模具的放置和应力引起的误差（例如旋转，位移，扩展和高阶失真误差）。同时，它允许同时进行实时数字/“二进制"晶圆级布局和单个裸片布局图案化；特别是特定的个人模具注释序列号或加密密钥。另外，在构图过程中对紫外线剂量的可编程调制使显影过程后光刻胶厚度水平发生变化。这一倬越的功能使制造复杂的3D多层光刻胶图案成为可能，可应用于未来的MEMS，新型光子器件或微光学元件（折射，衍射）。数字可编程裸片/晶圆布局可以以多种行业标准矢量文件格式（例如GDSII，Gerber，OASIS，ODB ++或BMP）存储。具有任何给定图案复杂度的矢量布局将在几秒钟内进行计算处理（栅格化），并以位图格式存储。结果，光刻胶类型（正负），曝光剂量水平或任何给定的设计布局复杂度都不会对构图过程的速度产生任何影响。

高分辨率AZ MIR 701正色调光刻胶中的MLE™曝光结果

资料来源：EVG

使用MLE™无掩模光刻技术的单个模具注释

资料来源：EVG

8.建立新的数字基础架构

EV Group开发的新型MLE™（无掩模曝光）技术的目标不仅是将新的光刻工具推向市场，而且还应解决半导体行业向智能化和敏捷数字处理发展的趋势，同时提供DU TE的无掩模可扩展性吞吐量，格式和相关的无耗材基础设施。利用这种ZUI XIAN JIN的曝光技术还可以解决由新材料或柔性基板的部署所驱动的新型市场所面临的挑战。这项新技术为当前保守的环境带来了几乎无限的设计灵活性，为创新提供了空间，有助于缩短开发周期，同时通过使两个领域都可以使用wan quan相同的技术来弥合研发与HVM之间的鸿沟。在竞争激烈的全球半导体行业市场中，制造灵活性，可扩展性，开发和运营成本已经是缩短产品上市时间的极其重要的因素，这对于通过提供类似的突破性解决方案来保持和扩大市场fen e至关重要。总而言之，新的数字基础架构可实现动态设备创新，同时将成本保持在合理水平。

在50 µm厚的层中的MLE™曝光JSR THB 151N负性光刻胶

资料来源：EVG

在600 µm厚的SU8中进行MLE™曝光结果

资料来源：EVG

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