- Канал о микроэлектронике.
- Канал о технологиях и оборудовании.
- Канал о людях.
"Остек-ЭК" ― подразделение группы компаний ОСТЕК . Мы внедряем новейшие технологии для предприятий, специализирующихся на производстве электронных компонентов (сборочное производство и производство полупроводников).
Что же такое новая технология безмаскового экспонирования MLE™ (Maskless Exposure) компании EV Group? Это переход от технологии, основанной на использовании фотошаблонов, к технологии цифровой литографии.
Какие требования предъявляет современное крупносерийное производство микроэлектроники к литографическим системам?
Попробуем разобраться в этом. Новые требованиям к производительности и гибкости электронных устройств ставят задачи по модификации серийного производства от традиционной контактной фотолитографии с использованием масок-фотошаблнов к цифровой литография — безмасковой, которая особенно необходима для процессов гетерогенной интеграции и «продвинутой упаковки» (advance packaging). Тип микроэлектронного изделия — системы на кристалле (СнК) (system-on-chip) сегодня переходит от решений, использующих монолитные интегральные схемы (МИС), к модульным системам в упаковке — чипсетам и функциональным блокам. Следовательно, растет спрос на масштабируемую и универсальную фотолитографию, которая позволит обеспечить возможности системной интеграции, «продвинутой упаковки» и сложных межсоединений. Чтобы соответствовать этому новому веянию микроэлектронной отрасли, современные системы для крупносерийного производства должны уметь быстро интегрировать новые функциональные элементы в системы с «продвинутой упаковкой». Промышленность с большими объемами производства должна выходить за рамки консервативного проектирования изделий (кристаллов, МИС, сборок и т.д.) и войти в новую эру технологий цифровой литографии.
Компания EV Group¹ разработала новую технологию безмаскового экспонирования MLE™ (Maskless Exposure). Технология позволит удовлетворить поставленные требования к гибкости проектирования новых изделий с минимальным циклом разработки и использовать ее в микроэлектронном мире крупносерийного производства. MLE™ должна устранить все трудности и сократить затраты, связанные с использованием маски — фотошаблона, устранить разрыв между универсальностью машин (медленное производство) и быстрым производством (не гибкое производство). MLE™ обеспечит решение, которое может быть масштабируемым и одновременно позволит проектировать на уровне кристалла и пластины, поддерживая как традиционные, так и новые материалы, а также обеспечит высокую скорость адаптации и высокую надежность с многоуровневым резервированием для повышения доходности и снижения стоимости владения.
Новая технология отвечает всем критическим требованиям процессов фотолитографии не только в процессах «продвинутой упаковки», но также для МЭМС-технологий, биомедицины и производства печатных плат.
С какими новыми проблемами столкнется литографический процесс для «продвинутой упаковки» и гетерогенной интеграции?
Поскольку гетерогенная интеграция становится растущей движущей силой в разработке и внедрении полупроводниковой промышленности, рынки «продвинутой упаковки», МЭМС и печатных плат серьезно ужесточают требования к процессам фотолитографии.
Требования минимального разрешения для слоев перераспределения (RDL) и межсоединений (interposers) в «продвинутой упаковке», с масштабированием размеров и постоянным уплотнением структур — линия/пробел (Line/Space), становятся все более строгими. В некоторых случаях они приближаются или превышают два микрона, при этом изменение положения кристалла на подложке/пластине и использование экономически эффективных органических подложек требуют все большей гибкости при их структурировании. Требования растут и к более высокой точности совмещения и наложения слоев, а также к высокой глубине фокуса в вертикальной структуре с боковыми стенками.
Новые требования, такие как минимизация искажения рисунка, минимизация сдвига (смещения) кристалла из-за искривления пластины (если речь идет об упаковке на уровне пластины (WLP)), поддержка толстых и тонких фоторезистов — это лишьнекоторые из критериев для существующих и будущих передовых систем литографии. В Таблице 1 приведены основные требования к литографии для различных сфер микроэлектроники.
Немного об основных принципах экспонирования и ключевых аспектах безмасковой литографии
Фундаментальные принципы различных видов экспонирования представлены в Таблице 2.
Ключевые аспекты MLETM
- Динамическое структурирование фоторезиста с полным разрешением и без сшивки.
- Разрешение линия/пробел лучше, чем 2 мкм в любом произвольном направлении.
- Свобода дизайна и конфиденциальность данных благодаря созданию структур в цифровом виде.
- Индивидуальные дополнения к каждому кристаллу (серийные номера, ключи шифрования и т. д.).
- Компенсация адаптивной регистрации на уровне пластин.
- Деформация основания не оказывает влияния на процесс (возможность использовать толстые пластины, стекло или органические материалы).
- Интеллектуальная и гибкая инфраструктура обработки для процесса цифровой литографии.
- Технология, не использующая расходные материалы.
Немного о проблемах и трудностях, возникающих на литографическом пути
Основным элементом каждого процесса литографии является модуль экспонирования, который определяет основные характеристики и производительность той или иной литографической технологии. В настоящее время на рынке существует несколько распространенных методов экспонирования. В случае совмещения фотошаблона и пластины рисунок непосредственно экспонируется на подложку через фотошаблон (маску), которая находится в непосредственной близости от светочувствительной пластины с фоторезистивным покрытием. Минимальный размер структуры определяется зазором между маской и пластиной. Близость маски к поверхности фоторезиста позволяет получить меньшие структуры, однако при слишком близком контакте происходит загрязнение маски, что приводит к уменьшению выхода годных. Несмотря на то, что минимальное разрешение на серийном производстве ограничено несколькими микронами, технология совмещения фотошаблона с пластиной и последующего экспонирования обеспечивают решение для создания недорогих и высокопроизводительных систем, особенно когда требуются высокая доза облучения и работа с толстыми фоторезистами (более 100 мкм) или процессами WLP.
Чтобы преодолеть некоторые из этих трудностей при формировании рисунков меньшего размера без загрязнения маски используют степперы, в которых применяется проекционная оптика между маской и пластиной. Тем не менее, экспонирование происходит последовательно или пошагово с сильным ускорением между экспонированиями, поскольку оптическая конструкция сложных объективов и размер поля экспонирования ограничены.
Системы совмещения и экспонирования, также как и степперы, используют фотошаблоны, где в дополнение к вышеупомянутым ограничениям появляются еще и связанные с ними затраты, и представляют собой серьезные дополнительные затраты для всего процесса формирования рисунка. Одно из решений, позволяющее исключить стоимость фотошаблона, — это технология прямого лазерного экспонирования с использованием отдельных или нескольких лазерных лучей, которые последовательно экспонируют небольшие геометрические элементы. Даже принимая во внимание преимущества метода прямого экспонирования, последовательный характер воздействия приводит к значительным затратам из-за очень низкой производительности.
Технология MLE™ позволяет экспонировать одну или несколько широких полос в режиме параллельного сканирования и использовать пластины любого размера вплоть до больших панелей благодаря плотно интегрированной кластерной конфигурации пишущей головы. Технология поддерживает все имеющиеся в микроэлектронной промышленности фоторезисты, так как в ее основе лежит использование мощного ультрафиолетового источника с несколькими длинами волн. Производительность такой системы не зависит от сложности, разрешения получаемых структур и типа используемого фоторезиста. MLE™ дополняет линейку существующих литографических систем компании EV Group, опираясь на новые мировые тенденции и задачи, когда другие подходы сталкиваются с различными ограничениями, масштабируемостью и стоимостью владения.
Что же даст переход на новую схему литографии?
Ответ на этот вопрос прост — гибкость, масштабируемость и меньшую стоимость владения по сравнению с существующими методами литографии, используемыми в крупносерийном производстве.
Технология MLE™ расширяет границы существующих систем литографии, обеспечивает высокое разрешение (<2 мкм линия/пробел), безмасштабное экспонирование всей поверхности подложки с высокой производительностью и низкой стоимостью владения. Позволяет масштабировать структуры и гибко менять свою конфигурацию в соответствии с потребностями пользователя, добавляя или удаляя пишущие головы УФ-облучения, что облегчает и обеспечивает быстрый переход из режима НИОКР в режим крупносерийного производства. Дает возможность оптимизировать производительность и обеспечивает превосходную адаптивность к различным размерам структур и материалам подложек, поэтому идеально подходит для работы с широчайшей номенклатурой подложек в микроэлектронном производстве от небольших кремниевых или других полупроводниковых пластин группы AIIIBV до панелей больших размеров. MLE™ обеспечивает одинаковую производительность формирования рисунка независимо от типа фоторезиста благодаря гибкому и масштабируемому мощному УФ-лазерному источнику с различными вариантами воздействия по длине волны. Внешний вид системы EVG MLE™ показан на рис 2.
Технология MLE™ устраняет проблему постоянного увеличения стоимости фотошаблонов для различных конструкций чипов и поддержания их количества, необходимого для обеспечения непрерывного серийного производства, что составляет значительную часть общих затрат на разработку и производство. Снижение влияния изменения рисунка, с точки зрения размеров подложки и разнообразия материалов, на время выхода на рынок является еще одним критерием растущего спроса в серверной литографии. Технология MLE™ — это масштабируемый подход, который дает возможность создавать структуры любой формы на любой подложке. Данная технология использует кластерные многоволновые лазерные источники света, работающие на длинах волн 375 и/или 405 нм, что позволяет структурировать как тонкие, так и толстые фоторезисты, как позитивные, так и негативные, различные полиимиды, сухие пленочные резисты и даже применять данную технологию в производстве печатных плат. Примеры получаемых структур показаны на рис 3-5. Технология экспонирования MLE™ поддерживает высокое аспектное соотношение рельефа, обычно наблюдаемое при процессах литографии в «продвинутой упаковке» в WLP, МЭМС-структурировании, микрофлюидике и различных интегральных структурах фотоники.
Помимо трудностей, связанных с использованием фотошаблонов, современные технологии, основанные на их использовании, сталкиваются с проблемами, связанными с деформациями подложки и поэтому имеют ограничения по применению. В отличие от них технология MLE™ способна адаптироваться к высоким нагрузкам на подложку, изгибу и деформации благодаря встроенному динамическому выравниванию. Параллельно с этим технология MLE™ позволяет выполнять цифровую/двоичную компоновку уровня подложки в реальном времени и структур индивидуальной компоновки кристаллов одновременно. Кроме того, программируется уровень дозы УФ-излучения во время процесса формирования рисунка, поэтому можно обрабатывать структуры с различной толщиной фоторезиста. Эта исключительная особенность позволяет изготавливать сложные трехмерные многоуровневые схемы, применимые в будущих МЭМС, новых фотонных устройствах или микрооптических элементах (преломляющих, дифракционных). Получаемая структура может быть сохранена в многочисленных стандартных отраслевых форматах векторных файлов (например, GDSII, Gerber, OASIS, ODB ++ или BMP). Векторный макет с любой заданной сложностью шаблона обрабатывается в течение нескольких секунд и сохраняется в растровом формате. В результате ни тип фоторезиста, ни уровень дозы облучения, ни какая-либо конкретная сложность конструкции не влияют на скорость процесса формирования рисунка.
Что же нас ждет на пути к новой цифровой инфраструктуре?
Цель новой технологии безмаскового экспонирования EVG MLE™ состоит не только в том, чтобы вывести на рынок новый инструмент для литографии, но и в том, чтобы устранить тенденцию к интеллектуальной и гибкой цифровой обработке в полупроводниковой промышленности, обеспечивая при этом уникальную масштабируемость без использования фотошаблонов. Технология позволяет увеличить производительность и сократить расходы.
Использование этой современной технологии экспонирования также решает проблемы, обусловленные использованием новых материалов или гибких подложек, с которыми сталкиваются новые рынки. Практически неограниченная гибкость проектирования, привносимая технологией MLE™ в нынешнюю консервативную среду, открывает пространство для новых инноваций, помогает сократить циклы разработки и в то же время ликвидировать разрыв между НИОКР и крупносерийным производством, сделав одну и ту же технологию доступной для обеих областей.
В статье использованы материалы с сайта компании EV Group https://www.evgroup.com .
На высококонкурентном мировом рынке полупроводниковой промышленности гибкость производства, масштабируемость, затраты на разработку и эксплуатацию являются чрезвычайно важными факторами для сокращения времени выхода на рынок, что важно для удержания и расширения доли рынка. Таким образом, новая цифровая инфраструктура технологии EVG MLE™ позволяет динамически обновлять устройства, сохраняя при этом расходы на разумном уровне.
12 ноября 2019 года на международных выставках Productronica 2019 и SEMICON Europa 2019 в Мюнхене, Германия, компания EV Group была признана ведущим поставщиком оборудования для бондинга пластин и процессов литографии для рынков MEMS, нанотехнологий и полупроводников, а также получила награду от Global SMT Packaging за лучший продукт в Европе и революционную технологию безмаскового экспонирования MLE™.
EV Group была удостоена этой чести среди избранных групп компаний на церемонии награждения, где были представлены самые последние инновационные продукты и технологии, успешно внедренные в производство электроники за последние 12 месяцев.
Подписывайтесь на наш канал на Яндекс.Дзен
