佳能發售面向后道工藝的3D技術i線半導體光刻機新產品
日期：2022-12-07
佳能將于2023年1月上旬發售面向后道工藝的半導體光刻機新產品——i線※1步進式光刻機“FPA-5520iV LF2 Option”。該產品通過0.8μm（微米※2）的高解像力和拼接曝光技術，使100×100mm的超大視場曝光成為可能，進一步推動3D封裝技術的發展。
FPA-5520iV LF2 Option
通過半導體芯片層疊而
實現高性能的3D技術（示意圖）
將四個曝光shot拼接，
形成一個大型封裝（4shot×4個）
為了提高半導體芯片的性能，不僅在半導體制造的前道工藝中實現電路的微細化十分重要，在后道工藝的高密度封裝也備受關注，而實現高密度的先進封裝則對精細布線提出了更高要求。同時，近年來半導體光刻機得到廣泛應用，這一背景下，半導體器件性能的提升，需要通過將多個半導體芯片緊密相連的2.5D技術※3及半導體芯片層疊的3D※4技術來實現。
新產品是通過0.8μm的高解像力和曝光失真較小的4個shot拼接曝光，使100×100mm的超大視場曝光成為可能，從而實現2.5D和3D技術相結合的超大型高密度布線封裝的量產。
與以往機型“FPA-5520iV LF Option”（2021年4月發售）相比，本次發售的新產品能夠將像差抑制至四分之一以下。新產品搭載全新的投射光學系統、采用照度均一性更佳的照明光學系統，以及0.8μm的解像力和拼接曝光技術，能夠在前一代產品52x68mm大視場的基礎上，實現向100×100mm超大視場的提升。
新產品同時也繼承了半導體光刻機“FPA-5520iV”的多項基本性能。例如可以靈活應對再構成基板※5翹曲等在封裝工藝中對量產造成阻礙的問題，以及在芯片排列偏差較大的再構成基板上測出Alignment mark，從而提高生產效率。
在面向半導體芯片制造的前道工藝和后道工藝中，佳能在不斷擴充搭載先進封裝技術的半導體光刻機產品陣營，持續為半導體設備的技術創新做出貢獻。
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使用了i線（水銀燈波長 365nm）光源的半導體光刻設備。1nm（納米）是10億分之1米。
- 1μm（微米）是100萬分之1米（＝1000分之1mm）。
- 在封裝基板上設置硅中介層（對半導體芯片與封裝基板之間進行電極連接的中介組件），進而排列多個半導體芯片然后緊密相連的技術。
- 通過TSV技術（硅通孔電極技術。為了實現高度集成化，將硅正反面進行通孔貫穿的技術）而實現層疊的技術。
- 從半導體光刻機前道工藝中制造的晶圓中取出多個半導體芯片原件并排列，用樹脂固定成晶圓形狀的基板。
〈新產品特征〉
1.通過新投射光學系統和照明光學系統的提升，實現0.8μm的高解像力和拼接曝光超大視場
- 為了減少投射光學系統的像差，新產品首次將應用于前道工藝光刻機的校正非球面玻璃搭載在后道工藝的光刻機上。與以往機型“FPA-5520iV LF Option”相比，新產品的像差可控制至四分之一以下，更平順地實現shot間的拼接。
- 新產品對均質器進行了改良，能夠提升照明光學系統的照度均一性，實現52×68 mm大視場中0.8μm的解像力。同時，新產品能夠通過四個shot的拼接曝光，實現100×100mm以上的超大視場，進而實現高密度布線封裝的量產。
以往機型“FPA-5520iV LF Option”
新產品“FPA-5520iV LF Option”
變像像差的改善（示意圖）
前道工藝的標準視場26×33mm
52×68mm曝光（新產品）
50x50mm 4shot拼接曝光（新產品）
曝光視場示例
2.繼承FPA-5520iV的基本性能.
- 新產品繼承了“FPA-5520iV”中實現的基本性能。
- 新產品搭載了應對較大翹曲問題的基板搬運系統，可靈活應對目前應用于移動終端封裝的主流技術——FOWLP※1中存在的再構成基板出現較大翹曲的問題，這一問題也是實現量產的阻礙。
- 新產品搭載了大視野Alignment scope，針對芯片排列偏差較大的再構成基板，也可以測出Alignment mark。
- 新產品可適用于以芯片為單位進行定位并曝光的Die by Die Alignment技術。
再構成基板的較大翹曲（示意圖）
芯片重排列時的偏差（示意圖）
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Fan Out Wafer Level Package的簡稱。封裝技術的一種。有可以應對無基板、封裝面積比芯片大且引腳較多的封裝等優勢。
〈什么是半導體制造的后道工藝〉
在半導體芯片的制造工藝中，半導體光刻機負責“曝光”電路圖案。在曝光的一系列工藝中，在硅晶圓上制造出半導體芯片的工藝稱為前道工藝。另一方面，保護精密的半導體芯片不受外部環境的影響，并在安裝時實現與外部的電氣連接的封裝工藝稱為后道工藝。
〈關于半導體光刻機解說的網站〉
我們發布了“佳能光刻機網站”，通過圖片和視頻等易于理解的方式說明“光刻機”的原理和性能。此外，我們還面向青少年專門開設了一個頁面，幫助他們理解曝光的原理。
〈半導體光刻機的市場動向〉
近年來，隨著物聯網的飛速發展，以及受新冠疫情影響使遠程辦公和在線活動持續增加，市場對各種半導體器件的需求也在提升。在這種情況下，除芯片精細化以外，封裝的高密度布線也被認為是實現高性能的技術之一?？梢灶A見，隨著對更高性能半導體器件的先進封裝需求的增加，后道工藝中的半導體光刻機市場將繼續擴大。（佳能調研）
俯視示意圖
側視示意圖
先進封裝技術--2.5D技術與3D技術示意圖
〈關于產品規格〉
有關產品規格的詳細信息，請參考佳能主頁。
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為方便讀者理解，本文中佳能可指代：佳能（中國）有限公司，佳能股份有限公司，佳能品牌等。
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