MA200 Gen3 Mask-Aligner

Justierungs- und Belichtungsprozesse für eine Vielzahl von Anwendungen

Der MA200 Gen3 Mask-Aligner eignet sich aufgrund seiner für die Großserienfertigung ausgelegten Konzeption für die automatisierte Verarbeitung von Wafern und eckigen Substraten bis zu einer Größe von 200 mm. Das System vereint Vollfeldlithografie mit einer Reihe innovativer Funktionalitäten. Dadurch ist die Maschine ideal für eine Vielzahl von Anwendungen ausgestattet, wie der Herstellung von MEMS in Dicklack-Prozessen, 3D-Strukturierung auf erhöhter Topografie sowie Anwendungen im Bereich Advanced Packaging wie 3D-Packaging, Fan-out, Bumping ebenso wie Verbindungshalbleiter und Bildsensoren.

Highlights

Führende Prozessstabilität

Unübertroffener Durchsatz bei dickem Material

Prozessflexibilität für eine Vielzahl von Anwendungen

SUSS MicroTec Mask Aligner MA200 Gen3

Der MA200 Gen3 bietet intelligente Lösungen und deckt eine große Bandbreite an Produktionsprozessen ab. Die Wahlmöglichkeit zwischen verschiedenen Justierungsmethoden, flexibel einstellbaren Optiken und speziellen Zusatzoptionen machen das System zu einem einzigartigen Universalgerät, das eine Vielzahl unterschiedlicher Prozesse bedient.

Ein hoher Grad an Automatisierung sowie ihre große Zuverlässigkeit sparen wertvolle Prozesszeit. Dies zeigt sich unter anderem in Detaillösungen wie dem optionalen automatischen Filterwechsel, der die Betriebskosten auf einem niedrigen Niveau hält. Als Cluster mit einem Coat-/Bake-/Develop-Modul stellt die MA200 Gen3 eine integrierte Lithografielösung dar.

Beim Design der MA200 Gen3 stand die Benutzerfreundlichkeit im Vordergrund. Eigenschaften wie ein höhenverstellbarer Monitor, eine ergonomische I/O-Schnittstelle, die Austauschmöglichkeit, von Waferkassetten während des laufenden Betriebs und ein unversperrter Blick auf das Belichtungsmodul erleichtern die Bedienung der Anlage auch bei hoher Belastung.

Mit einer großen Auswahl an Zusatzoptionen lässt sich der MA200 Gen3 einfach an die Anforderungen auch ungewöhnlicher Lithografieprozesse anpassen. So ermöglichen spezielle Wafer-Handling-Toolings, die für Kundenanforderungen angepasst werden können, die Bearbeitung von empfindlichen Substraten wie ultradünne Wafer oder von Substraten aus brüchigen Materialien. Das optionale Schrägbelichtungssystem dient der Erzeugung von Strukturen auf vertikalen Lackflanken, anwendbar beispielsweise bei Umverdrahtungen zwischen verschiedenen Prozesslagen.

 

Details: Justierung

In Lithografieprozessen, die ausschließlich eine Ausrichtung zu Strukturen auf derselben Seite des Device-Wafers benötigen (z.B. RDL, Micro-Bumping o.ä.), werden die Positionsmarken der Maske zu denen des Wafers mittels Oberseitenjustierung ausgerichtet. Dies kann, je nach Eigenschaften des Substrats, entweder mit gespeicherten Positionsdaten des Wafers oder mittels zweier Live-Bilder, dem von SÜSS MicroTec entwickelten DirectAlign®, realisiert werden.

Highlights

  • Höchste Justiergenauigkeit der Mask-Aligner
  • Klare und robuste Bilderkennung auch bei schlechten Kontrastverhältnissen

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Manuelle Mask-Aligner

Prozesse für Anwendungen wie MEMS, Wafer-Level-Packaging und 3D-Integration, so z.B. die Herstellung vertikaler Durchkontaktierungen (TSV) auf Interposern, verlangen eine Strukturierung der Waferrückseite, die zu den Strukturen der Vorderseite justiert wird. Für diese Justierung wird im Regelfall eine optische Rückseitenjustierung verwendet. Ein integriertes Kamerasystem erfasst die Strukturen der Maske und die der Rückseite des Wafers und richtet sie zueinander aus. Da der Wafer nach dem Laden das Maskentarget verdeckt, muss seine Position vorab bestimmt und abgespeichert werden. Das stellt besondere Anforderungen an das gesamte Justiersystem.

Highlights

  • Eine unübertroffene Genauigkeit durch die hohe mechanische Präzision und Stabilität der SÜSS Mask-Aligner

Verfügbar:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Erhöhung der Justiergenauigkeit

Bei hohen Anforderungen an die Überdeckungsgenauigkeit lässt sich die Funktionalität des Standardsystems für Auto-Alignment deutlich erweitern. DirectAlign®, SÜSS MicroTecs Zusatzfunktion zur Software für Strukturerkennung, verzichtet auf die Ablage von Strukturbildern in Bildspeichersystemen und greift stattdessen auf Live-Bilder zu. Die Strukturerkennung basiert auf dem Industrie-Standard PatMax und erzielt herausragende Ergebnisse. So lässt sich bei einem Einsatz von DirectAlign® beim Oberseiten-Alignment auf einem SÜSS Mask-Aligner eine Justiergenauigkeit von 0,5 µm erreichen.

Für anspruchsvolle Justierprozesse mit Prozessen mit verwechselbaren Strukturen oder eingeschränkten Sichtfeldern empfiehlt sich der Einsatz von Enhanced Alignment.

Verfügbar in:

Automatische Mask Aligner

Halbautomatische Mask Aligner

Bei vielen Strukturierungsprozessen werden mehrlagige Waferstapel verwendet. Mittels infraroter Beleuchtung lassen sich die typischerweise zwischen den Schichten eingebetteten Justiermarken identifizieren und ausrichten.

Mittels infraroten Lichts ist auch die Ausrichtung anhand solcher eingebetteter Marken möglich. Sie erfordern den Einsatz von Materialien, die für infrarotes Licht transparent sind wie undotiertes Silizium, viele III-V-Halbleiter (z.B. GaAs) und Klebstoffe für temporäre Bond- und Debondverfahren. Mit Hilfe von Einzelfalluntersuchungen sollte eine Durchführbarkeit überprüft werden.

Für eine größtmögliche Verfügbarkeit der Infrarotjustierung lassen sich die SÜSS Mask-Aligner optional mit starken infraroten Lichtquellen und leistungsfähigen Kamerasystemen ausstatten.

Highlights

  • Starke IR-Lichtquellen und leistungsfähige Kamerasysteme

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Manuelle Mask-Aligner

Details: Belichtung

Hier wird eine strukturierte Maske zum Wafer ausgerichtet und abschließend in sehr engem Abstand zum Wafer gebracht (die sogenannte "Proximity Lithography"). Bei der Belichtung wird der Schatten der Maskenstruktur auf den Wafer übertragen. Sowohl die Genauigkeit des Abstands zwischen Maske und Wafer als auch die Beleuchtungsoptik entscheiden über die Qualität des Belichtungsergebnisses.

Durch ihre Schnelligkeit und flexible Einsatzfähigkeit gilt diese Methodik als die kosteneffektivste Technologie zur Herstellung von Mikrostrukturen von bis zu minimal 3 µm. Kontaktbelichtung erreicht Auflösungen im Sub-µm Bereich. Typische Einsatzgebiete liegen im Bereich Wafer-Level-Chip-Scale-Packaging, Flip-Chip-Packaging, Bumping, MEMS, LED und Power-Devices. Die Systeme werden sowohl in hochvolumiger Produktion als auch im Bereich der industriellen Forschung eingesetzt.

Die Mask Aligner von SÜSS MicroTec basieren auf dem Schattenwurfverfahren.

Highlights

  • Überragende Auflösung durch beugungsreduzierende Optiken
  • Prozessstabilität durch Verwendung von Mikrolinsen-Optik

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Manuelle Mask-Aligner

Je geringer der Belichtungsabstand zwischen Maske und Wafer, desto höher ist die erreichbare Auflösung. Im Soft-Kontakt-Modus wird der Wafer in Kontakt mit der Maske gebracht und auf dem Chuck mittels Vakuum fixiert.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Manuelle Mask-Aligner

Im Hart-Kontakt-Modus wird der Wafer unter Zugabe von positivem Stickstoffdruck fest an die Maske gedrückt.

Verfügbar:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Manuelle Mask-Aligner

In diesem Modus wird ein Vakuum zwischen Maske und Substrat hergestellt. Hiermit lässt sich eine Auflösung von < 0.8 µm erreichen.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Manuelle Mask-Aligner

Details: Mikrooptik

Die LGO-Optik (engl. large gap optics) ist ideal für die Bearbeitung von dicken Fotolacken und Prozessen mit großen Belichtungsabständen und 3D-Lithografie.

Die HR-Optik (engl. high resolution optics) eignet sich hingegen für Kontakt- und Proximity-Lithografie mit kleineren Belichtungsabständen bei höherer Auflösung.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Manuelle Mask-Aligner

Die beugungsreduzierende Optik zielt auf den Ausgleich von Beugungseffekten sowohl bei der Anwendung von Kontakt- als auch in der Proximity-Lithografie. Anstatt einer flachen Welle, wie bei herkömmlichen Verfahren, stellt diese Optik ein winkelförmiges Spektrum von Lichtwellen her, das die Beugungseffekte minimiert. Die Auswahl des richtigen Winkelspektrums verbessert die Strukturauflösung im Lack erheblich.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Manuelle Mask-Aligner

MO Exposure Optics repräsentiert ein einzigartiges Optikkonzept, speziell konzipiert für Mask-Aligner von SÜSS MicroTec. Es beruht auf der Verwendung von Mikrolinsenplatten an Stelle herkömmlicher makroskopischer Linsenanordnungen. Das einfache Plug&Play-System ermöglicht schnellen und problemlosen Wechsel zwischen verschiedenen Winkeleinstellungen und erlaubt eine Anpassung an die aktuellen Prozessbedingungen. Dies schließt die Konfiguration der beiden klassischen SÜSS-Optiken HR und LGO ein.

Eine telezentrische Beleuchtung verbessert die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung und erzeugt ein größeres Prozessfenster, was sich positiv auf die Ausbeute auswirkt. Durch MO Exposure Optics ist weiterhin das Beleuchtungslicht von der Lichtquelle entkoppelt, weshalb sich kleinere Fehlstellungen der Lampe nicht negativ auf die Gleichmäßigkeit des Lichtstrahls auswirken. Eine entkoppelte Lichtquelle spart Einstell- und Wartungszeit und garantiert gleichförmige Beleuchtungsverhältnisse während der gesamten Lebenszeit der Lampe.

Highlights

  • Hervorragende Lichtgleichförmigkeit über das gesamte Belichtungsfeld
  • Zeitlich stabile Lichtquelle
  • Auf spezielle Prozessanforderungen einstellbare Beleuchtungsparameter durch austauschbare Beleuchtungsfilterplatten
  • Prozessfähigkeiten für DUV mit Mikrooptik aus Quarzglas
  • Spezielle "down-sizing"-Kits für eine Komprimierung des Lichts bei kleineren Wafergrößen

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Manuelle Mask-Aligner

Details: Automatisierung

Die Mask-Aligner von SÜSS MicroTec sind mit einem Keilfehlerausgleichssystem ausgestattet, das Substrat und Maske mit einer Präzision im Mikrometerbereich parallel zueinander ausrichtet. 

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Manuelle Mask-Aligner

Beim Auto-Alignment erkennt unsere COGNEX®-basierte Strukturerkennungssoftware die Justiermarken auf dem Wafer automatisch und kontrolliert über eine motorisierte Justiervorrichtung die Bewegung der Achsen. Das Auto-Alignment stellt eine hohe Wiederholgenauigkeit der Prozesse sicher und erreicht gleichzeitig hohe Durchsatzahlen bei einem Minimum an Eingriffen durch den Operator. Durch eine Kombination mit SÜSS MicroTecs DirectAlign® lassen sich die Justierergebnisse weiter steigern.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Der Mask-Aligner bietet optional eine Einheit für einen automatischen Filterwechsel, in dem bis zu vier Filter über Rezeptsteuerung ausgewählt werden können. Das beseitigt das Risiko von Anwenderfehlern und verbessert somit Ausbeute und tatsächlichen Durchsatz.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Details: Prozesskontrolle

Automatisches Maskenmanagement-System

Die Maskenbibliothek dient der Aufbewahrung von bis zu 20 Fotomasken unter kontrollierten Umgebungsbedingungen. Darüber hinaus ermöglicht das System eine automatische Identifizierung der richtigen Maske und übernimmt das Laden und Entladen der Maske.

Mit der Nutzung der Maskenbibliothek lassen sich Bedienungsfehler minimieren und die Produktivität der Anlage insgesamt steigern.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Optionen: Justierung

Kompensation des Thermal-Run-outs

Durch thermischen Run-out zwischen Fotomaske und Wafer kann die Überlagerungsgenauigkeit erheblich beeinträchtigt werden. Das Temperiersystem ThermAlign® von SÜSS MicroTec stellt eine konstante Temperatur auf dem Wafer-Chuck sicher und hat zudem eine stabilisierende Wirkung auf die Temperatur der Maske. Durch Anpassung der Temperatur an die Prozessbedingungen wirkt ThermAlign® ausgleichend auf Run-out-Effekte.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Ausrichtung von Dunkelfeldmasken

Large-Clearfield-Justierung kommt bei Anwendungen mit Dunkelfeldmasken zum Einsatz. Diese weisen sehr kleine Clearfields auf, d.h. die Targets auf dem Wafer sind nur schwer zu lokalisieren. Die Large-Clearfield-Methode erlaubt es, die Maske aus dem Sichtbereich herauszufahren und dadurch die Targets auf dem Wafer ohne Sichteinschränkung durch die Maske zu lokalisieren.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Reduzierung der Fehlerquote

Für eine Ausrichtung unter besonders anspruchsvollen Prozessbedingungen bietet SÜSS MicroTec das Enhanced-Alignment-Funktionspaket, das auf Basis von Redundanz die Fehlerquote erheblich reduziert.

Für den Fall beschädigter Justiermarken bietet das System die Möglichkeit, Ersatzpositionen zu definieren. Darüber hinaus ermöglicht es, einen zweistufigen Endjustierungsprozess durchzuführen, bei dem zunächst eine Grobjustierung mit Hilfsmarken und anschließend eine Feinjustage mit den eigentlichen Marken durchgeführt wird.

Der Einsatz von Enhanced-Alignment empfiehlt sich für komplexe Prozesse mit verwechselbaren Strukturen, wie zum Beispiel im Advanced-Packaging oder mit eingeschränkten Sichtfeldern wie bei Dunkelfeldmasken.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Stabilisierung des Belichtungsabstands

Mit seinem intelligenten System für aktives Gap-Setting bietet SÜSS MicroTec eine zusätzliche Stabilisierung der Justierung und sorgt damit für hohe Verlässlichkeit des Prozesses. Das System misst den Abstand von Waferträger zur Fotomaske und korrigiert jegliche Abweichungen vom eingestellten Wert automatisch.

Die Prozessüberwachung hat zur Folge, dass Wafer, die unkorrigierbare Fehler aufweisen, nicht mehr der Belichtung zugeführt werden. Die Früherkennung schützt daher wertvolles Kundenmaterial.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Optionen: Belichtung

Belichtung von steilen und senkrechten Seitenwänden

Für die Belichtung von steilen und senkrechten Seitenwänden, wie sie in oder auf mikromechanischen Strukturen, in vertikalen Gräben oder bei Verbindungslinien zwischen zwei oder mehreren gestapelten Bauteilen vorkommen, bietet SÜSS MicroTec ein Schrägbelichtungssystem. Es eignet sich auch für Anwendungen mit stark voneinander abweichenden Schichtdicken, die für ein gleichmäßiges Ergebnis mit unterschiedlichen Lichtmengen belichtet werden müssen. Die möglichen Einfallwinkel der Schrägbelichtung betragen 60° und 45°.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Simulation von lithografischen Prozessen

Eine Simulation lithografischer Prozesse macht eine optimale Abstimmung von Prozessparametern ohne zeitintensive Trial-und-Error-Versuche möglich. Die multifunktionale Simulations-Software für lithografische Prozesse "Lab", die SÜSS MicroTec gemeinsam mit dem Hersteller GenISys vertreibt, erlaubt dem Anwender vor allem eine bessere Prozesskontrolle. Sie bietet alle notwendigen Simulationsfunktionen für die integrierte Design- und Prozessentwicklung, sowie für Verifikation und Optimierung. Dabei deckt sie alle Prozessschritte von der Anpassung der Beleuchtung und Verbesserung der Maskenstruktur bis hin zur Verarbeitung von Fotolacken ab. Zusätzlich verbessern moderne 3D-Simulations-Funktionen die Darstellung der Modelle.

Die Kombination der MO Exposure Optics und der speziell für SÜSS-Optiken definierten Optikmodelle in Lab ermöglicht eine kundenspezifische Designoptimierung der Belichtungsfilterplatten und damit die Verbesserung der Strukturierungsgenauigkeit.

Highlights

  • Vollständige Simulation des Mask-Aligner-Lithografieprozesses
  • Anpassbare Beleuchtungsparameter (Kollimation, spektrale Zusammensetzung), speziell vordefiniert für alle SÜSS-Optiken
  • Schnelle und flexible Darstellung sowie quantitative Auswertung in 1-, 2- und 3-D

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Manuelle Mask-Aligner

Kundenspezifische Belichtungs- und Maskenkonzepte

Mit der kombinierten Optimierung von Maske und Lichtquelle (Source-Mask-Optimization), einem Verfahren aus der Projektionslithografie, lassen sich Strukturfehler infolge von Abbildungsfehlern, Prozessierungseffekten und Beugung reduzieren. Eine Kombination von Anpassungen der Beleuchtungsfilterplatten und der Maskenstruktur (OPC = optimal proximity correction) auf kundenspezifisiche Anforderungen erlaubt es, die Funktionalität der lithografischen Prozesse erheblich zu erweitern.

Eine Simulationsplattform dient der Modellierung von Prozessparametern wie Maskenstruktur und Belichtungsparameter. Dadurch lassen sich bei reduziertem experimentellem Aufwand Beleuchtung und Maskenstruktur auf die jeweilige Produktionssituation einstellen und Abbildungs- und Prozessfehler reduzieren. 

Die Source-Mask-Optimierung stellt zusammen mit der Spezialoptik MO Exposure Optics® einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Prozessstabilität in der Mask-Aligner-Lithografie dar. 

Highlights

  • Stabilisierung der Lichtquelle mit MO Exposure Optics®
  • Optimierung der Lichtquelle durch austauschbare Belichtungsfilterplatten
  • Optimierung der Maske durch Optical-Proximity-Correction (OPC)

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Halbautomatische Mask-Aligner

Optionen: Weitere

Kontrollierte lokale Prozessumgebung

Für besonders hohe Zuverlässigkeitsanforderungen bei der Fertigung kleinster Strukturen bietet die optionale Filtereinheit von SÜSS MicroTec verbesserte Stabilität und Qualität der Luftbedingungen in der Maschine, indem sie einen abgeschlossenen Prozessraum innerhalb des Maschinengehäuses erzeugt.

Der Prozessraum wird dadurch weitgehend von schwankenden Reinraumbedingungen entkoppelt. Die erzeugte Partikelarmut wirkt sich positiv auf die Stabilität von Prozessen und damit auf die Qualität der Produkte aus und trägt zur Erhöhung der Effizienz und zur Senkung der Kosten bei.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Prozessierung von empfindlichen und gebogenen Substraten

Das Handling der Wafer gilt als wesentliche Herausforderung bei der Automatisierung von Produktionsprozessen. In einer Produktionsumgebung mit hohen Prozesswechselraten und damit einer großen Zahl unterschiedlicher Substrate, wie beispielsweise in der Foundry-Produktion, werden rasch wechselnde Anforderungen an die Handling-Systeme gestellt. Hier hat die Zuverlässigkeit des automatisierten Handlings direkte Auswirkungen auf Durchsatz und Ausbeute. Bei SÜSS Mask Alignern ist eine Auswahl an flexibel austauschbaren Spezial-Toolings für die Handhabung verschiedenster empfindlicher, gebogener oder gewölbter Substrate verfügbar, die sich zusätzlich für besonders anspruchsvolle Produktionsprozesse nach Kundenspezifikationen anpassen lassen.

Handling von dünnen Wafern
Ein spezieller Vakuum-Chuck unterstützt ultradünne Wafer mit Dicken von kleiner als 120 µm bis hin zu 50 µm.

Handling von gebogenen Wafern
Gebogene und gewölbte Wafer werden vor der Justierung und Belichtung schonend flach gezogen. Aufgrund der vielen beeinflussenden Parameter bedarf eine optimale Auslegung dieses Toolings einer Anpassung an das jeweilige Substrat.

Edge-Handling
Ein spezielles Haltesystem schützt den Wafer, besonders geeignet für den Schutz von doppelseitigen Strukturen wie bei MEMS. 

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Optionen: Automatisierung

Der Mask-Aligner lässt sich in ein Automatisierungssystem für Fabs integrieren, das mit SECS-II/GEM-Schnittstellen kompatibel ist.

Verfügbar in:

Automatische Mask-Aligner

Downloads
MA200 Gen3 Broschüre 1268kb
SÜSS Produktportfolio 1000kb
Verwandte Publikationen

Auto-Alignment Insights – Part 2: Case Studies

Auto-Alignment Insights – Part 2: Case Studies

Developments to Improve Process Stability on the New MA200 Gen3

Developments to Improve Process Stability on the New MA200 Gen3

3D Topography Mask Aligner Lithography Simulation

3D Topography Mask Aligner Lithography Simulation

Auto-Alignment Insights - Part 1

Auto-Alignment Insights - Part 1

Reduction of Proximity Induced Corner Artifacts by Simulation Supported Process Optimization

Reduction of Proximity Induced Corner Artifacts by Simulation Supported Process Optimization

Application of the SUSS Angular Exposure System to Fabricate True-Chip-Size Packages for SAW Devices

Application of the SUSS Angular Exposure System to Fabricate True-Chip-Size Packages for SAW Devices

Technische
Publikationen
Service