MA100/150e Gen2 Mask Aligner

Dedicated Mask Aligner Solution for High Volume Production of Compound Semiconductors Devices

With the MA100/150e Gen2 SUSS MicroTec has designed a dedicated mask aligner platform for processing high brightness LEDs (HB-LED) on substrates up to 150mm. With its high precision alignment, sophisticated substrate handling for fragile, warped and transparent wafers and its high resolution down to 0.7µm the MA100/150e Gen2 is able to overcome all lithography challenges given by the LED manufacturing process. Lowest cost of ownership is achieved by superior throughput performance.

Highlights

Dedicated Mask Aligner Solution for HB-LEDs, Power Devices, RF-MEMS etc.

Simultaneous handling of 3 wafers allows > 145 wph. incl auto-alignment and exposure

SUSS Diffraction Reducing Optics allows proximity printing for challenging resolution requirements (down to 2.5µm L/S at 20µm exposure gap in thick resist on 100mm wafer)

Multi-size tooling minimizes time required for wafer size changes

Non-contact prealignment avoids wafer damages

The 'Line Alignment' function for sapphire wafers aligns scribe lines precisely to the photo mask

SUSS MicroTec Mask Aligner MA 150 Gen2

Based on SUSS MicroTec's production proven mask aligner design the MA100/150e Gen2 enables exceptional process scalability and fast time-to-market for new device designs, while the industry leading throughput of 145 wafers per hour reduces cycle time.

The MA100/150e Gen2 is optimized for wafers sizes up to 6". The system reliably achieves an alignment accuracy of < ±0.7 µm (DirectAlign). Bottom-side alignment (BSA) is optionally available offering an alignment accuracy of < ±1.5 µm. The alignment unit of the MA100/150e is tailored to the specific requirements of LED manufacturing, offering excellent contrast even on transparent and textured wafers.

For applications using scribe lines the new 'Line Alignment' function allows precise alignment of pre-scribed sapphire wafers to the photo mask without need of traditional wafer targets.

リソグラフィプロセスのうち、デバイスウエハのいずれか片方の面にあるパターンのみがアライメントの対象となる場合 (RDL、マイクロバンプなど) では、上面アライメントによってマスクのポジションマスクがウエハのポジションマスクに対してアライメントされます。SUSS MicroTecによって開発されたDirectAlign™では、基板の特徴に応じて、保存されているウエハのポジションデータまたは2枚のライブ画像 を用いてアライメントが行われます。

弊社のお客様が得るメリット

  • アライメント精度が高いマスクアライナ
  • コントラストが良くない場合でも明確でパワフルな画像認識機能

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

MEMS、ウエハレベルパッケージ、3次元積層などのアプリケーション向けプロセス、例えばインターポーザ上でのシリコン貫通電極 (TSV) 形成では、ウエハ裏面のパターンを前面のパターンに合わせてアライメントする必要があります。通常、このようなアライメントには光学裏面アライメント技術 が用いられます。この技術では、カメラシステムを使っててマスクのパターンとウエハ裏面のパターンを認識し、相互のアライメントが行われます。マスクター ゲットのロード後にウエハが覆われて見えなくなるため、ウエハの位置は事前に決めて保存しておく必要があります。このことは、アライメントシステム全体に とって特別な要件となります。

弊社のお客様が得るメリット

  • 高い機械的精度とSUSSマスクアライナの安定性による抜群の精度

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

位置合わせ精度の向上

重ね合わせ精度に対する要求が厳しい場合、標準のオートアライメント機能を大幅に改善することが可能です。 SUSS MicroTecのDirectAlign®は、構造検出ソフトウエアの拡張機能で、イメージ記憶システム内のパターンの代わりにライブイメージを使用します。 この技術は業界標準のPatMax に基づいており、 優れた結果が得られます。 SUSSマスクアライナで、DirectAlign®を使用して、トップサイドアライメントを行う場合、 位置合わせ精度は0.5 µmに達します

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

多くのパターン形成プロセスでは、複層のウエハスタックが使用されます。多くの場合、各層の間に埋め込まれているアライメントマスクは、赤外線照明を用いることで識別して、アライメントできます。
赤外光を使用して、このような埋め込まれたマスクに基づいたアライメントを行うこともできます。この場合、例えば不純物がドープされていないシリコ ン、様々な Ill-V半導体 (GaAsなど)、仮貼り付け/剥離用の接着剤といったような、赤外光に対して透明な材料を使用する必要があります。また、個別事例研究によって実現可能 性を確認する必要もあります。 
赤外線アライメントを実行できる可能性を最大限まで高めるため、SUSSマスクアライナには強力な赤外線光源と高性能カメラシステムが装備されています。

弊社のお客様が得るメリット

  • パワフルなIR光源と高性能カメラシステム

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

A mask with a certain structure is aligned with the wafer in very close proximity (thus “proximity” lithography). During exposure, the shadow cast by the mask structure is transferred to the wafer. The resulting exposure quality depends on both the precision with which the mask and wafer are spaced apart and the optical system used for exposure.

Being fast and suited to flexible implementation, this method is regarded as the most cost-effective technique for producing microstructures down to 3 µm in size. With contact exposure, resolutions in the sub-micron range can be achieved. Typical areas of use include wafer-level chip-scale packaging, flip chip packaging, bumping, MEMS, LED and power devices. The systems are deployed in high-volume production as well as in industrial research.

The mask aligners supplied by SUSS MicroTec are based on proximity lithography.

Features & Benefits

  • Superior resolution as a result of diffraction-reducing optics
  • Process stability through the use of microlens optical systems

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

The lower the exposure gap from mask to wafer, the higher the resolution. In soft contact mode the wafer is brought into contact with the mask and is fixed onto the chuck with vacuum.

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

In hard contact mode the wafer is brought in direct contact with the mask, while positive nitrogen pressure is used to press the substrate against the mask. In hard contact mode a resolution in the 1 micron range is possible.

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

In this mode, a vacuum is drawn between mask and substrate during exposure. This results in a high resolution of < 0.8 µm.

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

The large gap optics (LGO) optics is optimized for thick resist processes with large exposure gaps and 3D lithography, offering a resolution down to 5μm. The high resolution optics (HR) is apt for contact and close proximity lithography with structures down to 3μm at 20μm exposure gap. For processes with high dose requirements on 150mm wafers the exceptionally high intensity of the W150 HR optics facilitates high throughput.

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

The diffraction reducing exposure optics is designed to compensate diffraction effects in both contact and proximity lithography. Instead of using a plane wave as in other proximity lithography tools it provides an angular spectrum of planar light waves to reduce diffraction effects. The selection of a proper angular spectrum improves structure resolution in the resist.

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

MO Exposure Optics® is a unique illumination optics specifically designed for SUSS mask aligners. It is based on micro-lens plates instead of macroscopic lens assemblies. A simple plug & play changeover allows for a quick and easy changeover between different angular settings including the functionality of both classical SUSS HR and LGO illumination optics.

The telecentric illumination which is provided by the MO Exposure Optics improves light uniformity and leads to a larger process window. In consequence, this causes yield enhancements. MO Exposure Optics also decouples the exposure light from the lamp source thus small misalignments of the lamp do not affect the light uniformity. A decoupled light source saves setup and maintenance time and guarantees uniform illumination conditions during the full life-time of the lamp.

Highlights

  • Excellent light uniformity over full exposure field
  • Stable light source
  • Customizable illumination by means of illumination filter plate exchange
  • "DUV-ready" process capabilities with fused silica micro optics
  • Special "down-sizing kits" for light compression to smaller wafer sizes

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

SUSS mask aligners are equipped with a WEC head system that allows reaching the parallelism between substrate and mask with a micrometric precision 

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Automated Mask Aligners

Semi-Automated Mask Aligners

Manual Mask Aligners

Auto Alignment is based on a motorized alignment stage. The COGNEX® based pattern recognition software automatically recognizes wafer target locations and controls the movement of the alignment stage. Coupled with SUSS MicroTec‘s DirectAlign® accuracies down to 0.25μm can be achieved. Auto Alignment enables highest repeatability of process results coupled with optimized throughput and minimum operator intervention.

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Aligner

熱によるRun-Out 補正

フォトマスクとウエハ間のRun-outは、 重ね合わせ精度の大幅な低下につながることがあります。SÜSS MicroTecの温度補正システムThermAlign®は、ウエハチャックの温度を一定に保つ一方で、マスク温度も安定させる効果を持っています。プロセス条件に合わせて温度を調整することで、Run-out を効果的に補正します。

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Automated Mask Aligner

ダークフィールドマスクを用いたアライメント

ラージクリアフィールドアライメントは、ダークフィールドマスクを用いる用途で使用されます。 非常に小さいクリアフィールドしかなく、ウエハ上のターゲットの位置が見つけにくい場合に、ラージクリアフィールドメソッドによって視野範囲からマスクを外します。 マスクによって視界が遮られなくなりますので、ウエハ上のターゲットを容易に確認できます。

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誤認識率の低減

SUSS MicroTec では、特に困難なプロセス条件下でのアライメントに、冗長性を基に著しく誤認識率を低減するエンハンス・ドアライメント機能をパッケージ提供しています。

アライメントマークが損傷した際には、代替位置の再定義が可能です。さらに、まず補助マスクで大まかなアライメントを行い、その後本来のマスクで正確なアライメントを行う、2段階の最終アライメント・プロセスを行うこともできます。

アドバンスドパッケージ、視界が制限される場合、ダークフィールドマスクなど、取り違えが起こりうるパターンを用いた複雑なプロセスには、エンハンス・ドアライメントの使用が適しています。

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リソグラフィプロセスのシミュレーション

リソグラフィプロセスをシミュレーションすることで、時間をかけて実験して試行錯誤することなくプロセスパラメータを最適に選択できます。このリソグラフィプロセス用多機能シミュレーションソフトウェア「Lab」は、SÜSS MicroTecがGenlSys社と共同販売しているもので、各プロセスをより効果的に管理するのに役立ちます。このソフトウェアには、デザインやプロセスの開発、検証、最適化のための、シミュレーションに必要なあらゆる機能が搭載されています。照明の形状、 マスクレイアウトの最適化からレジストプロセスまで、全プロセス行程を包括的にシミュレーションできます。最新式の3次元シミュレーション機能が搭載されていますので、一歩進んだ高度なモデル表示を行うこともできます。

MO Exposure OpticsとSÜSS製光学系のために特別に用意された光学系モデルを組み合わせることで、露光フィルタプレートのデザインをカスタマイズし、パターン形成精度を高めることができます。

ハイライト

  • マスクアライナによるリソグラフィプロセスの完全シミュレーション
  • 調整可能な照明パラメータ (コリメーション、分光組成)、SÜSS全光学系に対してカスタマイズ済み
  • 1、2、3次元の迅速かつ柔軟な可視化と定量的予測

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Manual Mask Aligner

顧客固有の照明形状とマスクレイアウト

マスクレイアウトと光源の組み合わせを最適化する(Source Mask Optimization)投影リソグラフィの手法により、照明の誤差、プロセスの副産物や回折によるパターン誤差を低減することが可能となっています。  顧客の特定の要求に対して、露光フィルタープレートとマスクパターンを一致させる選択(OPC=光近接効果補正)により、リソグラフィープロセスの機能性が飛躍的拡張しています。 マスクパターンや照明 パラメータなどのプロセスパラメータのモデリングは、シミュレーションプラットフォームで行います。シュミレーションプラットフォームは、実験にかかる労力や、照明やプロセスのエラーを抑えながら、特定の製造場面で設定されるべき露光条件、マスクパターンの選択を容易にします。 照明、マスクの最適化技術は、特別な光学系 MO Exposure Optics®とともに、マスクアライナリソグラフィのプロセス安定性の向上に大きく寄与します。

ハイライト

  • MO Exposure Opticsによる光源の安定化
  • 交換可能な露光フィルタプレートによる光源の最適化
  • 光近接効果補正 (OPC) によるマスク最適化

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Semi-Automated Mask Aligner

脆い基板や反った基板の搬送

製造プロセスのオートメーション化を行う上で、ウエハのハンドリングは重大な課題のひとつとなっています。例えばファウンドリのように様々な基板を大量に取り扱い、プロセスが高頻度で変更される製造環境では、ハンドリングシステムの要件も随時変わります。このような場合、自動化されたハンドリングの信頼性の高さが、スループットや歩留まりに直性影響してきます。SÜSSマスクアライナには、脆い基板、 湾曲した基板、反った基板など様々なタイプの基板に対応した、自在に交換可能な各種ハンドリングツーリングを用意しています。これらのツーリングを利用すれば、高度な製造プロセスを各ユーザーの仕様 に合わせて柔軟に構築できます。

薄ウエハのハンドリング
専用の真空チャックは、120 µmに満たない50 µmまでの厚さの超薄ウエハに対応しています。

反った ウエハのハンドリング
湾曲したウエハや反ったウエハは、アライメントと露光を行う前に、損傷しないように平らに伸ばされます。このツーリングには多くのパラメータが関わってくるため、最適なツーリングを得るには、それぞれの基板に応じたカスタマイズが必要になります。

エッジハンドリング 
専用のキャリアシステムがウエハを保護します。特にMEMSなどの両面パターンの保護に適しています。

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Downloads
MA100/150e Gen2 Datasheet 368kb
SUSS Product Portfolio 1371kb
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