MA8 Gen5 Mask Aligner

Compact Aligner Platform for Research and Mid- to Large Scale Production

The MA8 Gen5 represents the latest generation of SUSS MicroTec’s semi-automated mask and bond aligner. The new platform introduces improved imprint processing features for standard, advanced and high-end processes.

The MA8 Gen5 offers an enhanced ergonomic and user-friendly design, cost efficiency and a reduced footprint, and is the perfect tool for use in research and mid- to large-scale production.

SUSS MicroTec’s MA8 Gen5 is setting a new benchmark in full-field lithography for MEMS & NEMS, 3D integration and compound semiconductor markets, especially for a large variety of imprint applications in the field of LED, MEMS/NEMS, micro-optics, augmented reality and opto-electronic sensors using the renowned SMILE technology. It is also able to handle processes such as bond alignment and fusion bonding.

Highlights

Enhanced SUSS leveling system

One tool covering nano to micro imprinting

Outstanding process results

User friendliness

Low cost of ownership

Small footprint and enhanced ergonomics

Ideal process results through precision

The high degree of automation of the MA8 Gen5 enables outstanding process results. Functions such as constant dose mode, an automated control unit for exposure time and auto-alignment all help optimize process parameters. Additionally, equipped with the high-grade MO Exposure Optics system, the MA8 Gen5 provides ideal exposure conditions and thus achieves top-class results. Sophisticated mechanical workings ensure high adjustment precision: the particular design of the top- and bottom-side microscope unit (TSA and BSA) eliminates long travel for the TSA microscope, as well as the disturbing vibrations. It supports several imprint processes for micro- and nanostructures. With only a little adjustment, it allows wafer-to-wafer alignment, as well as easy fusion bonding.

High operating comfort

Functions such as a highly intuitive recipe editor, sophisticated data logging and the ability to assign user rights simplify the user’s work and simultaneously minimize the need for operator intervention. The MA Gen5 platform also makes use of high-grade digital microscopes and cameras, which significantly simplify the alignment process thanks to enhanced image quality and an extended field of view on the monitor.

Work safety and environmental protection

The MA8 Gen5 is equipped with an energy-efficient LED light source and sophisticated exposure optics for all lithography processes. In addition, a dedicated UV-LED flood exposure unit is available for imprint applications. The UV-LED light source not only reduces operating and maintenance costs, but improves work safety and environmental protection as well. This eliminates the expensive and hazardous waste disposal of mercury lamps. The machine offers further security features, such as UV radiation protection, safety interlocks and trap protection, thus fulfilling strict safety requirements. Optionally, configuration with a mercury light source is possible as well.

Cost-effectiveness

With its compact design, the MA8 Gen5 offers a wide variety of processes despite a reduced footprint, which is a major factor in the attractive cost of ownership, saving costly cleanroom space. Maintenance effort is reduced by the accessibility of the operating elements and exchangeable parts, as well as use of the LED light source and the renowned SUSS MO Exposure Optics. In the event of an error or failure, the machine can be accessed by SUSS MicroTec service staff remotely, so that the issue can be resolved in a quick and cost-effective manner.

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

Available for:

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

Available for:

Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual 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

Available for:

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

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.

Highlights

  • 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 into direct contact with the mask, while positive nitrogen pressure is used to press the substrate against the mask. A resolution in the 1 micron range is possible in hard contact mode.

Available for:

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

Diffraction-reducing exposure optics are designed to compensate for 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 system specifically designed for SUSS mask aligners. It is based on microlens plates instead of macroscopic lens assemblies. A simple plug and play changeover allows a quick and easy changeover between different angular settings, including the functionality of both classical SUSS HR (High Resolution) and LGO (Large-Gap Optics) illumination optics.
The telecentric illumination provided by MO Exposure Optics improves light uniformity and leads to a larger process window. Yield enhancements are produced as a result. MO Exposure Optics also decouples the exposure light from the lamp source, so small misalignments of the lamp do not affect light uniformity. A decoupled light source saves setup and maintenance time and guarantees uniform illumination conditions during the entire lifetime of the lamp.

Highlights

  • Excellent light uniformity over full exposure field
  • Stable light source
  • Customizable illumination by means of illumination filter plate exchange
  • “Deep-UV-ready” process capabilities with fused silica micro-optics
  • Special “downsizing kits” for light compression to smaller wafer sizes

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

The MA8 Gen5 mask aligner is equipped with the SUSS Leveling System that allows reaching the parallelism between substrate and mask with a micrometric precision.

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Semi-Automated Mask Aligner

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®, accuracy to 0.25 μm (0.5 µm for production tools) 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

未来の光源

SUSS MicroTecの新しいランプハウスコンセプトは特に高い効率性を特長としています。UV LED光源は、従来の水銀灯寿命の数倍に達する寿命を実現しています。また、ウォームアップ時間とクールダウン時間は必要ありません。LEDは露光実施時にのみオンになります。これらの要素は従来製品と比較して、非常に低いエネルギー消費量に貢献します。その上、水銀灯の特殊ごみの処分は必要ありません。

SUSS LEDランプハウスは最新技術を採用しており、環境配慮とエネルギー効率性の各点から高まり続ける要求に応えます。 

経済性

LEDランプハウスの使用は特にマスクアライナの稼働費用に明確な影響を与えます。そのLEDの寿命は従来のランプの数倍の寿命を備えているため、これまでのランプ交換で生じていた費用を抑えられます。不稼働時間、新しいランプの調達、古い機材のアライメントと処分は過去のものになります。

保証されたプロセス柔軟性

LED光源は従来の水銀灯と比較してよりエネルギー効率に優れているだけでなく、より柔軟に使用できます。UV LEDランプハウスは一般的に水銀灯と同様のスペクトル領域をカバーできます。水銀灯との違いは、UV LEDの場合、特定の波長をオンオフできることにあります。そのため、ランプハウス外で光をフィルタする必要はありません。波長の制御は、フィルタ変更や新たな校正を伴わない特殊なプロセス要求に対応する、プログラムされたレシピを通じて行われます。

LEDランプハウスは、SUSS MicroTecの特殊光学系MO Exposure Optics との相互作用により、プロセス形成で最高の柔軟性を支援します。  

安全性

LEDランプハウスを使用した作業は安全なだけでなく、環境に優しく、健康の保護、労働保護、環境保護の各点からさらに優れたソリューションを提供します。 

メリット一覧

  • エネルギー消費量の低減
  •  より長寿命
  •  ランプ交換による不稼働時間、再アライメントの必要がない
  •  特殊ごみの処分の必要がない
  •  簡素化により保守の手間を低減

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

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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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

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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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Imprint lithography represents a cost-effective and highly reliable means of transferring three-dimensional nano- or micro-scale patterns onto a wide variety of substrates.

For the imprint, a stamp is brought into contact with a photosensitive material on the substrate. The photoresist fills out the three-dimensional pattern of the stamp and then solidifies under UV light. Parameters such as pattern topography, structure resolution and aspect ratio have a considerable influence on the process quality.
Thanks to its compatibility with well-established semiconductor processes, imprint lithography plays a key role in the development and production of devices in the field of LED, MEMS/NEMS, micro-optics, augmented reality and opto-electronic sensors using the renowned SMILE technology.

SUSS MicroTec solutions for imprint lithography are based on manual mask aligner platforms and support a wide range of materials and substrate with sizes up to 200 mm. Furthermore, SUSS platforms provide the capability to align and level stamps to substrates, as required by many imprint applications. Imprint equipment can also be retrofitted to SUSS mask aligners which are already in the field.

マイクロ/ナノインプリント

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Semi-Automated Mask Aligner

Stamps for Nano- and Micro-Imprint Processes

SUSS MicroTec’s UV-SFT8 stamp fabrication tool represents a table-top solution for manufacturing high-quality composite working stamps for imprinting, accompanied by a UV-LED unit. The stamps are used for a wide variety of imprint applications in the field of LED, MEMS/NEMS, micro-optics, augmented reality and opto-electronic sensors.

The traditional method of stamp production is based on thermal curing. This method can require curing times of up to several hours. In order to accelerate the production process and increase throughput, new stamping materials have been developed which can be cured using UV light. With this new procedure, it is possible to reduce the manufacturing time of the stamps to only a few minutes.

With its high UV-light uniformity of ± 2.5 %, the system yields homogeneously cured stamps, and in turn high structure fidelity. The tool offers great flexibility due to its compatibility with a wide variety of UV curable stamp materials, which allows integration into various applications from R&D to HVM.

An optional system for puddle dispense is available for the radially symmetrical propagation of the stamp material. In addition, the dispensing system allows the application of a controllable amount, saving material and reducing waste. The tool is field upgradable from conventional thermal systems to UV-LED.

Highlights

  • Reduction in curing time
  • Usage of proven UV-LED exposure technique
  • Compatibility with a wide variety of UV curable stamp materials
  • Field upgradable from traditional thermal systems to UV-LED
  • Optional system for puddle dispense

Available for:

Semi-Automated Mask Aligner

Data Sheet

UV硬化樹脂を接着層に用いるウェハ同士の接合

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Semi-Automated Mask Aligner

ボンディング (接合)向け プロセス

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Semi-Automated Mask Aligner

フュージョン接合は、二枚のウエハを接触させることで自発的な接合に進むことを利用した貼り合せ方法です。同様にシリコンダイレクト接合も、ウェットケミカルまたはプラズマ活性化処理された誘電層有りまたは無しの二枚のウエハを室温で貼り合せる方法です。

Available for:

Automated Bonder

Semi-Automated Bonder

Semi-Automated Bond Aligner

Semi-Automated Mask and Bond Aligner

Downloads
MA8 Gen 5 Datasheet 306kb
SUSS Product Portfolio 2421kb
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