MA/BA Gen4 Pro Series Mask & Bond Aligner

適用於工業化研究及生產的高功能光罩及接合對準器

第 4 代專業級 MA/BA 系列係為 SUSS MicroTecs 旗下半自動式光罩對準曝光機之多方位裝置平臺,並提供包羅萬象的運用潛力。此對準器適用於 150 及 200 mm 以下的基板尺寸。由於工具及選項與可設定的工藝參數為數眾多,因此可在研發與生產過程中極致靈活地變化運用。第 4 代專業級 MA/BA 的設計已臻成熟且擁有最現代的技術,實屬在開發未來科技時最理想的利器。是以在微電機系統、先進封裝、3D 整合製程及複合半導體等領域不遑多讓地立下新的標竿。

亮點

對準精度及解析度高 

多種製程樣態

最大程度的工藝控制

SUSS MicroTec Mask Aligner MA/BA Gen4 Pro Series

第 4 代專業級 MA/BA 系列可簡便地與生產環境整合,且與 SÜSS MicroTecs 自動化機組相容。如此即可簡便地將製程由開發轉移至生產製造。此系列本身最吸引人的特性在於周全考慮的功能性(工業標準),且此等功能同時具有高度的自動化程度。藉由自動識別結構及自動校準技術即可坐擁高產量及低廢品率。

第 4 代專業級 MA/BA 系列光學及曝光系統的品質優良並運用最現代的校準方法,實為一件劃時代新取向的無價利器。其亦支援各式微米及奈米結構的壓印方法。同樣僅需支出些微的換裝費用,即可利用本系統高度精準地將晶圓對準晶圓、簡便地施行熔融接合以及將基板表面電漿處理準備就緒。 

在單使用在對準器件晶圓同一面的結構  (例如:重佈線製程、微凸塊或相類似的結構)的壓印技術方面,光罩的位置標記透過頂部調整對準晶圓上的位置標記。依基板的特性,使用晶圓上儲存的位置資料或透過 SUSS MicroTec DirectAlign™ 產出的兩個現場圖片來做調整。

特色與優點

  • 光罩對準器中精準度之最
  • 清晰和強大的圖像識別,即使對比不明顯

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

如 MEMS、晶圓級封裝以及 3D 整合技術的應用,例如:中介層板上進行垂直穿孔 (TSV) 需要對準晶圓正面結構並將之轉印至背面。這類的調整更常使用光學的背面調整技術。內建的照相機系統能偵測光罩結構及晶圓背面結構,並將之互相對準。由於放置晶圓後會遮住光罩目標,因此其位置必須預先確定並儲存下來。此微整個對準系統特殊之處。

特色與優點

  • 透過 SUSS 光罩對準機的高機械精度與穩定性達成無與倫比的精確度

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

提高對準精度

由於對準精度的高要求,使得自動對準系統的功能性標準顯著提升。SUSS MicroTecs DirectAlign® 直接對準機圖像識別軟體的附加功能,摒棄了將圖像儲存在圖像儲存系統中的處理方法,改為使用實際圖像。圖像識別是採用業界標準的 PatMax 並達成優異的成果。。因此使用 DirectAlign® 直接對準機正面對準 SUSS 光罩對準機可達成 0,5 µm 的精準度。

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Automated Mask Aligners

Semi-Automated Mask Aligners

Operator-assisted systems maintain a high degree of process control and reliability in combination with the advantages of manual wafer handling.

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Semi-Automated Mask Aligner

先將需轉印圖像的光罩對準並置於非常接近晶圓的位置( 即所謂「近接式微影 - "Proximity Lithography"」)。曝光時光罩圖像的陰影部分就會轉印至晶圓上。光罩與晶元間的確切距離以及光線亮度會影響曝光結果的品質。

因其安裝便捷的特性,被視為是3µm以上微結構製程中最經濟的技術。若使用接觸式曝光,線寬解析度可達次微米等級。一般使用於晶圓級晶片尺寸封裝、覆晶封裝、凸塊、微機電系統(MEMS), LED 以及功率裝置。本系統不但適用於大量生產,亦適用於產業研發的領域。

SUSS MicroTec 的光罩對準機使用近接式微影技術。

特色與優點

  • 高解析度、低光折射
  • 使用微透鏡,低異常

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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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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

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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 Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

Operator-assisted systems maintain a high degree of process control and reliability in combination with the advantages of manual wafer handling.

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Semi-Automated Mask Aligner

The mask aligner optionally offers an automatic filter exchange unit for up to four filters that are selected via process recipe. This removes the risk of operator errors and thus improves yield and effective throughput.

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

微影製程模擬

微影製程模擬無須使用嘗試錯誤法 (Trial-and-Error-Method) 即可找出最佳製程參數。由 SUSS MicroTec 與製造商 GenISys 共同合作針對微影製程"實驗室"所研發的多功能微影製程模擬軟體主要允許使用者能夠更確實地控制製程。該軟體提供設計及研發,以及校驗與最佳化所須的所有模擬功能。同時涵蓋從光線調整、光罩結構改良到光阻劑處理的所有製程步驟。此外,使用先進的 3D 模擬功能顯示模型。

MO Exposure Optics 輔以特別為 SUSS 光學鏡頭模型所設計的光學鏡片,可進行濾光基板設計的最佳化,並可因此提高圖像的精準度。

特色

  • 完整模擬光罩對準機的微影製程
  • 可調整式光線參數 (準直、光譜成分),針對所有 SÜSS 光學鏡頭所設計
  • 快速、靈活的呈現方式,並可以不同空間度量呈現 ( 1-、2- 和 3-D)

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

Manual Mask Aligner

可調整曝光和光罩

藉由最佳化光罩和光源 (源於微影技術) 可減少肇因於像差、製程本身以及繞射的成像瑕疵。可調整的濾光基板和光罩結構 (OPC) 使客戶可依其需求強化微影製程的功能性。
模擬平台主要用於建立製程參數如: 光罩結構和曝光參數。如此便可在減少實驗耗費的前提下完成各個生產階段曝光和光罩結構的設定,同時減少像差和製程瑕疵。
來源光罩最佳化與特殊光學 MO Exposure Optics® 光學曝光系統對於改善光罩對準機的光刻穩定性具有決定性的影響

產品各色

  • 使用 MO Exposure Optics 光學曝光系統提供更穩定的光源
  • 透過可更換濾光基板進行光源最佳化
  • 使用光學近接干擾修正 (OPC) 最佳化光罩

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Automated Mask Aligner

Semi-Automated Mask Aligner

未來光源

SUSS MicroTec的新燈具外殼理念尤其通過其效率令人信服:一個UV-LED光源的使用壽命達到傳統汞燈使用壽命的數倍。此外,無需加熱和冷卻階段——僅在進行曝光時,才接通LED。這些因素大大有助於造成較低能量消耗。而且免除了對汞蒸氣燈特殊廢物的昂貴處理。
因為所採用的技術SUSS LED燈具外殼非常出色,能滿足在環境和能源效率方面不斷增長的需求。 

成本效益

特別值得注意的是採用LED燈具外殼對掩模對準器運行成本的影響。LED的使用壽命超過了傳統燈的許多倍,從而減少了原先必要的燈管更換所產生的費用。停機時間、新燈管購買、調整或廢舊材料處理都已成了過去的事。

擔保的工藝靈活性

LED光源不僅比傳統汞汽燈節能,而且在使用中還更加靈活。使用UV-LED燈具外殼通常可涵蓋與汞蒸氣燈相同的光譜區域。不同的是,對於UV-LED而言,有可能打開和關閉某些波長。這免除了在燈具外殼之外對光進行光學過濾的需要。可通過某些程式化方法調控波長,這些方法可在無過濾器更換或重新校準的情況下滿足特定工藝要求。 
與SUSS MicroTec的特殊光學系統——MO曝光光學系統的結合使用有助於LED燈具外殼工藝設計實現最大靈活性。

安全

在工作中使用LED燈具外殼既安全又有利於環境,在健康保護、勞動保護及環境保護等方面是一個顯著改善了的解決方案。

優點

  • 降低能耗
  • 提高使用壽命
  • 在安裝燈具時無需停機和重新調整
  • 無需特殊廢物處理
  • 降低的複雜性造成低維護成本

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Semi-Automated Mask Aligner

壓印光刻技術為一種具成本優勢且高度可靠的製程方法,可應用在各式各樣的基板上建立奈米至微米範疇的三度立體圖形結構。
當執行壓印光刻製程時,將模板壓印在事先塗佈好光阻劑(感光材料)的基板上使光阻劑能填入模版的三度立體結構,接著透過紫外線曝光將光阻劑固化成型,完成壓印光刻製作。在壓印光刻製程中, 諸如三度立體圖形結構分佈,圖形線寬解析及圖形結構深寬比等都是製程品質控制的重要因素。 

由於壓印光刻技術與傳統半導體產業的製程相容,因此在諸如DFB lasers、HB LEDs、晶圓級封裝相機模組及MEMS等元件產品開發及生產扮演關鍵的角色。
SUSS MicroTec 的壓印光刻技術解決方案是以手動式Mask Aligner曝光機產品,支援廣泛的感光材料種類應用,最大基板尺寸可支援到 200 mm 。並且, Mask Aligner曝光機產品具有”模板與基板圖形對位”與”模板與基板平行度校正”的功能支援壓印光刻應用的製程需求。

模板與基板共型壓印光刻(SCIL,substrat conformal imprint lithography)製程特別是應用在製程要求度高的壓印製程。SCIL所使用的壓印模板結合了”軟式立體圖形結構模板”與”玻璃載板”, 進而達到壓印模板與光阻表面貼合均勻,且精準的立體圖形結構壓印。
相較直接壓力壓印的方式, SCIL壓印乃透過毛細作用力進行,可以避免壓印接觸時所造成的圖形結構改變。此外,連續性接觸的壓印程序能有效避免模板與光阻貼合不良(空隙生成)的情況,藉以達到產品高良率與生產力的提升。
得利於卓越的圖形結構壓印複製及製程均勻性,模板與基板共型壓印光刻(SCIL)技術可滿足各種採用高端蝕刻光罩的製程,非常適用於生產光學元件,微機電系統元件/奈米微機電系統元件以及HB-LED 與VCELS (垂直共振腔面射型雷射)。
模板與基板共型壓印光刻(SCIL)技術係與 Philips Research 共同合作研發。

優勢

  • 最大壓印面積可達200 mm晶圓
  • 高解析度(小於 70 nm)
  • 高對準精度(± 1 µm)
  • 壓印模板的耐用性長

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Semi-Automated Mask Aligner

針對圖形結構在微米至奈米級範圍的壓印光刻製程應用,SUSS MicroTec 提供SMILE (SUSS MicroTec imprint lithography equipment)壓印技術作為解決方案。
因應不同的圖形壓印解析度需求, 分別提供兩種製程技術如下:
欲成像微米級圖型結構時,採用的是在基板中央區域塗覆感光聚合材料的方式,藉由感光聚合材料在基板中間區域均勻向外擴散至基板邊緣處, 充分的填滿模板的立體圖形結構完成壓印製程。藉由封閉式回饋迴路機制設計, 壓印製程間隙可以透過主動式的精準控制,使其在壓印後殘餘的感光劇和材料厚度能有效控制並具備高度的製程可靠性。
欲成像奈米級圖型結構時,採用的是具彈性(屈撓性)的模板,先將模板的中央區域與塗覆感光聚合物材料的基板中央區域接觸,然後逐步均勻的將接觸面由中央區域擴散到基板的邊區域完成壓印製程。
利用此方法可極為精準地呈像微米級及奈米級圖型結構,高度涵蓋了各種製程應用的可能性,並具備卓越的製程靈活度。SMILE 壓印技術可被應用在諸如MEMS微機電元件生產及晶圓級光學鏡頭模組封裝等。

優勢

  • 精準控制感光聚合材料膠層的厚度及均勻度
  • 可在晶圓製作雙面結構
  • 高對位準精度(± 1 µm)
  • 堆疊以及紫外線接合晶圓與光學透鏡
  • 採以邊緣接觸方式或運用緩衝晶圓設計以避免與晶圓上的元件區域直接接觸
  • 可支援操作翹曲晶圓

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利用紫外線奈米壓印光刻技術(UV-NIL,UV nano imprint lithography),SÜSS MicroTec 提供卓越的壓印製程,能精確地壓印圖型結構在基板上, 圖形最大的解析度可達到線寬在 50 nm 的設計結構。結構的呈像須透過石英玻璃製的模板,該模板會與基板上已塗佈的UV感光光阻劑接觸並且壓印。透過曝光機機台設定,可以精準的控制壓印光刻製程所需的壓印力、基板與模板間隙及曝光成型時間。
SUSS MicroTec 旗下的三種壓印製程中, UV-NIL方法提供最高的圖形解析度,且由於其製程操作的便利性,固其非常能符合在製程研發階段的需求。

優勢

  • 圖形線寬解析度可達 < 50 nm
  • 透過製程配方編輯器控制製程參數
  • 操作簡易
  • 壓印後, 基板上殘餘光阻厚度控制具有極高的一致性

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Manual Mask Aligner

Wafer preparation for fusion bonding processes is a frequent plasma treatment application using the SELECT plasma tool from SUSS MicroTec. Pre-treatment ensures superior bond quality and at the same a high bond yield. In wet chemical and/or plasma processes, organic and particle contamination is removed, while the bonding surface is also rendered reactive, thus allowing stronger bonds to be achieved. Following these pre-treatment steps, post-bonding annealing can take place at temperatures far below 450 °C, This ensures the CMOS compatibility of the bonding process.

Highlights

  • Minimal thermal stress on wafers and components
  • Superior bonding forces
  • Reduced temperatures provide greater flexibility in the choice of materials

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傳統電漿處理技術通常需要完整處理晶圓表面,這在某些情況下會影響相關微部件或者電子元件的功能。由 SUSS MicroTec 和 Fraunhofer Institut IST 研究所聯合研發的選擇性局部電漿處理技術,可選擇性的活化晶圓上微米小的區域並為它們提供官能層。它為部件的設計和製造提供了全新可能,特別是在微機電系 統(MEMS)應用方面,如微流體通道、生物晶片製造或者部件封裝。

選擇性局部電漿處理為有凹凸圖形和無凹凸圖形的晶圓提供了不同的方法。 對於有凹凸圖形的晶圓,電漿活化若非應用在凹處,則僅用在凸處,但在無凹凸圖形的基板上,應使用需要進行選擇性處理的第二種方法。

特色與優點

  • 保護敏感部件
  • 透過用選擇性活化替代額外的光罩步驟,節約成本

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MA/BA Gen4 Pro Series Brochure 836kb
SUSS Product Portfolio 990kb
SELECT Brochure 339kb
Imprint Lithography 2173kb
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