扇出型封裝工藝下的3大光刻難題

隨著各種移動設備外觀尺寸的減小，對設備的移動性、連接性和數據處理能力等性能和功能要求越來越高，相應地也需要更先進的封裝技術解決方案來滿足終端設備的各種性能需求。

扇出型晶圓級封裝技術（FOWLP）是近幾年興起來的先進封裝工藝，作為一種成本效益較高的解決方案，預計未來幾年會被廣泛使用。這種工藝的優勢不僅在於封裝尺寸更小，也在於多種晶元類型的異構集成技術，包括緊密間距互連和無源元件的暫時可擴展製造工藝。

從光刻技術的角度來看，FOWLP工藝存在一些在性能和良率方面需要解決的問題，下面是光刻工藝遇到的一些問題以及如何用FOWLP實現2微米或更小再分布層（RDL）線寬的解決方案。

1、聚焦深度擴大

未來的高性能器件將採用2微米或更小的RDL線寬，而為了對這些較小線寬成像，光刻工藝窗口的聚焦深度必須夠大，才能讓晶元放置在重構晶圓上之後能夠適應高度的變化。但難點在於，如果增加曝光工具的數值孔徑（NA）對較小的線寬成像就會縮小聚焦深度。

目前有一種可行的解決方案是，將可調節的可變數值孔徑透鏡與獨特的晶圓映射方法相結合，逐個拍攝可以確定最佳聚焦位置。這樣一來就可以在最大聚焦深度下，實現亞2微米甚至是小於1.0微米線寬的高解析度性能需求。

下一代FOWLP工藝需要一個高縱橫比和大焦深的光刻系統才能滿足生產良率要求。

2、全晶圓映射

用於嵌入晶元的模塑料帶來的沉降差異會讓FOWLP晶圓產生不同高度。而為了保證重構FOWLP晶圓的生產效率和高產量，光刻系統需要確保能夠映射整個晶圓形貌，才能確定光刻過程中每次曝光的最佳聚焦位置從而不影響產量。

一個可提供完整晶圓形貌圖的光刻系統，能夠提高具有較小特徵尺寸FOWLP工藝的產量，在完整的晶圓形貌圖下，通過指定每個場的位置就可實現極其精確的逐次聚焦。

3、翹曲晶圓加工

FOWLP工藝中的另外一大難點是，光刻系統必須能有效處理晶圓翹曲問題。重構FOWLP晶圓在經過模製工序之後，可能會產生幾毫米的翹曲。如果光刻系統不能有效處理高度翹曲的晶圓，最終會影響到晶圓和最終器件的產量。

為了解決FOWLP工藝的高翹曲問題，光刻工具也必須能夠處理翹曲高達7mm的晶圓，這就需要考慮到整個影響到晶圓傳送系統、晶圓預對準器，尤其是晶圓卡盤的設計模式。

為了滿足特定的FOWLP晶圓要求，必須考慮到處理翹曲晶圓的能力，才能優化工藝窗口並最大化亞2微米RDL光刻的晶圓夾持平坦度。

在最新的FOWLP工藝下，相應的光刻技術系統仍然存在一些問題亟待解決。加大的鏡頭聚焦深度才能滿足未來2微米或更小的RDL線寬的性能需求，全晶圓映射系統需要實現精準聚焦，而在加工翹曲晶圓過程中光刻系統也必須有效處理晶圓翹曲問題。

如果接下來的光刻系統能解決這些問題，用FOWLP技術封裝的晶元產量會顯著提升，也會帶來終端設備的高效運行從而推動市場發展。

編譯：Sharon

文章來源：

https://www.3dincites.com/2018/03/advanced-packaging-trends-part-ii-solving-lithography-challenges/

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