扇出型封装工艺下的3大光刻难题

随着各种移动设备外观尺寸的减小，对设备的移动性、连接性和数据处理能力等性能和功能要求越来越高，相应地也需要更先进的封装技术解决方案来满足终端设备的各种性能需求。

扇出型晶圆级封装技术（FOWLP）是近几年兴起来的先进封装工艺，作为一种成本效益较高的解决方案，预计未来几年会被广泛使用。这种工艺的优势不仅在于封装尺寸更小，也在于多种芯片类型的异构集成技术，包括紧密间距互连和无源元件的暂时可扩展制造工艺。

从光刻技术的角度来看，FOWLP工艺存在一些在性能和良率方面需要解决的问题，下面是光刻工艺遇到的一些问题以及如何用FOWLP实现2微米或更小再分布层（RDL）线宽的解决方案。

1、聚焦深度扩大

未来的高性能器件将采用2微米或更小的RDL线宽，而为了对这些较小线宽成像，光刻工艺窗口的聚焦深度必须够大，才能让芯片放置在重构晶圆上之后能够适应高度的变化。但难点在于，如果增加曝光工具的数值孔径（NA）对较小的线宽成像就会缩小聚焦深度。

目前有一种可行的解决方案是，将可调节的可变数值孔径透镜与独特的晶圆映射方法相结合，逐个拍摄可以确定最佳聚焦位置。这样一来就可以在最大聚焦深度下，实现亚2微米甚至是小于1.0微米线宽的高分辨率性能需求。

下一代FOWLP工艺需要一个高纵横比和大焦深的光刻系统才能满足生产良率要求。

2、全晶圆映射

用于嵌入芯片的模塑料带来的沉降差异会让FOWLP晶圆产生不同高度。而为了保证重构FOWLP晶圆的生产效率和高产量，光刻系统需要确保能够映射整个晶圆形貌，才能确定光刻过程中每次曝光的最佳聚焦位置从而不影响产量。

一个可提供完整晶圆形貌图的光刻系统，能够提高具有较小特征尺寸FOWLP工艺的产量，在完整的晶圆形貌图下，通过指定每个场的位置就可实现极其精确的逐次聚焦。

3、翘曲晶圆加工

FOWLP工艺中的另外一大难点是，光刻系统必须能有效处理晶圆翘曲问题。重构FOWLP晶圆在经过模制工序之后，可能会产生几毫米的翘曲。如果光刻系统不能有效处理高度翘曲的晶圆，最终会影响到晶圆和最终器件的产量。

为了解决FOWLP工艺的高翘曲问题，光刻工具也必须能够处理翘曲高达7mm的晶圆，这就需要考虑到整个影响到晶圆传送系统、晶圆预对准器，尤其是晶圆卡盘的设计模式。

为了满足特定的FOWLP晶圆要求，必须考虑到处理翘曲晶圆的能力，才能优化工艺窗口并最大化亚2微米RDL光刻的晶圆夹持平坦度。

在最新的FOWLP工艺下，相应的光刻技术系统仍然存在一些问题亟待解决。加大的镜头聚焦深度才能满足未来2微米或更小的RDL线宽的性能需求，全晶圆映射系统需要实现精准聚焦，而在加工翘曲晶圆过程中光刻系统也必须有效处理晶圆翘曲问题。

如果接下来的光刻系统能解决这些问题，用FOWLP技术封装的芯片产量会显著提升，也会带来终端设备的高效运行从而推动市场发展。

编译：Sharon

文章来源：

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

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