无掩模光刻突破：EVG双波长激光系统突破5倍速量产瓶颈

2025-05-28

奥地利EVG公司近日研发出新一代无掩模数字光刻系统，其处理速度达此前系统的五倍，可满足大批量人工智能芯片组组装需求。这款名为Lithoscale XT的无掩模曝光(MLE)系统支持芯片组与高带宽内存等异构集成应用，既无需昂贵的掩模板，又突破了掩模版尺寸的限制。

然而数字直写激光系统在光刻领域始终存在速度瓶颈，限制了其在大规模生产中的应用。此次突破性的高速处理能力源于双工位设计——该系统配备多达六个曝光单元，采用双波长直写激光光源将图案刻录至光刻胶层。

该技术适用于多芯片图案化、AI及高性能计算(HPC)器件的扇出式晶圆级封装(FoWLP)、面板级封装、MEMS器件、先进成像传感器，以及面向安防与汽车应用的芯片溯源等领域。

将不同晶粒异构集成至单一封装体，不仅显著提升了封装复杂度，更催生出多样化的封装方案选择。这种趋势正推动着后端光刻技术对更高设计灵活性的需求——要求能同时兼容晶粒级与晶圆级设计方案。

在多芯片解决方案中，精准的晶圆重构技术是整合不同晶圆厂或产线晶粒的关键参数。面对塑封封装导致的芯片位移与偏移误差，步进式光刻机等掩模曝光系统往往难以应对。

此外，静态曝光系统的掩模版尺寸与光学结构限制了曝光区域。这在大型中介层制造中尤为突出：当拼接缝和/或曝光场重叠区域出现失配时，可能影响重布线层(RDL)的电气性能。

对于英伟达Blackwell/Rubin等AI GPU及5G/HPC芯片组封装这类复杂设计，生成超越现有掩模版尺寸的均质中介层图案至关重要。

软硬件升级实现了实时数据同步曝光，通过多达六个曝光头并行作业，可在300mm晶圆或300×300mm面板基板上达成高分辨率与高产能。双波长激光源同时支持薄厚光刻胶（<1微米至>100微米）、化学放大胶、正负胶、介质材料及高深宽比图形化。

该系统分辨率达2微米线宽/间距，实现无拼接全晶圆图形化，不受曝光场或芯片尺寸限制。不同掩模版布局可自由切换，规避了传统多掩模组的高成本问题。

实时数据补偿技术能校正翘曲晶圆的形变与芯片偏移，在保证产能的同时提升芯片定位精度与图形化良率，完美支持多芯片图形化需求。该技术还用于动态芯片标识生成——即时创建每片晶圆的唯一芯片ID，符合SEMI E142/T23等面向安防与汽车市场的芯片追溯标准。

"异构集成的普及与发展对后端光刻提出了更严苛的性能要求，步进光刻机等传统掩模方案已无法完全满足，"EVG技术探索与光学总监Bernhard Thallner博士指出，"尽管MLE技术优势显而易见，但产能瓶颈始终阻碍其量产应用。新一代MLE平台凭借卓越的通用性、分辨率与产能组合，不仅能满足先进封装的独特图形化需求，更将惠及众多应用领域。"

除AI芯片组封装外，数字光刻技术还应用于图像传感器制造。面对复杂几何结构与多功能光学材料的挑战，该技术凭借高分辨率及优化的侧壁轮廓性能，成功解决了步进式光刻技术在复杂形状/高深宽比结构上的局限。