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» 2024年02月06日 14時30分 公開

線幅サブミクロンも視野に パッケージ向け露光装置でウシオとAppliedが協業大型化と微細配線の要求に応える(1/2 ページ)

ウシオ電機とApplied Materialsは2023年12月、戦略的パートナーシップの締結を発表した。両社が「DLT(Digital Lithography Technology)」と呼ぶ、半導体パッケージ基板向けの新しいダイレクト露光装置を早期に市場に投入し、大型化や配線の微細化など半導体パッケージ基板への要求に応えることを目指す。

[村尾麻悠子EE Times Japan]

 ウシオ電機とApplied Materials(以下、Applied)は2023年12月、戦略的パートナーシップの締結を発表した。先端の半導体パッケージ基板で要求が高まる基板配線の微細化を実現すべく、新しいダイレクト露光装置「DLT(Digital Lithography Technology)」の早期市場投入を目指す。

 半導体製造プロセスの微細化が困難かつ高コストになる中、機能が異なる複数のチップを1パッケージに統合/積層するヘテロジニアスインテグレーション(HI:Heterogenious Integration)によって、半導体の高性能化、高機能化を進める動きが活発になっている。HIでより多くのチップを統合するために、より微細な配線や優れた電気特性を実現した大型パッケージ基板が求められるようになっている。

HIに進む背景 チップレット集積のような、機能が異なる複数のチップを1パッケージに統合するヘテロジニアスインテグレーション(HI:Heterogenious Integration)では、大型のパッケージ基板や、ガラスのような新しい材料を用いたパッケージ基板が求められるようになっている[クリックで拡大] 出所:Applied Materials/ウシオ電機
パッケージ基板向けリソグラフィ技術のロードマップ パッケージ基板向けリソグラフィ技術のロードマップ[クリックで拡大] 出所:Applied Materials/ウシオ電機

サブミクロンの線幅まで視野に入れた「DLT」

 ウシオ電機とAppliedが早期投入を目指すDLTは、こうした先進パッケージ基板の要求に応えるためのダイレクト露光装置だ。通常の露光装置は、金属の配線パターンを焼き付けたガラスマスク(フォトマスク)を使用してパターニングを行う。一方、ダイレクト露光装置は、CADで設計したパターンデータを、ガラスマスクを使わず基板に直接転写する。マスクを作る必要がないので低コストなことに加え、CADデータを変えるだけでパターンを変更できるという利点もある。

 DLTでは、光源から出力されたレーザーをミラーに当てて反射させ、DMD(Digital Micromirror Device/アレイ上に小さなミラーが敷き詰められているデバイス)をコンピュータで制御して回路パターンを描画する。DMDのミラー1個1個の角度をコンピュータで精密に制御することで、微細な基板配線の描画が可能になる。「DLTの“Digital”は、CADの“デジタル”データを用いるダイレクト露光や、DMDの精密な“デジタル”制御を指している」(アプライド マテリアルズ ジャパン)

「DLT」の動作原理 「DLT」の動作原理[クリックで拡大] 出所:Applied Materials/ウシオ電機

 DLTの特徴は、1μmのL/S(ライン/スペース)や3μmのパッドサイズといった、微細な基板配線をパターニングできるようになることだ。

 DLTのロードマップでは、L/Sが2μmから1μm、サブミクロンまで視野に入っている。「(多層配線の)先進パッケージ基板では、特にロジックに接続する上部基板の配線幅が非常に狭くなっている。半導体業界全体で2μmや1μmのL/Sを目指す中、それほど微細な配線を正確に描画できる露光装置はまだ存在していない。ウシオ電機とAppliedの協業により、そうした装置(DLT)を提供できるようになる」(アプライド マテリアルズ ジャパン)

 DLTは、位置合わせを補正する機能も備えている。樹脂やガラスでできているパッケージ基板は、反りやうねりが大きくなる傾向がある。従来のガラスマスクでは、こうしたうねりにより露光のフォーカスがずれてしまうことがある。DLTは、デジタル制御によって、こうしたずれを調整し、正しい位置にパターニングすることが可能だ。

 大型パッケージ基板のパターニングでも優位性を発揮する。大面積のパッケージ基板を露光する場合、複数のガラスマスクを作成し、それらをつないで露光するスティッチングが用いられる。ただ、スティッチングでは、マスク同士のつなぎ目でずれが生じることが課題になっている。「L/Sが2μm/2μmレベルになってくると、スティッチング時のずれを許容できなくなってくる」(アプライド マテリアルズ ジャパン)。これに対し、DLTは「“座標”を指定して描画する」イメージなので、微細な基板配線でもずれがほとんど生じない。

DLTの補正機能 DLTの特長。微細な線幅を描画できるだけでなく、基板のうねりに対する補正機能を備えている、スティッチングのずれを懸念する必要がない、といった利点がある[クリックで拡大] 出所:Applied Materials/ウシオ電機
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