PI在2026年SEMICON West上发布的六自由度磁浮平台。(图源:海外媒体)
已用于极紫外(EUV)光刻设备及其他系统的磁浮平台技术,正越来越多地被先进封装混合键合设备采用。随着芯片互连间距缩小,半导体后道工艺需要采用与前道制造相同的超精密控制技术。
德国精密运动控制公司PI近日在旧金山举行的2026年SEMICON West上展示了六自由度(6-DOF)磁浮平台。该设备利用磁力悬浮承载晶圆或半导体裸片的可动平台,即工件台。其设计用于控制前后、左右、上下三个方向的移动,以及绕各轴的旋转。
该设备面向裸片到晶圆(D2W)混合键合。D2W是将从晶圆上切割下来的单个芯片对准并键合到另一片晶圆上。该技术被认为可用于下一代高带宽存储器(HBM)堆叠。
“我们最初聚焦于D2W混合键合,因为它的技术要求更高,客户需求也最强,”PI磁浮创新技术负责人克利夫·乔利夫表示。“我们的目标是在约两年内将该技术集成到客户设备中。”他还补充称,晶圆到晶圆(W2W)混合键合的需求也预计将增加。
瑞士ETEL也在开发面向混合键合的磁浮运动平台HEXAMAG,计划于2027年下半年商业化。荷兰公司Prodrive正基于其磁浮平台驱动与控制技术,与Hanwha Semitech开发混合键合设备。Prodrive曾为阿斯麦光刻设备提供工件台控制器和电机驱动电源系统。在韩国,仁荷大学Joo Seung-hwan教授带领的研究团队等也在开发磁浮平台。
磁浮平台消除了导轨与平台之间的物理接触,从而减少摩擦、振动和磨损。在加工过程中,承载晶圆的平台沿固定导轨移动到所需工作位置。传统系统使用滚动金属球或圆柱滚子来移动平台,会产生由接触引起的振动和磨损颗粒。
磁浮系统利用磁力使平台悬浮并移动,无需物理接触。它依靠安装在平台上的永磁体与下方支撑基座中线圈之间的作用力。当电流通过线圈时,线圈会成为电磁铁。调节电流即可精确控制平台的位置和倾斜。
PI的磁浮平台利用磁力保持悬浮,在沿导轨移动时无物理接触。(图源:海外媒体)
阿斯麦采用磁浮技术精确控制光刻设备中的晶圆定位。光刻是光线穿过带有电路图案的掩膜版,或称光罩,在晶圆上形成图案的工艺。要在数纳米尺度形成图案,需要晶圆台与掩膜版的运动精确同步。
混合键合还需要精确控制芯片与晶圆键合时施加的力。与利用光线转移电路图案的光刻不同,混合键合涉及芯片与晶圆之间的物理接触。磁浮平台即使在施加键合力时也必须保持位置和倾斜。
PI在磁浮平台中集成传感器,以控制键合力。该系统可施加超过100牛顿(N)的力,大约相当于10千克物体产生的向下压力;它能够分辨毫牛顿(mN)级的力变化。该平台主行程范围为400毫米(mm),可从300毫米晶圆的一侧移动到另一侧。
“我们在整个行程范围内精确控制位置和角度,而不只是在特定工作点,”乔利夫表示。“通过将纳米级控制扩展到更大范围,我们同时实现了加工速度和精度。”他还补充称,集成PI专有传感器技术将有助于以更具成本效益的方式提升客户下一代设备的竞争力。
来源: 海外媒体
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