海德汉ETEL推出METIS HP，瞄准亚50nm先进封装

如果你有一部手机，它的芯片很可能在某个环节经过 HEIDENHAIN（海德汉）的产品。HEIDENHAIN U.S. 总裁兼 CEO David Doyle 表示：“我们喜欢说，市面上每一部手机都见过 HEIDENHAIN 的产品。”HEIDENHAIN U.S. 代表德国 HEIDENHAIN Corporate Group 在美国、加拿大和墨西哥开展业务。Doyle 称，业内几乎所有检测与计量系统都采用 HEIDENHAIN 的某类技术，要么位于传感器层面，要么作为完整的晶圆台（wafer stage）。

他说，变化在于这项技术的去向。“我们开始看到，前道技术正在向与先进封装相关的后道转移，”Doyle 说，“后道需要越来越小的尺寸。虽然还达不到前道水平，但在运动控制方面，对精度和准确度的要求又提高了一层。”随着 chiplet（芯粒）和异构集成（heterogeneous integration）逐步落地，封装领域正朝着运动控制亚 50 nm 精度发展，“而实际上我们已经做到了。”

METIS HP 首次亮相

展会上的例证是集团旗下瑞士运动系统公司 ETEL 的 METIS HP。这是一款全气浮 XY 平台，面向 step-and-scan（步进扫描）应用，例如直接激光写入（direct laser writing）和高分辨率光学检测。它支持最大 600 mm x 600 mm 的面板。其轴内集成了 HEIDENHAIN 多自由度（multi-degree-of-freedom，mDoF）编码器，可测量沿轴的位置以及旋转，从而为控制器提供远超传统线性光栅（linear scale）的信息（图1）。

图1：ETEL METIS HP 将运动系统、电机、主动振动隔离和运动控制集成在一个平台中。（来源：HEIDENHAIN/ETEL）

其他特性包括无铁芯、水冷直线电机，用于将热量排出系统（Doyle 指出：“热量就像在半导体器件本身中一样，是性能和可靠性的敌人”）；以及一个与运动部件隔离、靠近晶圆的计量框架，以便更干净地读取基板的实际位置。据 ETEL 介绍，该平台在映射后可在整个 XY 行程内提供 ±150 nm 精度，在速度高达 1 m/s、加速度高达 20 m/s² 时动态直线度（dynamic straightness）为 ±150 nm。Doyle 给出的精度为 50 nm。

动态直线度对扫描应用至关重要。“假设你想沿切割道（scribe lane）向下观察，或者想用激光烧蚀型系统进行分离，”他说，“这种直线度对该应用来说会是一个关键参数。”

Doyle 与这个平台有着个人渊源。他曾在 Nanometrics 参与最初的 METIS 架构，该架构大约于 2008 年推出。“近 20 年后，整体架构仍然相似，我们把过去约 15 年的所有创新拿来，构建出具备这些能力的系统，”他说。未来还有更多：HEIDENHAIN 在 SEMICON Taiwan 上展示了一项可达约 ±5 nm 精度的技术，但尚未作为产品正式发布。

更快稳定，更好测量

HEIDENHAIN 的方案是从地板一直到卡盘（chuck）的集成：编码器、电机、振动隔离、花岗岩、平台和控制电子设备连接在同一个控制回路中。Doyle 表示，这种方法可消除约 99.9% 的振动，使平台快速加速，更重要的是快速稳定。“当你停止运动系统时，通常会有一定程度的振铃（ringing），”他说。压缩稳定时间可提高吞吐量，“如果你在等待测量，就可以利用更多时间进行积分，从而改善信噪比和测量不确定度。”

该集团还在与合作伙伴合作，将前道技术适配到面板处理中，而基板平整度是一大挑战。“我们提供运动系统，他们提供卡盘和处理，我们努力让基板以正确方式、在正确位置移动，”Doyle 说。热压键合（thermal compression bonding）平台已在使用，混合键合（hybrid bonding）和共封装光学（co-packaged optics）是接下来的目标。

HEIDENHAIN 于 1889 年在柏林创立，现总部位于德国 Traunreut，约有 8,000 名员工，由一家基金会持有。Doyle 表示，这种结构意味着利润会流向慈善事业，并回投研发。“我们不公开上市，”他说，“而且我们很可能永远不会公开上市。”

编者注：出于效率和时效性考虑，本文借助 AI（Anthropic 的 Claude）根据 Bodewell Group 安排的采访录音以及公司新闻材料起草，并由 Semiconductor Digest 审阅和编辑。