Nikon DSP-100、600 mm角基板をマスクレス露光する設計

最終更新日: 2026/07/17
出典方針: 公式資料・公開資料を優先
対象範囲: systems / deep-dive

先端パッケージの工程設計者と露光装置担当者は、大型基板に細線を描くとき、解像度だけでなく基板寸法、重ね合わせ精度、throughput測定条件を同じ表で比べます。100 mm級パッケージや大型interposerをstep-and-repeatで露光すると、photomaskのfield寸法と切り替え回数が生産性の上限になります。Nikon DSP-100の採否では、maskless化の利点、CADデータの変換量、基板の反り補正、1.0 µm L/S、±0.3 µm以下のoverlay、510 × 515 mm基板時50 panels/hourを比較列として記録します。

Nikonの2025年7月16日公式発表は、Digital Lithography System DSP-100を同社初の半導体後工程向け露光装置として発表し、2025年7月に受注を開始、2026年度の発売予定としました。公式lineupにもDSP-100が後工程露光装置として掲載されています。この記事の根拠範囲は受注開始と公表仕様までで、出荷台数、顧客採用、量産稼働は記載対象外です。公式URL閲覧日は2026年7月17日です。

CADデータをSLMへ変換し、複数の投影レンズと走査stageで大型角基板を露光するDSP-100の工程断面図 — maskless露光では、設計データの変換、SLMへの高速転送、複数レンズの整合、基板走査、overlay補正が一つの連続工程を構成する。

photomaskのfield寸法をCADデータへ置き換える

従来のstep-and-repeat露光は、photomask上の固定パターンを投影し、基板上のfieldを順番に露光します。描画範囲がmask寸法を超える場合は、maskの切り替えや複数fieldのstitchingが必要です。パッケージやinterposerが大型化すると、mask枚数、field配置、stitching、mask製作期間が工程計画へ加わります。

DSP-100はphotomaskの代わりにSLM（spatial light modulator：空間光変調器）を使い、CAD由来のデジタルパターンを基板へ投影します。描画範囲はmask寸法とは別のデータ指定です。一方、設計データから露光用データへの変換とSLMへの転送がpanel cycle timeへ加わります。

Nikonの技術ストーリーは、細線化でSLMの分解能と駆動データ量が増え、データ変換時間が生産性を下げる問題を開発課題に挙げます。Nikonは高解像度を維持した高速データ転送技術を開発したとしています。変換アルゴリズム、buffer構成、実pattern別のcycle timeは非公開です。

複数レンズと高速stageで大面積を露光する

DSP-100は、半導体露光で培った高解像度光学、FPD露光のマルチレンズ、高速stageを組み合わせています。複数の投影レンズを並べ、一つの大口径レンズに相当する露光領域を構成します。

複数レンズ方式では、各光路の倍率、焦点、照度、座標を揃え、隣接領域のstitching誤差を管理する必要があります。高速stageでは、速度と位置決め誤差、振動、基板保持、focus追従を同時に管理します。lensごとのcalibration値とstage control条件は非公開です。

公表仕様は測定条件と組にする

Nikonの製品lineupは、DSP-100の性能を次のように掲載しています。

比較軸	Nikon公表値	試験仕様へ入れる条件
解像	1.0 µm L/S	resist、膜厚、dose、pattern形状、現像後計測
光源	i-line相当	resist感度、focus margin、材料互換
overlay	±0.3 µm以下	layer構成、基板変形、alignment mark、測定点
基板寸法	600 × 600 mm角まで	材料、厚さ、反り、保持方法、edge exclusion
throughput	50 panels/hour	510 × 515 mm基板、pattern密度、alignment、搬送条件

50 panels/hourは510 × 515 mm基板での値です。600 × 600 mm基板と別patternは公表条件の外です。1.0 µm L/Sとoverlayは、工程で使うresist、膜厚、基板材料、反り量、alignment mark配置を揃え、CDとoverlay残差を測ります。

9倍という面積比較が指す対象

Nikonの2025年発表は、600 × 600 mm角基板に対応し、100 mm角の大型packageを配置する場合、300 mm wafer利用時に比べて基板1枚あたりの生産性を9倍としています。9倍の対象は基板1枚あたりのpackage配置数です。装置throughput、line全体のoutput、製造costの比とは区別します。

panel level packagingでは、基板面積を広げるとedge lossを相対的に減らせる一方、反り、熱膨張、局所変形、膜厚分布、搬送安定性の管理範囲が広がります。DSP-100は基板の反りと変形を高精度に補正すると公表しています。補正可能な反り量、測定分解能、補正後残差、測定から露光までの時間は公開値なしです。

1.5 µm開発機が示す解像とthroughputの交換条件

Nikonの2026年6月5日公式発表は、DSP-100とは別に、1.5 µm L/Sと510 × 515 mm基板時65 panels/hour以上を目標とする装置を開発し、2027年度の発売を予定するとしています。DSP-100の1.0 µm、50 panels/hourに対し、光学系を1.5 µmへ最適化して30%以上のthroughput向上を狙う開発計画です。

この発表は、用途によって最小線幅とthroughputの優先順位が異なることを示します。fine RDLでは1.0 µm側、線幅要求が緩く面積throughputを優先するFC-BGAやinterposerでは1.5 µm側が比較候補になり得ます。Nikonは顧客工程ごとに要求仕様が異なると記載しています。選定表には最小L/S、基板寸法、overlay、panel cycle timeを入れます。

採否試験はpatternと基板条件から始める

DSP-100の採否試験では、次の順で条件を試験票へ記録します。

製品patternから最小L/S、via、pad、stitching位置を抽出する。
基板寸法、材料、厚さ、反りmap、thermal expansionを試験条件にする。
alignment mark配置と測定点を指定し、global / local overlay残差を測る。
CAD変換、補正、露光、搬送を含むpanel cycle timeを記録する。
現像後CD、欠陥、layer間overlayをlot内・lot間で比較する。

mask不要という利点は、mask製作期間を短縮し、pattern変更をdata revisionへ移します。量産採否の測定項目は、data preparation、露光、現像、検査を含むcycle timeと、基板面内・lot間の再現性です。recipeとacceptance criteriaは、自社patternと基板で得たCD、overlay、欠陥、cycle timeから作成します。