設備製造商尋求蝕刻和PCB技術創新

作者 : Gary Hilson,EE Times特約記者

在電子業者致力於改善其半導體產品和印刷電路板(PCB)設計時,製造設備供應商也在為此目標持續創新…

在電子業者致力於改善其半導體產品和印刷電路板(PCB)設計時,製造設備供應商也在為此目標持續創新。舉例來說,為因應電子製造商轉向新製程與工具、同時又要持續降低前進每一代製程節點成本的需求,半導體設備業者Lam Research提供了最新解決方案。

Lam Research近期發表的產品是為其Sense.i平台量身打造的Vantex介電質蝕刻技術(dielectric etch),旨在專為目前的DRAM與未來的NAND快閃記憶體元件提供更好的蝕刻。該公司蝕刻產品部門產品行銷和業務發展副總裁Thomas Bondur表示,新技術考量了晶片製造商構建3D記憶體元件的需求,尤其是為智慧型手機、繪圖卡和固態儲存裝置提供的記憶體元件。

為了降低成本,Lam Research持續加深元件的垂直尺寸,並縮小橫向的臨界尺寸(laterally),這需要將3D NAND和DRAM中的蝕刻深寬比提高到一個全新的水準。Bondur指出,隨著晶圓廠成本持續走高,最佳化空間利用率繼續成為記憶體製造商的首要任務,也為Lam等設備供應商帶來壓力。

隨著大型記憶體廠投資額達到數十億美元規模,製造商們想要更多功能、更大產能,以及更有效的空間利用率。Bondur指出:「為此我們決定從頭重新設計平台和腔體空間,這也是我們開發Sense.i平台的動機;」該平台現在已從一個腔體放射狀排列的平台,演變為擁有10個線性平行排列腔體的平台。

Bondur表示,新設計可使用比以往更高的射頻功率水準,客戶能夠以高處理量進行較高深寬比的蝕刻,並實現成本的縮減。同時,射頻脈衝技術的進展實現了嚴格的關鍵尺寸控制,提高了裝置性能。

Lam看見新一代的元件採用新的深寬比,這需要更大的功率和控制能力,才能鑽出更深、更精確的孔洞,讓客戶在整片12吋晶圓上製造出更多的元件;Bondur指出:「相較於我們的6腔體平台,新平台的確能夠以高的效益達到以上目標。」

此外Lam還意識到,客戶會想要在固定的實體空間內放入更多設備,因此也致力於讓腔體的預防性維護更簡便。但Bondur也指出,最佳化晶圓廠空間並不是記憶體製造商唯一關心的問題,因此Lam的Sense.i蝕刻平台還結合了該公司的「Equipment Intelligence」功能,能讓客戶從數百個感測器監控系統和製程性能中收集資料;這樣能更有效地利用資料,提高晶圓片上與晶圓間(wafer-to-wafer)性能。

 

Lam Research的Sense.i平台。

(來源:Lam Research)

 

Bondur表示,隨著蝕刻和射頻技術的創新越來越複雜,需要的資料越來越多,更妥善控制資料也變得愈加重要,好讓客戶能夠快速開發出解決方案,更重要的是,能夠實現腔體間的匹配;「提高量產能力越來越重要,而資料是使客戶加速生產,從而推動業務發展的關鍵。」

另一家設備業者奧寶科技(Orbotech)也致力於協助電子元件製造商提高生產效率,該公司專注於高品質、高良率和高成本效益的超薄軟性印刷電路板(FPC)的大規模生產,而其市場動力正是來自於Lam著重的一些記憶體元件應用案例,包括智慧型手機、醫療裝置、穿戴式裝置和車用。

Orbotech的PCB部門總裁Yair Alcobi表示,智慧型手機是記憶體使用大戶,該公司已高度參與了智慧型手機的PCB部分,因為它涉及幾乎手機中所有的零件,包括IC基板和先進封裝。儘管去年對汽車產業來說並不是豐收的一年,但車輛的電動化和採用更多電子元件的趨勢,代表隨著該領域的復甦與成長,對PCB的要求也會越來越多。「人們預計,越來越多的電子產品湧入汽車的趨勢將繼續存在,並在未來幾年進一步推動電子和PCB行業的發展。」Alcobi說。

與此同時,對5G手機不斷成長的需求正在轉化為對更多軟性PCB的需求,奧寶科技因應時機推出了新型UV雷射鑽孔解決方案和新型直接成像解決方案,兩者在不同平台上運作,均支援卷對卷應用。

Alcobi表示,奧寶科技的Infinitum平台是用於軟性PCB批量生產的卷對卷直接成像解決方案,該方案結合了滾筒式直接成像(DDI)技術、大鏡面掃描光學技術(LSO)和多波雷射器,可在不犧牲品質的前提下提高產量。它還可以滿足客戶對緊湊外形和環保的要求。採用DDI技術,印刷可在滾筒上完成,而不是桌面。奧寶的技術還解決了材料處理方面的一項關鍵挑戰——以卷的形式驅動大量物料,來控制張力和厚度,在製程中不會產生任何的材料變形。Alcobi 提到:「這項技術的基礎設施與架構使印刷能夠在滾筒上面完成,所有操作都可以非常順暢地進行,同時透過非常嚴格的線條和空間控制以保持穩定的品質。」

Infinitum平台還特意將客戶可用空間最大化,將所有東西裝入一個盒子,從而縮小總體佔位面積。同樣,其Apeiron平台的高速UV雷射鑽孔專為FPC的卷對卷和片式面板生產而設計,客戶可以在保持高品質和高精準度的同時實現高產量。它適用於各種鑽孔作業,包括盲孔(BV)、通孔(THV)和佈線。Alcobi指出,這是利用其獨創的多路徑技術(Multi-Path Technology)實現,該技術將光束分成四個不同的路徑,並與創新的內置料卷(Roll-Inside Technology)和連續光束均勻技術(Continuous Beam Uniformity Technology,CBU)結合。「我們將一個光源分成四個頭,從而實現了高能源利用率的鑽孔作業。」

 

奧寶科技的Infinitum平台。

(來源:奧寶科技)

 

CBU技術基本保證了鑽孔過程中的高品質。「它測量並確保在正確的位置以正確的精度進行鑽孔,與設計規劃沒有任何偏差,」Alcobi說。奧寶科技的卷對卷技術不僅有助於實現緊湊的解決方案,而且可以快速、便捷地完成料卷更換。

兩家公司的製造解決方案都受產業需求的推動,在追求各自開發路線的同時也在不斷降低成本。Bondur表示,全球經濟似乎對記憶體有著「永不滿足的胃口」。現在,Lam已經能夠以反覆運算方式發展其平台,「我們不需要超越客戶,只要在他們需要時隨時做好準備。」Bondur強調。

Alcobi則表示,奧寶科技的Infinitum和Apeiron反映了數十年來為滿足客戶PCB製造要求所進行的投資。他說,越來越多的軟性電路被放入智慧型手機及其他裝置中,如穿戴式裝置。所有這些電路都需要穩健而有效的製程,實現合理的良率而且不犧牲品質。Alcobi 認為:「軟性PCB板的市場驅動因素有很多,預計未來幾年內這種趨勢不會變化。」

(參考原文:Device Makers Seek Etching, Printing Innovation,by Gary Hilson)

本文同步刊登於EE Times China 7月號雜誌

 

 

 

 

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