设备制造商寻求蚀刻和PCB技术创新

在电子业者致力于改善其半导体产品和印刷电路板(PCB)设计时，制造设备供应商也在为此目标持续创新。举例来说，为因应电子制造商转向新制程与工具、同时又要持续降低前进每一代制程节点成本的需求，半导体设备业者Lam Research提供了最新解决方案。
Lam Research近期发表的产品是为其Sense.i平台量身打造的Vantex介电质蚀刻技术(dielectric etch)，旨在专为目前的DRAM与未来的NAND快闪记忆体元件提供更好的蚀刻。该公司蚀刻产品部门产品行销和业务发展副总裁Thomas Bondur表示，新技术考量了晶片制造商构建3D记忆体元件的需求，尤其是为智慧型手机、绘图卡和固态储存装置提供的记忆体元件。
为了降低成本，Lam Research持续加深元件的垂直尺寸，并缩小横向的临界尺寸(laterally)，这需要将3D NAND和DRAM中的蚀刻深宽比提高到一个全新的水准。Bondur指出，随着晶圆厂成本持续走高，最佳化空间利用率继续成为记忆体制造商的首要任务，也为Lam等设备供应商带来压力。
随着大型记忆体厂投资额达到数十亿美元规模，制造商们想要更多功能、更大产能，以及更有效的空间利用率。Bondur指出：“为此我们决定从头重新设计平台和腔体空间，这也是我们开发Sense.i平台的动机；”该平台现在已从一个腔体放射状排列的平台，演变为拥有10个线性平行排列腔体的平台。
Bondur表示，新设计可使用比以往更高的射频功率水准，客户能够以高处理量进行较高深宽比的蚀刻，并实现成本的缩减。同时，射频脉冲技术的进展实现了严格的关键尺寸控制，提高了装置性能。
Lam看见新一代的元件采用新的深宽比，这需要更大的功率和控制能力，才能钻出更深、更精确的孔洞，让客户在整片12吋晶圆上制造出更多的元件；Bondur指出：“相较于我们的6腔体平台，新平台的确能够以高的效益达到以上目标。”
此外Lam还意识到，客户会想要在固定的实体空间内放入更多设备，因此也致力于让腔体的预防性维护更简便。但Bondur也指出，最佳化晶圆厂空间并不是记忆体制造商唯一关心的问题，因此Lam的Sense.i蚀刻平台还结合了该公司的“Equipment Intelligence”功能，能让客户从数百个感测器监控系统和制程性能中收集资料；这样能更有效地利用资料，提高晶圆片上与晶圆间(wafer-to-wafer)性能。Bondur表示，随着蚀刻和射频技术的创新越来越复杂，需要的资料越来越多，更妥善控制资料也变得愈加重要，好让客户能够快速开发出解决方案，更重要的是，能够实现腔体间的匹配；“提高量产能力越来越重要，而资料是使客户加速生产，从而推动业务发展的关键。”
另一家设备业者奥宝科技(Orbotech)也致力于协助电子元件制造商提高生产效率，该公司专注于高品质、高良率和高成本效益的超薄软性印刷电路板(FPC)的大规模生产，而其市场动力正是来自于Lam着重的一些记忆体元件应用案例，包括智慧型手机、医疗装置、穿戴式装置和车用。
Orbotech的PCB部门总裁Yair Alcobi表示，智慧型手机是记忆体使用大户，该公司已高度参与了智慧型手机的PCB部分，因为它涉及几乎手机中所有的零件，包括IC基板和先进封装。尽管去年对汽车产业来说并不是丰收的一年，但车辆的电动化和采用更多电子元件的趋势，代表随着该领域的复苏与成长，对PCB的要求也会越来越多。“人们预计，越来越多的电子产品涌入汽车的趋势将继续存在，并在未来几年进一步推动电子和PCB行业的发展。”Alcobi说。
与此同时，对5G手机不断成长的需求正在转化为对更多软性PCB的需求，奥宝科技因应时机推出了新型UV雷射钻孔解决方案和新型直接成像解决方案，两者在不同平台上运作，均支援卷对卷应用。
Alcobi表示，奥宝科技的Infinitum平台是用于软性PCB批量生产的卷对卷直接成像解决方案，该方案结合了滚筒式直接成像(DDI)技术、大镜面扫描光学技术(LSO)和多波雷射器，可在不牺牲品质的前提下提高产量。它还可以满足客户对紧凑外形和环保的要求。采用DDI技术，印刷可在滚筒上完成，而不是桌面。奥宝的技术还解决了材料处理方面的一项关键挑战——以卷的形式驱动大量物料，来控制张力和厚度，在制程中不会产生任何的材料变形。Alcobi 提到：“这项技术的基础设施与架构使印刷能够在滚筒上面完成，所有操作都可以非常顺畅地进行，同时透过非常严格的线条和空间控制以保持稳定的品质。”
Infinitum平台还特意将客户可用空间最大化，将所有东西装入一个盒子，从而缩小总体占位面积。同样，其Apeiron平台的高速UV雷射钻孔专为FPC的卷对卷和片式面板生产而设计，客户可以在保持高品质和高精准度的同时实现高产量。它适用于各种钻孔作业，包括盲孔(BV)、通孔(THV)和布线。Alcobi指出，这是利用其独创的多路径技术(Multi-Path Technology)实现，该技术将光束分成四个不同的路径，并与创新的内置料卷(Roll-Inside Technology)和连续光束均匀技术(Continuous Beam Uniformity Technology，CBU)结合。“我们将一个光源分成四个头，从而实现了高能源利用率的钻孔作业。”
CBU技术基本保证了钻孔过程中的高品质。“它测量并确保在正确的位置以正确的精度进行钻孔，与设计规划没有任何偏差，”Alcobi说。奥宝科技的卷对卷技术不仅有助于实现紧凑的解决方案，而且可以快速、便捷地完成料卷更换。
两家公司的制造解决方案都受产业需求的推动，在追求各自开发路线的同时也在不断降低成本。Bondur表示，全球经济似乎对记忆体有着“永不满足的胃口”。现在，Lam已经能够以反覆运算方式发展其平台，“我们不需要超越客户，只要在他们需要时随时做好准备。”Bondur强调。
Alcobi则表示，奥宝科技的Infinitum和Apeiron反映了数十年来为满足客户PCB制造要求所进行的投资。他说，越来越多的软性电路被放入智慧型手机及其他装置中，如穿戴式装置。所有这些电路都需要稳健而有效的制程，实现合理的良率而且不牺牲品质。Alcobi 认为：“软性PCB板的市场驱动因素有很多，预计未来几年内这种趋势不会变化。”