设备制造商在存储器刻蚀和柔性PCB技术上将会有哪些创新？

shuszhao · 发表于 2021-7-4 14:10:58

当半导体厂商努力改善其半导体产品和印刷电路板设计时，生产设备供应商也在推陈出新不断改善IC和PCB。
在寻求新工艺和新工具以降低工艺节点之间单位成本的过程中，Lam Research公司得到了许多半导体制造商的青睐。其最新产品Vantex采用电子刻蚀技术，专用于当前DRAM和未来的NAND闪存器件。Lam Research公司刻蚀产品部门产品营销和业务发展副总裁Thomas Bondur表示，Vantex是一项专为公司Sense.i平台设计的介电刻蚀技术，其设计考虑了芯片制造商构建3D存储器件的需求，尤其是为智能手机、显卡和固态存储驱动器提供的存储器件。
为了降低成本，公司不断增加器件的纵向尺寸，并减小关键的横向尺寸，这需要将3D NAND和DRAM中的刻蚀深宽比提高到一个全新的水平。

Lam Research公司产品营销和业务发展副总裁Thomas Bondur
Bondur指出，随着晶圆厂成本持续走高，优化空间利用率继续成为存储器制造商的首要任务，而这个压力实际上被转嫁到了Lam这样的供应商身上。因为随着大型存储器工厂的建厂投资达到数十亿美元的规模，制造商们希望获得更多功能、更大产能以及更有效的空间利用率。“我们已经决定从头开始，重新设计平台和腔室空间，这也是我们开发Sense.i平台的源动力。”Bondur说。
该平台现在已从一个径向平台演变为拥有10个腔室的线性并行平台。Bondur提到，新设计允许使用比以前更高的射频功率水平，客户能够以高吞吐率实现较高的深宽比刻蚀，同时实现成本的缩减。
同时，射频脉冲技术的进步实现了严格的关键尺寸控制，提高了设备性能。Bondur表示，Lam认识到设备采用了新的深宽比，这需要更大的功率和控制能力，才能钻出更深、更精确的孔，并使客户在整个300mm晶圆上制造出更多的器件。“实际上，相比我们的六腔室平台，新平台的确能够以更小的占板面积制造更多器件。”
Lam还意识到客户想要在一定的物理空间中装入更多器件，因此也致力于简化腔室的预防性维护。但Bondur也指出，优化晶圆厂空间并不是存储器制造商唯一关心的问题。Lam的Sense.i刻蚀平台还结合了 “Equipment Intelligence”（设备智能）功能，能够让客户从数百个传感器监控系统和工艺性能中收集数据。这样可以更有效地利用数据，从而提高晶圆的性能以及晶圆-晶圆间性能。

Lam Research的Sense.i平台旨在帮助芯片制造商构建3D存储器件，它将3D NAND和DRAM中的刻蚀深宽比推向新的高度，并通过增加器件垂直尺寸和减小关键横向尺寸来降低成本。 （图片来源：Lam Research）
Bondur说，随着刻蚀和射频技术的创新越来越复杂，需要的数据越来越多，对数据更好的控制也变得愈加重要，以便客户能够快速开发出方案，更重要的是，能够实现腔室间的匹配。“提高量产能力越来越重要，而数据是使客户提高产量、加速生产，从而推动业务发展的关键部分。”
奥宝科技公司（Orbotech Ltd.）也在致力于提高电子公司的效率，该公司专注于高质量、高产量和高经济效益的超薄柔性印刷电路板（FPC）的大规模生产，其推动因素正是Lam在解决的一些存储器件用例，如智能手机、医疗设备、可穿戴设备和汽车。
奥宝公司PCB部门总裁Yair Alcobi表示，智能手机是存储器用量大户，奥宝公司已高度参与了智能手机的PCB部分；因为它涉及到智能手机中几乎所有的组件，包括IC基板和先进封装。尽管去年对汽车行业来说并不是丰收的一年，但汽车电动化和汽车中出现更多电子器件意味着，随着该领域的复苏与增长，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。”
与此同时，对5G手机不断增长的需求正在转化为对更多柔性PCB的需求，奥宝科技因应时机地推出了新型UV激光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行，均支持卷对卷应用。
Alcobi表示，奥宝科技的Infinitum平台是用于柔性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）和多波激光器，可在不牺牲质量的前提下提高产量。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，同时通过非常严格的线条和空间控制以保持稳定的质量。”
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，从而减小总体占位面积。同样，其Apeiron平台的高速UV激光钻孔专为FPC的卷对卷（R2R）和片式面板生产而设计，客户可以在保持高品质和高精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）实现的，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）相结合。“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。”

奥宝科技的Infinitum平台是一种卷对卷直接成像解决方案，面向智能手机和可穿戴设备等严苛的市场，可实现高质量、高产量且经济高效的柔性PCB批量生产。 （图片来源：奥宝科技）
CBU技术基本保证了钻孔过程中的高质量。“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R2R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行业需求的推动，在追求各自开发路线的同时也在不断降低成本。Lam公司的Bondur表示，全球经济似乎对存储器有着“永不满足的胃口”。“我们尽力领先于需求。”现在，Lam已经能够以迭代方式发展其平台，“我们不需要超越客户，只要在他们需要时随时做好准备。”
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，越来越多的柔性电路被放入智能手机及其他设备中，如可穿戴设备。所有这些电路都需要稳健而有效的制造工艺，实现合理的良率而且不牺牲质量。Alcobi 认为：“柔性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。”