先進(jìn)制程發(fā)展雖然面臨諸多挑戰(zhàn)，但在產(chǎn)業(yè)鏈上下游攜手合作、眾志成城的情況下，卻是關(guān)關(guān)難過關(guān)關(guān)過。設(shè)備與材料商的不斷創(chuàng)新，是讓半導(dǎo)體制造能夠不斷向物理極限發(fā)動挑戰(zhàn)最重要的奧援。

雖然摩爾定律(Moore's Law)已經(jīng)失效的說法在半導(dǎo)體業(yè)界不斷被提及，但在本屆SEMICON Taiwan展上，完全感覺不到制程微縮的腳步即將告終的氛圍。從10納米一路向下到7納米、甚至3納米，都是各家參展廠商所聚焦的重點(diǎn)。

另一方面，由于缺電、缺工的陰影持續(xù)壟罩臺灣科技產(chǎn)業(yè)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)更是首當(dāng)其沖，因此廠房電力系統(tǒng)、自動化方案業(yè)者，也選在SEMICON Taiwan期間推出對應(yīng)的解決方案。

KLA-Tencor新系統(tǒng)鎖定多重曝光/EUV需求

科磊(KLA-Tencor)針對7納米以下的邏輯和尖端記憶體設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)，推出了五款顯影成型控制系統(tǒng)，期盼幫助晶片制造商實(shí)現(xiàn)多重曝光技術(shù)和EUV微影所需的嚴(yán)格制程公差。新系統(tǒng)拓展了KLA-Tencor的多元化量測、檢測和資料分析的系統(tǒng)組合，能對制程變化進(jìn)行識別和糾正。該五款系統(tǒng)包含ATL、SpectraFilm F1、Teron 640e、LMS IPRO7和5D Analyzer X1。

KLA-Tencor全球產(chǎn)品部執(zhí)行副總裁Ahmad Khan表示，對于7納米和5納米制程節(jié)點(diǎn)，晶片制造商在生產(chǎn)中找到疊對誤差、線寬尺寸不均和熱點(diǎn)的根本起因變得越來越困難。除了曝光機(jī)的校正之外，客戶也在了解不同的光罩和晶圓制程步驟變化會如何影響顯影成型。

透過全制造廠范圍的開放式量測和檢測資料，IC工程師可以對制程問題迅速定位，并且在其發(fā)生的位置直接進(jìn)行管理。KLA-Tencor推出的五款系統(tǒng)，期待能為客戶降低由每個(gè)晶圓、光罩和制程步驟所導(dǎo)致的顯影成型誤差。

在IC制造廠內(nèi)，ATL疊對量測系統(tǒng)和SpectraFilm F1薄膜量測系統(tǒng)可以針對FinFET、DRAM、3D NAND和其他復(fù)雜元件結(jié)構(gòu)的制造提供制程表征分析和偏移監(jiān)控。Teron 640e光罩檢測產(chǎn)品系列和LMS IPRO7光罩疊對位準(zhǔn)量測系統(tǒng)，可以協(xié)助光罩廠開發(fā)和鑒定EUV和先進(jìn)的光學(xué)光罩。5DAnalyzer X1高級資料分析系統(tǒng)提供開放架構(gòu)的基礎(chǔ)，以支持晶圓廠量身定制的分析和實(shí)時(shí)制程控制的應(yīng)用。

Merck在臺增設(shè)IC材料中心

全球生醫(yī)及特用材料大廠默克(Merck)則搶在SEMICON Taiwan展前宣布其位于高雄的亞洲首座積體電路(IC)材料應(yīng)用研發(fā)中心將正式啟用，初期投資約1億元新臺幣，提供前端原子層沉積(ALD)/化學(xué)氣相沉積(CVD)之材料與制程開發(fā)、半導(dǎo)體封裝研發(fā)與錯(cuò)誤分析等服務(wù)，以期協(xié)助在地與亞州半導(dǎo)體業(yè)者縮短研發(fā)時(shí)間，盡速投入IC先進(jìn)制程。

根據(jù)Gartner發(fā)布的「2026年半導(dǎo)體科技報(bào)告」，5納米制程成本將是目前16/14納米制程的2.5~3倍，微影制程到10納米以下已越來越難具備成本效益。有鑒于此，透過系統(tǒng)級封裝或3D封裝等解決方案持續(xù)微縮、降低成本，逐漸成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)趨勢，促使晶片制造/封裝相關(guān)IC材料市場向上成長。Merck資深副總裁Rico Wiedenbruch表示，在2015至2020年間，晶片制造材料與封裝材料市場可望出現(xiàn)3%~4%左右的年復(fù)合成長率，銷售金額則可分別達(dá)到300億與240億美元。

Merck臺灣區(qū)董事長謝志宏表示，臺灣在地緣上接近亞洲中心，又是Merck在全球最重要的市場之一，因而促使該公司決定在臺擴(kuò)增IC材料應(yīng)用中心，借此貼近市場與客戶。再者，臺灣半導(dǎo)體/面板產(chǎn)業(yè)鏈完整，人才資源充裕，加上政府、業(yè)界對矽智財(cái)?shù)母裢庾鹬嘏c保護(hù)，更是外商得以放心在臺投資的主要考量。

此研發(fā)中心共設(shè)有沉積材料應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室，以及半導(dǎo)體封裝應(yīng)用研發(fā)實(shí)驗(yàn)室。前者因應(yīng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與時(shí)俱增的復(fù)雜程度，側(cè)重于前端ALD/CVD制程研發(fā)，設(shè)計(jì)/鑒定新型半導(dǎo)體薄膜前驅(qū)物，并進(jìn)一步以先進(jìn)設(shè)備做應(yīng)用評估；后者則側(cè)重于先進(jìn)封裝方面，包含環(huán)保/高導(dǎo)熱/高性能燒結(jié)材料開發(fā)，協(xié)助業(yè)者加速開發(fā)流程、進(jìn)行錯(cuò)誤分析，提供優(yōu)質(zhì)的客制化技術(shù)服務(wù)。

前后段制程不斷進(jìn)化半導(dǎo)體材料與時(shí)俱進(jìn)

另一家半導(dǎo)體材料商Brewer Science也在SEMICON Taiwan期間向臺灣半導(dǎo)體業(yè)界介紹其針對前后段半導(dǎo)體新制程所研發(fā)的新材料。

Brewer Science副技術(shù)長James Lamb(圖1)表示，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一方面需要透過先進(jìn)節(jié)點(diǎn)邏輯和記憶體才能提供更高的運(yùn)算能力，同時(shí)也需要利用先進(jìn)封裝技術(shù)來實(shí)現(xiàn)異質(zhì)整合。有鑒于此，該公司已投資開發(fā)專門材料和制程來滿足前后段制程的新需求，包括針對扇出型封裝(FO)和3D IC制程的健全暫時(shí)性貼合/剝離材料和制程的組合，到用于先進(jìn)微影制程的EUV和DSA材料。

圖1 Brewer Science副技術(shù)長James Lamb指出，半導(dǎo)體前后段制程不斷進(jìn)步，對材料的特性需求也跟著越來越高。

臺灣的半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)致力于先進(jìn)節(jié)點(diǎn)微影，以及先進(jìn)晶圓級封裝的高量制造(HVM)。此外，這個(gè)地區(qū)擁有強(qiáng)大的顯示器產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，因此具備執(zhí)行面板級進(jìn)階封裝制程的優(yōu)勢。

有關(guān)晶圓和面板級FO架構(gòu)的討論，皆著重于系統(tǒng)級封裝和異質(zhì)整合應(yīng)用的封裝領(lǐng)域。焦點(diǎn)在于已應(yīng)用在生產(chǎn)上將近9年的晶片優(yōu)先方法，以及目標(biāo)為更先進(jìn)架構(gòu)的RDL優(yōu)先方法。兩者都必須在相同封裝中容納更多晶粒，但這會使得壓力增加并造成晶圓彎曲。因此在整個(gè)制程中需要暫時(shí)性載體支援。此外，雖然專業(yè)封裝廠還沒有正式將FO面板級制程(FO-PLP)推向量產(chǎn)，但每家業(yè)者都在朝這個(gè)方向努力，因此Brewer Science也已為此做好準(zhǔn)備。

這些新的封裝制程勢必會使用到雷射分離剝離法。該方法適用于RDL優(yōu)先和FO-PLP 的玻璃基板支援制程。Brewer Science的最新一代剝離材料就是專為雷射分離而設(shè)計(jì)。

至于在前段制程方面，現(xiàn)在最先進(jìn)的制程節(jié)點(diǎn)為10納米，而且在不久的將來會開始導(dǎo)入極紫外線(EUV)微影制程。Lamb認(rèn)為，采用EUV已經(jīng)是擋不住的趨勢，因此該公司將在與EUV相輔相成的定向自組裝(DSA)材料上大力投資。

讓材料自行形成微影圖案的DSA是輔助EUV的重要技術(shù)。DSA最適合具有多重、重復(fù)、普通精細(xì)間距特征的裝置，無需額外光罩即可達(dá)到30納米特征尺寸。EUV可用于在晶圓上繪制解析度較低的特征，并制作后續(xù)DSA沉積的間隔物。

Lamb表示，雖然仍在發(fā)展階段，不過DSA的目標(biāo)是在兩年內(nèi)準(zhǔn)備好進(jìn)行生產(chǎn)。結(jié)合DSA和EUV共同為IDM和代工提供相輔相成的優(yōu)勢，以提升其制造能力。臺灣制造商正引領(lǐng)未來，努力不斷地?cái)U(kuò)展融合DSA和EUV的技術(shù)。

半導(dǎo)體線寬持續(xù)微縮污染物過濾考驗(yàn)大

半導(dǎo)體制程不斷微縮，讓新一代晶片的性能、功耗得以有更好的表現(xiàn)，但制程微縮卻也使得制程中的污染物控制受到更嚴(yán)格的考驗(yàn)。對此，特用材料供應(yīng)商英特格(Entegris)近期發(fā)表Oktolex薄膜技術(shù)，其針對各種化學(xué)品的需求，強(qiáng)化各種薄膜原本的攔截機(jī)制，進(jìn)而使該薄膜技術(shù)得以過濾光化學(xué)污染物，目前主要市場鎖定在邏輯、DRAM和3D NAND裝置的ArF、KrF和EUV光微影技術(shù)。

英特格臺灣區(qū)總經(jīng)理謝俊安(圖2)表示，隨著納米制程的精進(jìn)與EUV的導(dǎo)入，讓半導(dǎo)體的制程變得更為復(fù)雜，在控制污染粒子(Particles)方面，也顯得更為困難。當(dāng)半導(dǎo)體制程線寬變得越來越小，原本不會對制程造成影響的污染粒子，如今也必須設(shè)法控制，才能確保半導(dǎo)體制造的良率。舉例來說，過去英特格僅須控制20納米大小的污染粒子，但在制程越做越小的情況下，現(xiàn)在英特格必須設(shè)法控制10納米，甚至更細(xì)小的污染粒子，因此相對應(yīng)的技術(shù)都必須隨之提升。

有鑒于此，英特格近日在SEMICON Taiwan展會上，發(fā)表創(chuàng)新的Oktolex薄膜技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可應(yīng)用在先進(jìn)的使用點(diǎn)光微影技術(shù)上。Oktolex革命性的薄膜可針對各種化學(xué)品的需求，強(qiáng)化各種薄膜原本的攔截機(jī)制，以過濾光化學(xué)污染物。Oktolex 薄膜將薄膜特性，與特定污染物的吸收機(jī)制作匹配，進(jìn)而可將薄膜的過濾效能最佳化，且不會與化學(xué)品的組成產(chǎn)生不良反應(yīng)。

因應(yīng)缺電/缺工危機(jī)儲能/自動化廠商獻(xiàn)策

除了先進(jìn)制程的挑戰(zhàn)外，影響臺灣整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的缺電、缺工問題，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也無法置身事外。有鑒于此，伊頓(Eaton)與搬運(yùn)機(jī)器人業(yè)者賽思托(SESTO Robotics)也在本屆SEMICON Taiwan展中，展示為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)打造的解決方案。

伊頓在本屆展會中主打雙向并網(wǎng)儲能應(yīng)用xStorage、智能電力管理藍(lán)云計(jì)畫，以及不斷電系統(tǒng)搭配鋰鐵電池的應(yīng)用等。

伊頓臺灣區(qū)總經(jīng)理宮鴻華表示，前陣子和平電廠鐵塔倒塌、815停電事件都暴露出臺灣電力網(wǎng)路的脆弱性。此外，夏季高溫不斷，用電量跟著飆高，備轉(zhuǎn)容量率僅剩3%上下，導(dǎo)致臺灣時(shí)時(shí)處于缺電危機(jī)當(dāng)中。如何具備穩(wěn)定且安全的電力系統(tǒng)成為企業(yè)經(jīng)營的重要課題。伊頓藍(lán)云計(jì)畫不僅具備UPS備用電力的功能，亦可實(shí)現(xiàn)能源儲存、雙向與多向供電調(diào)控，協(xié)助企業(yè)建構(gòu)完整的電力能源系統(tǒng)，并利用多電源調(diào)控技術(shù)達(dá)到智能電力管理，達(dá)到最高效率與最佳經(jīng)濟(jì)效益。

此外，針對伊頓的主力產(chǎn)品不斷電系統(tǒng)UPS伊頓也持續(xù)研發(fā)采用更小、更輕、更環(huán)保的鋰鐵電池于UPS內(nèi)，不僅具備充電更快速的優(yōu)勢，也大幅降低企業(yè)成本。

宮鴻華認(rèn)為，鋰鐵電池在各項(xiàng)規(guī)格特性方面均明顯優(yōu)于鉛酸電池，但過去成本太過高昂，難以大規(guī)模應(yīng)用。不過，鋰鐵電池最為人詬病的成本問題，將在今明兩年獲得解決。幾家臺灣半導(dǎo)體大廠已經(jīng)開始展開鋰鐵電池系統(tǒng)導(dǎo)入計(jì)畫，鉛酸電池系統(tǒng)將隨著時(shí)間逐漸退居二線。

企業(yè)正面臨能源轉(zhuǎn)型所帶來的缺電危機(jī)，伊頓將持續(xù)提供高效率且可靠的電力能源解決方案，協(xié)助企業(yè)面對未來的電力挑戰(zhàn)。

除了缺電外，缺工問題也考驗(yàn)著臺灣的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。賽思托執(zhí)行長梁漢清(圖3)指出，晶圓產(chǎn)線的作業(yè)員其實(shí)是一個(gè)高度體力勞動，而且相當(dāng)單調(diào)又缺乏發(fā)展性工作。

以晶圓搬運(yùn)為例，雖然先進(jìn)12吋晶圓廠普遍設(shè)有天車運(yùn)輸軌道，大多數(shù)晶圓輸送都不需要靠人力，但如果是8吋廠或比較舊的廠房，還是要依靠人力來輸送晶圓。另一方面，天車運(yùn)輸?shù)慕ㄖ贸杀靖甙海胰狈椥?，若采用天車運(yùn)輸，則產(chǎn)線機(jī)臺的位置就必須跟著固定下來，不管是要改線或擴(kuò)充產(chǎn)能，都相當(dāng)麻煩。

在天車運(yùn)輸無法完全取代人力作業(yè)的情況下，很多半導(dǎo)體廠，特別是后段封測廠，還是要依靠作業(yè)員推著晶圓推車，在產(chǎn)線內(nèi)各站到處上下料。這是一個(gè)很辛苦的工作，一個(gè)作業(yè)員一天可能要步行20公里以上，而且工作單調(diào)又沒有發(fā)展前景，因此很多年輕人不愿從事這個(gè)工作。

對專精于無人搬運(yùn)車(AGV)設(shè)計(jì)的賽思托而言，這是一個(gè)很好的發(fā)展機(jī)會。目前該公司已經(jīng)推出針對晶圓輸送需求設(shè)計(jì)的解決方案。該方案是由無人搬運(yùn)車加上山葉(Yamaha)的機(jī)器手臂所構(gòu)成，手臂最大荷重為20公斤。該AGV不僅可滿足X、Y、Z軸震動均低于0.5G的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)要求，且透過雷射測距、機(jī)器皮膚等技術(shù)輔助，可以和人類作業(yè)員并肩工作而不會有安全上的疑慮，也不會碰撞到產(chǎn)線上的其他機(jī)臺。

目前該搬運(yùn)車已經(jīng)獲得英飛凌(Infineon)等多家國際半導(dǎo)體大廠采用，并且在實(shí)際導(dǎo)入的過程中證明其可靠度與耐用性。因此，梁漢清認(rèn)為，在同樣面臨缺工問題的臺灣半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，這款解決方案也有很大的應(yīng)用發(fā)揮空間。