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光刻技术团队:在晶圆上刻画超大规模电路

By 2021年09月17日 No Comments
随着半导体行业在工艺细微化方面的竞争日趋激烈,在晶圆上刻画精细电路图案的光刻工艺正成为最关键的工艺之一。SK海力士最近也开始量产采用EUV技术的动态随机存取存储器(DRAM, Dynamic Random Access Memory),致力于成为半导体行业光刻技术的领导者。

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随着半导体行业在工艺细微化方面的竞争日趋激烈,在晶圆上刻画精细电路图案的光刻工艺正成为最关键的工艺之一。SK海力士最近也开始量产采用EUV技术的动态随机存取存储器(DRAM, Dynamic Random Access Memory),致力于成为半导体行业光刻技术的领导者。

* EUV (Extreme Ultraviolet):指利用极紫外线的光刻设备

SK海力士新闻中心对制造与技术部门的光刻技术团队成员进行了访谈,以此来初步了解他们的工作以及人才需求。

使命:提升产量、生产率和成本竞争力

产量、生产率与成本竞争力是半导体制造与量产中的三大要素。将三者结合,即需要适时向客户提供价格竞争力强的优质产品。SK海力士制造与技术部门正不断努力改善这三个要素,从而保持行业领先地位。

半导体存储器行业一直致力于开发能够缩小电路线宽(CD,Critical Dimension)的细微化技术,并堆叠半导体元件,以增加存储容量并提高性能。经过不断努力,电路线宽已经降至人类发丝粗细的一万分之一,目前要取得进一步技术提升极具挑战性。从而可见业界内集成电路上可以容纳的晶体管数目约每18个月增加一倍的摩尔定律似乎也不再有效。

越来越多的半导体存储器制造商为了实现超细微工艺, 在晶圆电路图案印制的光刻过程中采用全新的细微化技术,即EUV技术。EUV设备的短波长约13.5纳米,可提供极高的分辨率1,有助于精细图案的曝光。此外,通过简化流程还可增加成本竞争力。

今年7月,SK海力士宣布首次使用EUV技术量产第四代10纳米级(1anm)DRAM。相较于先前的1znm DRAM,随着1anm技术的应用,相同尺寸晶圆生产的DRAM芯片数量可增加25%。

SK海力士制造与技术部门的光刻技术团队正在寻求各种解决方案,旨在克服挑战,实现进一步细微化。团队成员始终致力于率先明确产品的工艺难点及具体需求,并独立或与业务伙伴携手开发重要技术。此外,他们还与未来技术研发部门密切合作,预先在开发阶段指明量产中可面临的问题并进行改善。

利川DRAM部门的Track光刻技术团队和曝光光刻技术团队主要负责确保并维持光刻工艺的最佳条件,这对于生产高质量产品至关重要。

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光刻工艺是将设计后的半导体图案以相同形状和尺寸压印到晶圆相应位置上。该工艺主要包括三个步骤——光刻胶涂覆、曝光和显影。光刻胶涂覆和显影步骤需使用Track设备,光刻机则用于曝光过程。

Track光刻技术团队和曝光光刻技术团队分别负责Track设备和曝光设备的操作和改进。此外,他们还负责解决光刻工艺或设备中出现的问题。

“没有简单的办法……好奇心至关重要”

SK海力士新闻中心对利川DRAM部门的Track光刻技术团队和曝光光刻技术团队的成员进行了访谈,以了解他们在工作中所需的能力和素质。

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问:能否谈谈你们的工作情况?

李暎周,利川DRAM部门光刻Track技术团队负责人:我在光刻Track技术团队主要负责光刻工艺中的测量数据管理工作,同时还负责将这些数据与设备数据进行匹配,并确定其与次级工艺的相关性。此外,我还参与衍生产品的开发。

李相券,利川DRAM部门光刻Track技术团队负责人:作为团队工程师,我主要负责产量、质量和生产率方面的管理工作,同时我还负责客户的审计工作。

 

问:能否介绍一下在工作中需要哪些能力?

李暎周:新设备的开发不再只是研发部门的职责,如今,制造与技术部门成员也纷纷参与到研发工作中,这使得各团队之间的深入理解与合作成为至关重要的因素。良好的沟通技巧是一项必备技能;若还能以细节为核心进行考量,这绝对是一个加分项。

李相券:一个优秀的工程师除了负责提高产量和生产率外,还应该能够很好地处理响应参数。这意味着工程师应充分了解可能影响响应参数的设备原理。此外,由于制造与技术工作无法独自完成,因此还需要良好的沟通技巧,以便与负责光刻相关的其它工序的团队展开合作。

 

问:你们遇到过哪些挑战?当时是如何克服的?

李瑛周:由于图案细微化程度高,不易于进行堆叠管理2。半导体呈堆叠结构,堆叠管理包括利用光刻机设备对准上层和下层形成的图案,并以数据检查和校正未对准的情况。目前,我们正在开发中长期堆叠管理系统。此外,先前的人工操作正逐渐被自动校正系统所取代

李相券:虽然困难重重,但我们在堆叠管理方面仍有所进步。过去,我们只能在量产阶段才可以确认出现的问题。如今,得益于大数据驱动系统的应用,我们可以提前发现问题。此外,以往堆叠建模需要亲自测量。如今可以通过虚拟方式完成,从而帮助我们节省时间,同时提升堆叠管理。

 

问:你们的团队氛围怎么样?

李相券:生产设备24小时全天候运行,工作量也因此不会轻松。如果没有团队成员的相互关心和支持,工作难以顺利完成。得益于良好的协作体系和灵活的工作模式,总体工作环境正在稳步改善。

 

“极具吸引力的挑战,经验的层层堆叠”

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问:能否谈谈你们的工作情况?

李丞镐,利川DRAM部门曝光光刻技术团队负责人:在曝光光刻技术团队的主要任务包括工艺业务和设备业务,其中我负责处理与工艺相关的工作,包括分析光刻工艺过程和设备产生的所有数据,并预测随之带来的影响,同时寻找解决方案。

李在源,利川DRAM部门曝光光刻技术团队负责人:我主要负责光刻机设备改进任务,重点专注于如何提高设备生产率并更好地操作设备,同时负责其他关键器件(包括光刻晶圆工作台)的潜在改进任务。

 

问:能否介绍一下工作中需要哪些能力?

李丞镐:了解数据流和预测潜在结果的分析能力对于曝光光刻相关工作尤为重要。尤其是分析设备中的源数据和响应数据之间的相关性。以光刻机为例,单个晶圆的光刻工艺涉及各种各样的流程和工具。所以,工作人员应该非常注重设备操作过程对图案光刻产生的影响。

李在源:这项工作需要大量的知识支持,涉及光学、材料、化学、机械以及生产与制造工程方面的知识。因此在自身领域之外广泛学习相关内容的能力和意愿至关重要。

 

问:你们曾面临哪些挑战?当时是如何克服的?

李丞镐、李在源:我们要理解肉眼不可见的纳米世界内各种现象,又要利用技术来解决问题。同时实现两个相互矛盾的核心价值具有一定的挑战性,但这一过程也非常有趣。例如,增加产量和提高质量可能相互冲突,但在工作中应该尽力满足一切的要求。在面临挑战时试图保持这样一种思维模式:“我之所以有价值,是因为我有能力应对有一定难度的挑战。”

 

问:你们的工作有哪些极具吸引力的地方?

李丞镐:能够掌握1到2纳米级别的微加工工艺本身就是一件很有魅力的事情。我们经常开玩笑说,处理300毫米晶圆上2纳米的堆叠可能就如用一架以3马赫速度飞行的战斗机准确打击一个0.0025毫米的目标。

李在源:随着时间的推移,积累的经验和知识越多,能在工作中发挥的作用也就越大。在工作中,涉足的工作范围比别人更广,就有更多机会通过合作间接体验其它领域,这些都是很棒的工作体验。最重要的是,在这项工作中,你有机会接触数百种设备,并与数百名人员交流,从中积累经验,而这些经验很难从其他团队获得。

 

1分辨率:能够将两个相邻物体区分为两个不同物体的能力;分辨率越高,曝光设备形成的电路图案就越精细。
2堆叠:叠起的电路图案自上而下相互对齐的状态

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