随着人工智能半导体需求的快速增长，逻辑半导体小型化、高性能宽带存储器（HBM）和先进封装技术的进步，使得半导体制造工艺变得日益复杂。湿法清洗/湿法工艺技术是支撑此类半导体制造的关键技术之一。
日媒近期采访了Lam Research（以下简称Lam）湿法设备技术系统业务负责人Aaron Fellis，采访地点位于该公司位于奥地利菲拉赫的工厂。Lam是一家大型半导体制造设备制造商。我们向他询问了在“人工智能时代的半导体制造”中，湿法设备将扮演怎样的角色。在这个时代，GAA（环栅半导体）、HBM和玻璃芯基板等技术的研发和应用正在不断推进。
首先，您能否介绍一下 Lam Research 的湿法工艺业务及其菲拉赫工厂的作用？
Aaron Fellis（以下简称 Fellis 先生）表示 ，他们的湿法设备业务在三个地点运营。位于菲拉赫的工厂主要负责晶圆级湿法清洗/湿法工艺设备的研发和生产。他们负责前端工艺（如逻辑和存储器）以及先进封装的研发和制造。他们的主要产品是“EOS”和“DV-Prime”，其中 EOS 主要用于前端工艺，而 DV-Prime 则常用于先进封装。
在萨尔茨堡，他们正在开发用于面板的Kallisto和Phoenix湿法工艺系统。在美国俄勒冈州图阿拉廷，他们拥有两条产品线：SABRE用于逻辑和存储器前端的铜电镀，而SABRE 3D则用于先进封装，支持重分布层（RDL）和硅通孔（TSV）的铜电镀，以及微凸块的锡银和镍电镀。
在人工智能时代，湿洗的角色正在发生怎样的变化？
Aaron Fellis：人们对人工智能的兴趣日益浓厚，对更高计算能力的需求也随之增长。如果用最简单的方式来理解人工智能，它由逻辑处理器和内存组成，每个组件制造完成后，逻辑处理器（通常还包括人脑内存）会在封装过程中互连。我们的湿法设备在这些多个流程中都发挥着至关重要的作用。
对于人工智能逻辑处理器而言，2nm及以下等先进工艺节点是主要目标。在每个制造阶段保持极高的表面清洁度对于器件性能和良率至关重要，但随着结构日益精细，清洁难度也随之增加。同样的情况也适用于HBM的DRAM，其尺寸也在不断缩小。此外，在先进封装中，将逻辑处理器与HBM集成时，需要进行多次清洁工艺。
高数值孔径（NA）和极紫外（EUV）光刻设备的引入正在逐步推进。随着小型化的发展，清洗方面会面临哪些具体挑战？
Aaron Fellis：在半导体制造中，改变一种材料或工艺会引发连锁反应，影响其他工艺。随着高数值孔径极紫外光刻技术（EUV）形成的结构变得越来越精细，不仅对光刻和蚀刻工艺提出了新的要求，对后续的湿法清洗工艺也提出了新的要求。
逻辑半导体中正在引入诸如GAA之类的新型晶体管结构。这将如何影响湿式清洗工艺？
Aaron Fellis：GAA技术中，清洁过程增加了一个“第三维度”。与传统的通孔和互连结构不同，GAA涉及三维微结构的清洁，需要对其内部进行精确且极其彻底的清洁。
同时，对基材的高选择性也至关重要。例如，在去除微结构上的蚀刻残留物或化学机械抛光 (CMP) 残留物时，应仅去除不需要的残留物，而不影响其他已形成的层。必须保护基材，并且仅处理必要的部分，同时不改变客户设计的材料性能或结构形状。
挑战在于如何在不改变结构状态或表面的情况下，从极其精细的结构中去除不需要的物质。因此，我们与客户合作，确认设计规则和待成型结构的尺寸，并开发必要的设备功能。随着技术的进步，我们不断提升设备的工程能力，并在必要时开发新的化学解决方案。
HBM 正在解决哪些具体技术难题？
Aaron Fellis：与存储器制造商客户密切合作，了解 DRAM 的设计规则，并且从 DRAM 架构的角度来看，了解在流程的每个阶段需要进行什么样的清洁。
此外，对于HBM而言，除了需要针对DRAM本身小型化进行清洗外，用于堆叠DRAM芯片的TSV和微凸块的清洗也面临着独特的挑战。例如，需要去除多少缺陷，对材料的选择性要求如何，以及如何清洗微凸块和TSV的界面。在这些应用中，我们利用DV-Prime技术，并与客户合作开发工艺，以确保HBM堆叠和集成后仍能保持良好的性能。
玻璃芯基板在先进封装领域备受关注。与传统基板相比，它面临哪些具体挑战？
Aaron Fellis：一些客户正在考虑使用玻璃芯材。玻璃具有刚性等特性，这在器件性能方面具有优势。由于它与传统使用的硅晶片和有机材料面板等基板不同，因此首先要考虑的是如何安全地在设备内运输玻璃芯材。在Lam公司，我们也自主设计机电一体化系统和机器人。如果基板材料发生变化，不仅需要调整机器人的运输方式，还需要调整使用激光和摄像头的基板检测方式。
一旦材料进入工艺模块，就像处理硅材料一样，就必须了解需要清洗和去除哪些材料，以及结构的形状和尺寸、加工温度及其控制。然而，基本方法仍然相同：精确地处理必要的材料，同时最大限度地减少对周围材料的影响。
我们目前正与客户合作，了解玻璃芯基板的具体清洗和湿法工艺要求。这项技术正在发展中，有望在不久的将来投入实际应用。对于面板式玻璃面板的加工，我们可以使用萨尔茨堡正在研发的“Kallisto”和“Phoenix”工艺。
您从研发阶段就开始与客户合作，但当进入批量生产阶段时，对设备的要求会发生怎样的变化？
Aaron Fellis：在为客户解决棘手的技术难题时，通常从研发阶段开始，从客户引进研发设备到投入批量生产，双方可能会合作开发一到两年，甚至三年。
在研发初期，目标是在单片晶圆上实现所需的性能，并证明“该工艺可行”。然而，这不足以满足大规模生产的需求。前一工艺的处理器、HBM以及二者结合封装后的产品价值都非常高。因此，必须确保整个晶圆的加工性能均匀一致，从而使晶圆上形成的芯片，无论位于中心还是边缘，都能达到相同的性能和良率。
此外，EOS 和 DV-Prime 要求同一设备内多个工艺腔室的加工结果保持一致。由于大规模生产工厂使用多台相同的设备，因此所有设备都必须能够重复执行相同的工艺流程。我们与客户紧密合作，以满足这些技术要求。
产量和成本也是大规模生产的重要因素。
Aaron Fellis：不仅要满足各项要求，还要在保证性能的前提下尽可能快速地完成处理，从而提高每小时晶圆加工量。同时，化学品和能源的使用量必须降至最低。对于大规模生产设备而言，在保持先进、精准的工艺性能的同时，实现高产量和低生产成本至关重要。
Lam拥有先进的回收技术。通过多次重复利用废弃化学品，而非一次性丢弃，可以显著降低化学品成本。我们提供尖端精准的技术性能，同时确保设备在大规模生产后高效、低成本地运行。
中国的自主创业政策提升了中国装备制造商的技术能力。您如何看待湿式设备市场的竞争格局？
Aaron Fellis：设备制造商遍布亚洲、美国和欧洲，公司位于哪个地区并不重要。当然，我们具有竞争力，也渴望赢得竞争。但是，我们并不特别关注竞争对手的动向，而是专注于自身能做的事情。
重要的是了解客户面临的挑战以及他们需要Lam公司在哪些方面提供专业技术支持。这些挑战可能涉及技术性能、产量或成本。有时，他们可能需要大量设备才能快速启动工厂运营。关键在于倾听客户的需求，了解他们的挑战，并通过工程和工艺技术提供解决方案。这种方法有助于建立与客户的信任和合作关系。我们将继续证明，我们拥有卓越的创意和必要的产品来解决客户的问题。
展望未来五年左右，您认为湿式清洗领域会出现哪些技术挑战？
Aaron Fellis：我在半导体行业工作了30年，从未感到过无聊。在这个行业，半导体制造商、先进封装公司和设备制造商都必须每年进行革新，有时甚至一年两次。我们的客户目前正在研发2纳米工艺，而更进一步则是埃级工艺。随着尺寸缩小到18埃、16埃，纵横比不断增大，工艺也变得更加复杂。在很多情况下，我们会与客户合作，在最先进的工艺节点之前两代进行研发，深入了解设计规则、结构尺寸、绝缘/金属材料、所需的洁净度以及需要控制的最小缺陷尺寸。
例如，在封装领域，我们正在与客户探讨是否继续使用TSV和微凸点，以及微凸点材料是否会发生变化。此外，许多公司正在考虑转向混合粘合技术，而从微凸点过渡到混合粘合时，他们需要应对新的清洁挑战，以实现更高的封装精度。
我们将继续与处理器、堆叠式存储器和封装领域的客户合作，不断改进设备，以更好地控制表面相互作用，包括精确的清洗性能和选择性。在某些情况下，还需要具备湿法蚀刻去除结构内部干法蚀刻无法去除的材料的能力。我们也将继续提升这些能力。
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