מאת מערכת הבלוג
23 בינואר 2025

באפלייד מטיריאלס, פיזיקה היא לא רק תחום מחקר – היא הכוח המניע מאחורי פריצות הדרך הטכנולוגיות בתעשיית השבבים

אפלייד מטיריאלס מפתחת את מערכות הבדיקה המתקדמות ביותר המשמשות בתעשיית השבבים העולמית. בקרת האיכות היא שלב קריטי בתהליך ייצור השבבים, שכן פגם קטן — בגודל כמה ננומטרים — שלא אותר בזמן עלול לפגוע בתפקוד השבב כולו. כדי לעמוד באתגר הזה, מערכות הבדיקה האופטיות של אפלייד משתמשות בשיטות מיקרוסקופיה מורכבות המיישמות פתרונות פיזיקליים מתקדמים.

"המורכבות נובעת מהצורך לפעול בשני קצוות של הספקטרום", מסביר טל קוזניץ, מנהל קבוצת הטכנולוגיות האופטיות בחטיבת בקרת התהליכים (PDC) של אפלייד מטיריאלס. קוזניץ, בעל תואר ראשון בפיזיקה ומדעי המחשב ותואר שני בפיזיקה מאוניברסיטת תל אביב, עובד בחברה כבר 20 שנה ומילא בה מגוון תפקידים בתחום הפיזיקה והאופטיקה. "הגלאים של המיקרוסקופים שלנו צריכים לזהות שינויים מזעריים באור החוזר, תוך התמודדות עם עוצמות אור גבוהות בחמישה סדרי גודל. כל זאת בזמן מדידה של ננו-שניות, כדי לאפשר סריקה יעילה של הפרוסה כולה. במקביל, העדשות והמכלולים האופטיים שלנו צריכים לדעת לא לפזר את האור שממוקד בפגם, ומצד שני לא להיצרב כתוצאה מההספקים המטורפים שעוברים בהם. והלייזרים צריכים להיות מדויקים ויציבים ברמה שלא תיאמן. אין לנו פה מכלול אחד אתגרי – כל היבט של המערכת דורש טיפול ברמה של state of the art".

היכולת לספק בזמן אמת בקרת איכות מהימנה על גבי פס הייצור של השבבים מחייבת פתרונות טכנולוגיים המגרדים את המעטפת של היכולות הקיימות לא רק בתחום המיקרוסקופיה, אלא גם בתחומים אלקטרו-מכניים-פיזיקליים נוספים, ובתחומי עיבוד התמונה. "לפני כמה שנים ישבתי בכנס עם מדענים מ-CERN, וחישבנו את כוח המחשוב הנדרש ממכונה שלנו מול כוח המחשוב שנדרש לנתח את תוצאות המאיץ. לכאורה הפסדתי – לקומפלקס של CERN היה אמנם כוח מחשוב כפול מאשר למכונה אחת שלנו, אבל לנו יש בשטח מאות מכונות...", נזכר קוזניץ.

את הפתרונות האלה מפתחת אפלייד מטיריאלס בקמפוס הישראלי של החברה, הממוקם ברחובות. שם עובדים למעלה מ-100 פיזיקאיות ופיזיקאים בתפקידים שונים, רובם עוסקים במחקר ופיתוח בתחומי הליבה של פיזיקה. "כל מערכת בדיקה מורכבת משני חלקים עיקריים", מסביר קוזניץ. "החומרה, הכוללת את המערכות האופטיות, והאלגוריתם שמעבד את המידע. בצד החומרה, הפיזיקה היא שמכתיבה את גבולות היכולת". לכן, עבודת הפיזיקאים בחברה דורשת מחקר מתמיד של תופעות פיזיקליות חדשות, ופיתוח של מודלים פיזיקליים חדשים.

קבוצת הטכנולוגיות האופטיות אחראית על פיתוח שיטות חדשות להארת המבנים על הפרוסות ולאיסוף המידע המוחזר מהם. מכיוון שפיתוח של מערכת בדיקה חדשה יכול להימשך שנים ארוכות, הדבר מחייב הבנה מעמיקה של כיווני ההתפתחות העתידיים של התעשייה. "אנחנו צריכים להבין איך ייראו המבנים על הפרוסות בעוד שלוש, חמש ועשר שנים, ולפתח את הפתרונות האופטיים המתאימים," מסביר קוזניץ.

העבודה בחברה משלבת מחקר בסיסי עם פיתוח מוצרים. "חלק גדול מהעבודה דומה למחקר אקדמי", אומר קוזניץ. "אנחנו מבצעים סימולציות מורכבות, מפתחים מודלים תיאורטיים ומתאימים אותם למדידות. לעתים אנו משתפים פעולה עם חוקרים מאוניברסיטאות ומכוני מחקר, ואף עם החברות המובילות בתחומן בחקר תופעות חדשות. באינטראקציות הללו פעמים רבות בזכות המידע הרב שיש לנו - אנחנו אלה המציעים את הפתרונות לאנשים שזה תחום מומחיותם. זה דורש מאיתנו הבנה עמוקה כדי שנוכל לדבר איתם בגובה העיניים". מעבר לכך, הפיזיקאים בחברה לא עובדים בחלל הריק, אלא בצוותים רב-תחומיים הכוללים בין השאר מהנדסי חומרה, מומחי אפליקציה ומהנדסי מוצר. "ההישגים המשמעותיים מגיעים כשמומחים מתחומים שונים משלבים את הידע שלהם", מסביר קוזניץ. "לדוגמה, ישנם מקרים שבהם שיפור של פי שלושה ברגישות הגלאי לא משנה משמעותית את ביצועי המכונה, ולעומת זאת שיפור של עשרות בודדות של אחוזים שמלווה בשיפורים בהיבטים נוספים מניב מכונה שהפכה לסטנדרט החדש בשוק. וההרגשה שהצלחת לדחוף את הבורג האחרון במכונה הזו ממלאת אותך בתחושת סיפוק גדולה".

אפלייד מטיריאלס מגייסת פיזיקאיות ופיזיקאים בעלי יכולת מחקרית גבוהה לצד נכונות להתמודד עם אתגרים לא מוכרים. "מעבר לידע הטכני, חשובה היכולת לחשוב באופן ביקורתי ולהציע פתרונות חדשניים", מסכם קוזניץ. "אנחנו עוסקים בפיתוח טכנולוגיות שיענו על צרכי התעשייה בעתיד, וזה דורש שילוב של הבנה פיזיקלית מעמיקה עם ראייה מערכתית רחבה ויכולת מפותחת של עבודה בצוות".

מכיוון שמדובר בארגון גדול שנוגע בהיבטים רבים של המחקר והיישום של הפיזיקה, לפיזיקאים באפלייד יש שפע של כיוונים להתפתח בהם. לפני עשרים שנה, כשקוזניץ התחיל לעבוד באפלייד מטיריאלס, הוא יועד לתפקיד מהנדס מערכת של מכונה לסריקה של מסכות. ביום העבודה הראשון הוא התבקש למלא מקום כאחראי על גלאי של מכונה אחרת למשך שלושה חודשים. בסופו של דבר הוא נשאר בתפקיד ארבע שנים, עד שמונה לראש קבוצת הפיזיקאים שאחראים על כל הגלאים במכונות של החברה. בהמשך עבר לנהל את כל הפיזיקה והאופטיקה של מכונות סריקת המסכות, ואחר כך מונה לראש תחום הטכנולוגיות האופטיות, התפקיד בו הוא מכהן כיום. "מדובר בחמישה תפקידים שכל אחד מהם מגדיל את רוחב היריעה בהשוואה לקודם לו, אבל גם נוגע בתחומים נוספים. זאת חברה דינמית, שמציעה מגוון של תפקידים שמביאים לידי ביטוי את היכולות האישיות ואת שאיפות הקריירה של כל עובד. בעולם העבודה הנוכחי, זה יתרון עצום".