אפלייד מטיריאלס משיקה את 10 ^®VeritySEM

מאת מערכת הבלוג
16 ביוני 2023

מאת מערכת הבלוג

בקרת הייצור היא אחד האתגרים המורכבים בתעשיית השבבים, המתנהלת בעולם של רזולוציה תת-ננומטרית. ככל שהשבבים שמפעילים את המכשירים האלקטרוניים שלנו נעשים קטנים ומורכבים יותר, גדל האתגר הכרוך במדידה מדויקת של עשרות אלפי המעגלים המודפסים על גביהם — מדידה החיונית כדי לוודא את תקינותם של השבבים לפני שהם יוצאים את דלתות המפעל.

זהו בדיוק אזור ההתמחות של אפלייד מטיריאלס, שמכשירי המדידה והבקרה שלה הם אלה המאפשרים את המשך פיתוחם וייצורם של השבבים המורכבים הדרושים להפעלת טכנולוגיות מתקדמות. לאחרונה, על מנת לספק מענה להתקדמויות משמעותיות בתחום ייצור השבבים, השיקה אפלייד מטיריאלס את מערכת 10^®VeritySEM  החדשה. המערכת מספקת קפיצה טכנולוגית ברזולוציה ומהירות הדמיה ונחשבת למובילה בתחום, ובכך מאפשרת ליצרניות השבבים להאיץ את תהליכי הייצור של שבבים מורכבים ולמקסם את התשואה בייצור בנפח גבוה. 10 ^®VeritySEM יוצרה מקצה לקצה - משלב המו"פ הראשוני ועד להרכבת המערכת ויציאתה לשוק — בקמפוס הישראלי של אפלייד מטיריאלס ברחובות. לפיתוח המערכת היו שותפים מומחים משורה ארוכה של דיסציפלינות, ובכלל זה אופטיקה, אלגוריתמיקה, פיזיקה, פיתוח תוכנה, הנדסת חומרים ורובוטיקה.

שבבים חדשים, אתגרי מדידה חדשים

המערכת החדשה היא הגרסה המתקדמת ביותר של קו ה-CD-SEM של החברה: מיקרוסקופים אלקטרוניים למדידת הממדים הקריטיים של שבבים במהלך תהליך הייצור. כיום, מערכות מסוג CD-SEM מספקות את המדידות המדויקות ביותר של הדפוסים המודפסים על גבי השבבים בממדים תת-ננומטרים. המיקרוסקופים האלקטרוניים מודדים את הממדים הקריטיים של הדפוסים — כמו קווים ורווחים — במהלך הייצור, בשלב שבו סורק הליטוגרפיה מעביר אותם משכבת המסכה לשכבת הפוטו-רזיסט. באמצעות המדידות האלה מתבצע כיול של הסורק ושל תהליך ההדפסה, על מנת להבטיח שהדפוסים מדויקים וחפים מפגמים לפני שהם נחרטים בפרוסת הסיליקון.

אולם ככל שהשבבים נעשים מורכבים וקטנים יותר, מדידת הממדים הקריטיים של המעגלים שלהם הופכת למאתגרת יותר. בשנים האחרונות בעיית המדידה הפכה לקשה עוד יותר בעקבות התפתחויות טכנולוגיות בתהליך ייצור השבבים עצמו, ובפרט השימוש בהדפסה בשיטת EUV המשתמשת בגלי אולטרה-סגול בעלי אורך גל קיצוני, ולכן מחייבת שימוש בשכבות פוטו-רזיסט דקות עוד יותר. טכנולוגיית ההדפסה החדשנית ביותר, high-NA EUV, תדרוש ירידת ממד נוספת של עובי שכבות הפוטו-רזיסט, ותהפוך את סוגיית המדידה למאתגרת במיוחד הן בשל ירידה במספר הפוטונים הזמינים, והן בשל הזווית השטוחה יותר שהמדידה תחייב.

ארכיטקטורה ייחודית

 10 ®VeritySEM, מערכת ה-CD-SEM החדשה של אפלייד מטיריאלס שהושקה בחודש מרץ, תוכננה במיוחד כדי למדוד את הממדים הקריטיים של תכונות השבבים המודפסים בשיטות EUV ו-High-NA EUV. הארכיטקטורה הייחודית של המערכת מאפשרת להשיג רזולוציה טובה פי 2 בהשוואה למערכות קודמות, ובה בעת להשתמש באנרגיית נחיתה נמוכה שאינה פוגעת בשכבות הדקות במיוחד המשמשות להדפסת השבבים, ולספק קצב סריקה מהיר יותר ב-30%.

 10 ^®VeritySEM משתמשת ברזולוציית eBeam תת-ננומטרית — הטכנולוגיה המובילה בתעשייה — כדי ללכוד במהירות בין 13 ל-36 מדידות מדויקות של ממדים קריטיים על פני השבב. הרזולוציה המוגברת וקצב הסריקה הגבוה מאפשרים כיול מהיר יותר של סורק ה-EUV במהלך תהליך הייצור. כתוצאה מכך, מערכת 10 ^®VeritySEM מסייעת ליצרניות השבבים להאיץ את תהליך הייצור, למקסם את התפוקה בייצור בנפח גבוה, ולהגדיל את החזר ההשקעה העצומה שלהן ברכיבי הליטוגרפיה. המערכת החדשה משתמשת קרן אלקטרונים במתח נמוך כדי למזער את האינטראקציה עם שכבות הפוטו-רזיסט הדקות והעדינות יותר של EUV ו-High NA EUV, כך שהיא מצליחה לעמוד בסטנדרט המדידה הגבוה ביותר — אך מבלי לפגוע בשלמותם של הדפוסים.

במקביל,10 ^®VeritySEM מספקת מענה גם ליצרניות של שבבים מסוג GAA וזיכרונות מסוג 3D NAND, שהם בעלי ארכיטקטורה תלת-ממדית הבנויה לגובה. היתרונות המובנים של המערכת מאפשרים להשיג מדידות מדויקות יותר ב-50% גם של המבנים העמוקים של שבבים מסוגים אלה, מבלי לפגוע במבנים עצמם או בקצב הייצור.

רכיב חיוני להמשך ההתפתחות הטכנולוגית

10 ^®VeritySEM מצטרפת למשפחת מערכות VeritySEM של אפלייד מטיריאלס, שהצי שלהן מונה למעלה מ-1,400 כלים ברחבי העולם. מערכת 10 ^®VeritySEM זוכה להתעניינות מסחרית משמעותית של יצרניות שבבים וכרטיסי זיכרון, ויותר מ-30 מערכות מסוגה כבר סופקו ליצרניות שבבים מובילות. גם לקוחות של אפלייד מטיריאלס המייצרים טרנזיסטורים מסוג GAA, 3D NAND ו-DRAM בחרו בה ככלי פיתוח ובקרה ייעודי.

מערכת10 ^®VeritySEM מהווה פריצת דרך בטכנולוגיית CD-SEM, הפותרת את אתגרי המדידה שהציבו ההתפתחויות הטכנולוגיות המשמעותיות שייעצבו את תעשיית ייצור השבבים בשנים הבאות. בכך, היא תאפשר כבר עכשיו ייצור בנפח גבוה של השבבים המתקדמים הנחוצים על מנת לתמוך במהפכת ה-AI, במגמת הרכבים האוטונומיים, וביישומים טכנולוגיים חדשים נוספים שנמצאים מעבר לפינה.