e-Learning

Bez kategorii

VTM-gebaseerde halfgeleidermetrologie: De verstorende technologie die tegen 2029 zal exploderen (2025)

ByLuzan Joplin

2025-05-21
VTM-Based Semiconductor Metrology: The Disruptive Tech Set to Explode by 2029 (2025)

Inhoudsopgave

Executive Summary: 2025 en Verder

Vapor Transport Method (VTM)-gebaseerde halfgeleider metrologie komt naar voren als een sleuteltechnologie voor het aanpakken van de toenemende complexiteit van apparaatsarchitecturen en strenge procescontrolevereisten in de halfgeleiderindustrie. Vanaf 2025 heeft de uitbreiding van geavanceerde logica- en geheugennodes—vooral bij 3nm en daarboven—de vraag naar metrologische oplossingen aangewakkerd die in staat zijn tot niet-destructieve, hoogresolutie en snelle analyse van steeds ingewikkelder structuren. VTM-gebaseerde technieken worden geïntegreerd in procescontrolesystemen om kritische metingen te bieden voor dunne films, interfacekwaliteit en materiaalsamenstelling, die essentieel zijn voor opbrengstverhoging en defectreductie.

Grote apparatuurfabrikanten zijn begonnen VTM-gebaseerde tools op te nemen in hun metrologische portfolio’s. KLA Corporation heeft bijvoorbeeld verwezen naar de zoektocht naar nieuwe materiaalanalysescapaciteiten die geschikt zijn voor next-generation apparaatsnodes. Evenzo blijft Lam Research geavanceerde metrologische oplossingen voor atomaire laagprocessen verkennen, waarbij VTM-technologieën zijn gepositioneerd om de metrologiegaten in selectieve depositie en etsen aan te pakken. Deze inspanningen zijn in lijn met de overgang naar 3D-apparaatstructuren, zoals gate-all-around (GAA) FET’s en geavanceerde DRAM, waar traditionele metrologiemethoden beperkingen ondervinden in ruimtelijke resolutie en materiaalsensitiviteit.

Industrieconsortia zoals SEMI en samenwerkende R&D-initiatieven ondersteunen de standaardisatie en validatie van VTM-gebaseerde benaderingen, waarbij hun relevantie voor high-volume productie wordt benadrukt. De integratie van deze methoden wordt verwacht te versnellen naarmate halfgeleiderfabrikanten proberen de cyclustijden te verkorten en de procesvensters te verbeteren, vooral in EUV-lithografie en geavanceerde verpakkingsapplicaties.

Vooruitblikkend, de vooruitzichten voor VTM-gebaseerde halfgeleider metrologie in de komende jaren zijn robuust. Een groeiende adoptie wordt verwacht naarmate fabrieken de productie opvoeren bij leidende nodes en heterogene integratie en geavanceerde verpakkingen gemeengoed worden. VTM-gebaseerde metrologie staat ook op het punt een rol te spelen bij de introductie van nieuwe materialen, waaronder 2D-halfgeleiders en samengestelde materialen, waar traditionele metrologie tekortschiet. De focus van de industrie zal liggen op het vergroten van de throughput, automatisering en integratie met AI-gedreven procesbeheersplatforms, met het doel om de return on investment voor zowel gereedschapsmakers als chipfabrikanten te maximaliseren.

Samenvattend, VTM-gebaseerde metrologie staat aan de voorhoede van innovatie in de procescontrole van halfgeleiders. De koers ervan tot 2025 en verder zal worden gevormd door voortdurende investeringen van gereedschapsfabrikanten, groeiende adoptie door halfgeleiderfabrikanten en voortdurende samenwerking in de toeleveringsketen om de technische uitdagingen van productie op geavanceerde nodes aan te pakken.

Marktdrivers Versnelling van VTM-gebaseerde Metrologie Adoptie

De adoptie van Vacuum Transfer Module (VTM)-gebaseerde halfgeleider metrologie versnelt, gedreven door een samenloop van technische, economische en toeleveringsketenfactoren die de industrie in 2025 hervormen en naar verwachting in de komende jaren aanhouden. Enkele belangrijke marktdrivers dragen bij aan deze trend:

  • Geavanceerde Node Schaling en Apparatencomplexiteit: De voortdurende overgang naar sub-5nm logica en geavanceerde geheugennodes vraagt om steeds grotere precisie in metrologie. Krimpende kritische dimensies en complexe 3D-structuren, zoals gate-all-around (GAA) transistors en hoge aspectratio functies, vereisen vervuilingsvrije hantering en snelle, geautomatiseerde meetcycli, beide mogelijk gemaakt door VTM-gebaseerde systemen. Vooruitstrevende apparatuurleveranciers, zoals Lam Research en Applied Materials, hebben recentelijk de integratie van vacuümgebaseerde overdracht in hun metrologie- en inspectieplatforms benadrukt om aan deze eisen te voldoen.
  • Opbrengstverhoging en Defectbeheersing: Naarmate procesvensters krapper worden, wordt real-time feedback en in situ monitoring essentieel voor opbrengstoptimalisatie. VTM-gebaseerde metrologische platforms ondersteunen cluster tool-architecturen, waardoor naadloze overdracht tussen proces- en meetkamers onder vacuüm mogelijk is. Dit vermindert de blootstelling van wafers aan luchtverontreinigingen en zorgt voor meetnauwkeurigheid, een belangrijk aandachtspunt dat wordt benadrukt in de nieuwste aanbiedingen van KLA Corporation en Hitachi High-Tech Corporation.
  • Automatisering en Doorvoer: Het waferfabricage-ecosysteem neemt steeds meer automatisering aan om tekorten aan geschoold personeel aan te pakken en de efficiëntie van de high-volume productie te behouden. VTM-systemen vergemakkelijken geautomatiseerde, hoge-doorvoer waferoverdrachten tussen metrologiemodules en proceskamers, wat de trend naar licht-uit fabrieken ondersteunt. Tokyo Electron en SCREEN Semiconductor Solutions hebben beide de rol van vacuümtransfer en robotica in hun nieuwste metrologische gereedschappen onderstreept.
  • Contaminatiecontrole en Betrouwbaarheid: Naarmate apparaatsarchitecturen gevoeliger worden voor deeltjes en moleculaire verontreinigen, is het handhaven van ongerepte waferoppervlakken kritisch. VTM-gebaseerde metrologie elimineert atmosferische blootstelling tijdens intra-tool overdrachten, in lijn met de contaminatiecontrole normen die zijn vastgesteld door industrieassociaties zoals SEMI.
  • Veerkracht van de Wereldwijde Toeleveringsketen: Fabrikanten geven steeds meer prioriteit aan gereedschapinteroperabiliteit en modulariteit om de flexibiliteit van de toeleveringsketen te verbeteren. VTM-gebaseerde metrologiesystemen, met hun gestandaardiseerde interfaces en modulaire ontwerp, ondersteunen snelle gereedschapherconfiguratie en apparatuurdeling over meerdere productielijnen, zoals opgemerkt door ASML in hun technolog updates.

Vooruitkijkend naar 2025 en verder, zorgt de drang naar hogere waferoutput, lagere defectiviteit en continue procesinnovatie ervoor dat VTM-gebaseerde metrologie een hoeksteen technologie zal blijven in geavanceerde halfgeleider fabrieken, die zowel incrementele als transformerende procesverbeteringen ondersteunen.

Technologische Overzicht: Wat VTM-gebaseerde Metrologie Uniek Maakt?

Vapor Transport Metrology (VTM)-gebaseerde technieken zijn naar voren gekomen als een significante innovatie in de halfgeleider metrologie, met unieke mogelijkheden voor inline procescontrole en geavanceerde materiaalanalyse. In tegenstelling tot conventionele oppervlakte- of contactgebaseerde meetmethoden, benut VTM gecontroleerde damp-fase interacties om kritische halfgeleiderparameters zoals samenstelling, dikte, uniformiteit en defectiviteit op zowel wafers als dunne films te analyseren. Deze aanpak is bijzonder relevant nu de industrie te maken heeft met strenge eisen voor precisie en niet-destructieve analyse bij de sub-5nm technologie nodes.

Een belangrijke onderscheidende factor van VTM-gebaseerde metrologie is het inherente niet-contact, chemisch-selectieve traceren, wat monsterverontreiniging en fysiek letsel minimaliseert—kwesties die traditionele metrologie steeds meer uitdagen naarmate apparaatsstructuren krimpen en materialen diversifiëren. Door gerichte chemische dampen te gebruiken die reageren met specifieke film- of substraatcomponenten, kan VTM hoge gevoeligheid voor samenstellings- en diktevariaties bereiken. Dit is vooral voordelig in toepassingen zoals monitoring van atomair laagdepositie (ALD), evaluatie van hoge-k dielectricen en analyse van 3D NAND-structuren, waar traditionele optische of elektrische technieken tekortschieten op het gebied van diepte-resolutie of selectiviteit.

Belangrijke apparatuurleveranciers, zoals Lam Research en KLA Corporation, hebben VTM-principes geïntegreerd in hun next-generation metrologietools, waarbij de nadruk ligt op snelle, in-fab meetcycli en compatibiliteit met high-volume productie. Sommige VTM-geactiveerde systemen maken bijvoorbeeld gebruik van in-situ damp-fase etsen of oppervlaktepassivatie-stappen, gevolgd door real-time spectroscopische analyse, waarbij actiegerichte gegevens binnen enkele seconden worden geleverd en gesloten-lus procescontrole ondersteunen. Deze snelle feedback is cruciaal voor geavanceerde logica- en geheugenspecialisten die bijna continue monitoring vereisen om de opbrengsten op geavanceerde nodes te behouden.

Bovendien is VTM-gebaseerde metrologie uniek geschikt voor complexe, heterogene apparaatsarchitecturen zoals gate-all-around FET’s en geavanceerde DRAM-cellen, waar traditionele methoden tekortschieten in ruimtelijke resolutie of materiaalselectie. Het vermogen van de methode om verborgen interfaces te doorboren en conformiteit in hoge aspectratio-functies te beoordelen, positioneert het als een cruciale mogelijkheid voor de toekomstige schaalvergroting van halfgeleiders.

Vooruitblikkend naar 2025 en verder, wordt verwacht dat de groeiende adoptie van VTM-gebaseerde metrologietools zal versnellen naarmate de procesintegratie-uitdagingen toenemen. Leading foundries en geïntegreerde device fabrikanten zullen naar verwachting de VTM-utilisatie verder uitbreiden, gedreven door de compatibiliteit van de technologie met Industry 4.0 automatisering en de synergie met machine learning-gedreven procesanalyse. Nu de International Roadmap for Devices and Systems (IRDS) blijft benadrukken dat metrologie-innovatie een belangrijke bottleneck is voor schaalvergroting, staat VTM op het punt een belangrijke rol te spelen in de strategieën voor de productie van next-generation halfgeleiders (IEEE IRDS).

Concurrentielandschap: Sleutelspelers en Innovators

Het concurrentielandschap voor Voltage-Tunable Metamaterial (VTM)-gebaseerde halfgeleider metrologie evolueert snel, omdat zowel gevestigde metrologiefirma’s als innovatieve startups proberen de unieke mogelijkheden van VTM’s voor next-generation procescontrole te benutten. Vanaf 2025 heeft de druk naar geavanceerde nodes—zoals 3 nm en daaronder—de vraag naar metrologische oplossingen vergroot die hogere gevoeligheid, niet-destructieve meting en compatibiliteit met complexe 3D-apparaatarchitecturen bieden.

Onder de meest prominente spelers blijft KLA Corporation geavanceerde materialen en fotonica integreren in zijn metrologische platforms. Hoewel KLA niet publiekelijk VTM-specifieke producten heeft aangekondigd begin 2025, signaleren zijn voortdurende investeringen in optische en hybride metrologie een gereedheid om opkomende VTM-gebaseerde modules op te nemen naarmate ze rijper worden. Applied Materials—een andere belangrijke apparatuurleverancier—heeft zich ook gericht op het uitbreiden van zijn metrologie- en inspectieaanbiedingen, met onderzoeksamenwerkingen gericht op het verkennen van geavanceerde materialen en metamateriaal-gestuurde sensoren voor verbeterde defectdetectie en kritische dimensiemeting.

Op het gebied van innovatie zijn verschillende gespecialiseerde bedrijven en universiteits-spin-offs begonnen VTM-gebaseerde sensoren en modules te commercialiseren die zijn afgestemd op halfgeleidercharacterisatie. Opmerkelijk is dat imec prototype VTM-apparaten heeft gedemonstreerd in samenwerking met belanghebbenden uit de industrie, gericht op real-time, in-line metrologie voor sub-5 nm processen. Hun onderzoek naar afstembare metasurfen en nano-antennearrays, ondersteund door grote foundries en gereedschapsfabrikanten, positioneert hen als sleutelbijdragers aan de vroege adoptie van VTM-gebaseerde oplossingen.

In Azië verkennen Western Digital (Innovation Labs) en verschillende toonaangevende foundries actief VTM-geenabled sensoren voor inline waferinspectie en overlay-metrologie, in samenwerking met startups in materiaalkunde. Deze regionale focus wordt ondersteund door aanzienlijke overheid investering in halfgeleider R&D, vooral in Zuid-Korea en Taiwan, wat een concurrerende omgeving bevordert voor snelle prototyping en pilot-adoptie van VTM-gebaseerde tools.

Vooruitkijkend wordt verwacht dat het concurrentielandschap een toename van samenwerking tussen apparatuurfabrikanten, onderzoeksinstituten en materialenbedrijven zal zien. De roadmap voor VTM-gebaseerde metrologie suggereert commerciële implementaties in pilotlijnen tegen het einde van 2025 tot 2026, met bredere marktdo penetration afhankelijk van succesvolle integratie met bestaande metrologietoolchains en aantoonbare voordelen in throughput en meetnauwkeurigheid. Terwijl ecosysteempartnerschappen zich verdiepen, staat het veld op het punt om snel vooruitgang te boeken, met zowel nieuwe toetreders als gevestigde spelers die racen om schaalbare, productieklare VTM metrologische oplossingen te leveren.

Laatste Vooruitgangen in VTM-toepassingen voor Halfgeleiderfabricage

De integratie van technologieën op basis van het vacuum transfer module (VTM) in halfgeleider metrologie versnelt steeds meer naarmate fabrikanten de richting uitgaan van geavanceerde nodes en complexere apparaatsarchitecturen. In 2025 zien we VTM-gebaseerde oplossingen als kritiek voor het behouden van monsterintegriteit en het mogelijk maken van hoge doorvoer, niet-destructieve meetstromen door het hele halfgeleider fabricageproces.

Een van de meest significante vooruitgangen is de koppeling van VTM-systemen met geavanceerde metrologietools zoals scanning-elektronenmicroscopen (SEM), transmissie-elektronenmicroscopen (TEM) en atomic force microscopes (AFM). Deze modules maken een naadloze, vervuilingsvrije overdracht van wafers en monsters tussen proceskamers en inspectiestations onder ultra-hoge vacuüm (UHV) of gecontroleerde omgevingen mogelijk. Deze capaciteit is vooral cruciaal voor metrologie op de sub-5 nm schaal, waar zelfs kortstondige atmosferische blootstelling de oppervlaktechemie kan veranderen of defecten kan introduceren. Bedrijven zoals ULVAC, Inc. en Kurt J. Lesker Company hebben modulaire VTM-platforms ontwikkeld die rechtstreeks integreren met metrologie- en procesgereedschappen, ter ondersteuning van waferformaten van 300 mm en groter.

Recente productaankondigingen benadrukken deze trend. In 2024 breidde Brooks Automation zijn VTM-portfolio uit om hogere doorvoer en verbeterde cleanroom-compatibiliteit te bieden, wat direct inspeelt op de vraag naar snelle, vervuilingsvrije waferbehandeling in metrologiecellen. Evenzo introduceerde Ferrotec nieuwe VTM-componenten die zijn ontworpen voor next-generation metrologie en inspectie, met een focus op betrouwbaarheid en integratie met AI-gedreven defectanalyseplatforms.

Op het gebied van toepassingen wordt VTM-gebaseerde metrologie steeds vaker toegepast in inline- en end-of-line defectinspectie, kritische dimensie (CD) meting, overlay-metrologie en procescontrole voor geavanceerde verpakking. Bijvoorbeeld, Applied Materials benadrukt het belang van vacuümgebaseerde overdracht voor metrologiemodules in hun nieuwste procescontroleoplossingen, waarbij verbeteringen in meetherhaalbaarheid en verminderde doorverlies bij deeltjes worden vermeld.

Vooruitkijkend wordt verwacht dat de komende jaren verdere standaardisatie en interoperabiliteit in VTM-modules zullen plaatsvinden, wat flexibele toolclustering en meer autonome productieomgevingen mogelijk maakt. De voortdurende miniaturisatie van apparaten, waaronder gate-all-around (GAA) FET’s en 3D NAND, zal blijven stimuleren in VTM-gebaseerde metrologie hardware en software-integratie. Terwijl de industrie zich richt op 2 nm en verder, staan VTM-oplossingen op het punt om nog integralere bijdragen te leveren aan het behalen van de vereiste precisie, netheid en throughput in halfgeleider metrologie workflows.

Integratie-uitdagingen en Oplossingen in Fab-omgevingen

De integratie van Vacuum Transfer Module (VTM)-gebaseerde halfgeleider metrologiesystemen in fab-omgevingen is een snel evoluerend gebied, vooral nu chipfabrikanten streven naar hogere doorvoer en striktere procescontrole op geavanceerde nodes. De kernuitdaging ligt in het naadloos incorporeren van VTM-gebaseerde metrologie in sterk geautomatiseerde, ruimtelijke schone kamers terwijl wordt voldaan aan de betrouwbaarheid, vervuiling en gegevensintegratie-eisen.

Een prominente kwestie is de noodzaak om ultra-hoge vacuümcondities te handhaven tijdens de waferoverdracht tussen proces- en metrologietools. VTM’s zijn essentieel voor het minimaliseren van vervuilingsrisico’s, maar hun integratie verhoogt de systeemcomplexiteit en het formaat. Recentelijke oplossingen richten zich op modulaire VTM-ontwerpen en verbeterde robotica, waardoor flexibele implementatie met minimale verstoring van de fab-layout mogelijk is. Lam Research heeft bijvoorbeeld compacte, cluster-tool-compatibele VTM-platforms geïntroduceerd die zowel etsing- als metrologiemodules ondersteunen, waardoor fabrieken hun apparatuurfootprint en waferhandelingen kunnen minimaliseren.

Gegevensinteroperabiliteit is een andere uitdaging, omdat VTM-gebaseerde metrologiesystemen enorme, heterogene datasets genereren die moeten worden gesynchroniseerd met fab-brede Manufacturing Execution Systems (MES) en Advanced Process Control (APC) platforms. Leider apparatuurmakers zoals KLA Corporation ontwikkelen gestandaardiseerde gegevensinterfaces en edge-compute oplossingen om veilige, real-time analyses direct op het gereedschapsniveau te vergemakkelijken, wat de procesfeedback verbetert en de cyclustijden verkort.

Een andere integratiehindernis betreft het handhaven van gereedschapsuptime en betrouwbaarheid onder de harde omstandigheden van continue productie. Innovaties in voorspellend onderhoud—die gebruikmaken van IoT-sensoren en AI-gestuurde diagnostiek—worden ingezet om de VTM-gezondheid te monitoren en proactief om met storingen te gaan. Applied Materials heeft onlangs zijn mogelijkheden voor externe monitoring voor VTM-gebaseerde metrologieclusters uitgebreid, met meetbare verminderingen in ongeplande downtime en service-interventies.

Vooruitkijkend naar 2025 en verder, zal de overgang naar More-than-Moore-toepassingen (bijv. geavanceerde verpakking, heterogene integratie) nog veel aanpasbare VTM-gebaseerde metrologiesystemen vereisen. Industry samenwerkingen, zoals die geleid door SEMI, werken aan het ontwikkelen van open standaarden voor gereedschapcommunicatie en interoperabiliteit, met als doel de integratie van VTM in verschillende processtromen te stroomlijnen. Terwijl fabrieken streven naar hogere opbrengsten en efficiëntie op sub-5nm nodes en in 3D-structuren, zal het vermogen om VTM-gebaseerde metrologie flexibel en betrouwbaar te integreren een belangrijke differentiator zijn.

Marktvoorspellingen Tot 2029: Groei, Segmenten en Regio’s

De VTM-gebaseerde halfgeleider metrologiemarkt staat op het punt een aanzienlijke uitbreiding te ondergaan van 2025 tot 2029, gedreven door de snelle adoptie van geavanceerde procescontroleoplossingen in de halfgeleiderfabricagesector. Virtuele metrologie (VTM) maakt gebruik van machine learning en procesgegevens om kritische waferparameters in real-time te voorspellen, waarbij de afhankelijkheid van traag, kostbaar fysiek meten wordt verminderd en een hogere doorvoer en opbrengst mogelijk wordt. Deze technologische verschuiving wint momentum naarmate chipmakers overschakelen naar sub-5nm nodes en 3D-architecturen implementeren, die striktere procescontrole en meer geavanceerde metrologische oplossingen vereisen.

Volgens recente openbare verklaringen en roadmaps van toonaangevende halfgeleiderapparatuurleveranciers wordt verwacht dat de integratie van VTM met traditionele metrologietools wijdverbreid zal worden in zowel logica- als geheugenspecialisten. Applied Materials heeft de rol van VTM in geavanceerde procescontrole-strategieën benadrukt, vooral voor nieuwe transistorstructuren en EUV-lithografie, en projecteert dat software-gedreven metrologie een hoeksteen zal zijn van next-generation fabrieken tegen 2026. Evenzo benadrukt KLA Corporation de voortdurende ontwikkeling van VTM-geactiveerde platforms in zijn metrologische portfolio, met verwachte sterke groei in adoptie door toonaangevende foundries en geïntegreerde device fabrikanten.

Marktsegmentatie toont aan dat de logicafabricage—gedreven door geavanceerde nodes voor AI, HPC en mobiele toepassingen—de grootste adopter zal zijn van VTM-gebaseerde metrologische oplossingen. Geheugen fabrieken, vooral die wat 3D NAND en DRAM produceren, worden ook verwacht hun investeringen in VTM te verhogen naarmate de procescomplexiteit toeneemt. Regionaal zal de Azië-Pacific de dominante markt blijven, gezien de concentratie van toonaangevende fabrieken in Taiwan, Zuid-Korea en China. Bedrijven zoals TSMC en Samsung Electronics integreren actief geavanceerde metrologische benaderingen om competitief te blijven aan de voorhoede.

Vooruitkijkend naar 2029, zal het concurrentielandschap waarschijnlijk een toename van partnerschappen tussen apparatuurmakers en softwareleveranciers zien, naarmate de datagestuurde benadering van VTM naadloze integratie vereist met fabautomatiserings- en procescontrolesystemen. De overgang naar “slimme fabrieken”—met AI, big data en VTM—zal de adoptie verder versnellen. Hierdoor wordt verwacht dat de wereldwijde VTM-gebaseerde halfgeleider metrologiemarkt robuuste dubbele groeicijfers zal vertonen tot 2029, met Azië-Pacific als leider, gevolgd door Noord-Amerika en Europa naarmate geavanceerde productienodes prolifereren en nieuwe fabrieken operationeel worden.

Strategische Partnerschappen en Industriecocreaties

De opkomst van VTM (Virtual Test Metrology) in de halfgeleiderfabricage stimuleert een golf van strategische partnerschappen en industriecocreaties, aangezien chipfabrikanten en apparatuurleveranciers proberen procescontrole te versnellen en de opbrengst in geavanceerde nodes te verhogen. In 2025 wordt de integratie van VTM in fab-omgevingen gestimuleerd door allianties die metrologie-expertise combineren met vooruitgangen in AI, data-analyse en procesapparatuur.

Belangrijke spelers in VTM-gebaseerde metrologie, zoals KLA Corporation en Applied Materials, vormen partnerschappen met toonaangevende halfgeleiderfoundries en geïntegreerde device fabrikanten (IDM’s) om virtuele metrologische oplossingen te co-ontwikkelen die zijn afgestemd op sub-5nm en opkomende 3D-structuren. Bijvoorbeeld, KLA Corporation heeft samenwerkingen aangekondigd met belangrijke logica- en geheugenspecialisten om AI-gedreven virtuele metrologie te implementeren binnen de high-volume productie, en gebruikmakend van real-time proces- en sensorgegevens om kritische dimensies en defectiviteit met grotere nauwkeurigheid te voorspellen.

Inmiddels werken apparatuurleveranciers samen met softwarebedrijven om VTM-algoritmen in procesgereedschappen in te bedden. ASML, de toonaangevende lithografie leverancier, werkt samen met procescontrole- en analysebedrijven om virtuele metrologiemodules rechtstreeks in zijn scanner en inspectieplatforms te integreren, en zo in-line monitoring voor EUV en geavanceerde DUV-nodes te verbeteren (ASML). Dergelijke samenwerkingen zijn gericht op het bieden van fabrieken met voorspellende controle en feedbackloops die de metrologie belasting verminderen, de cyclustijden verkorten en de totale opbrengst verbeteren.

Industrieconsortia en R&D-allianties vergemakkelijken ook de ontwikkeling en standaardisatie van VTM-methodologieën. Organisaties zoals SEMI en imec leiden gezamenlijke projecten die chipfabrikanten, gereedschapverstrekkers en analyseproviders samenbrengen om VTM-best practices vast te stellen en interoperabiliteit in heterogene fab-omgevingen te waarborgen (imec). Deze samenwerkingen zijn cruciaal nu de industrie overgaat naar high-mix, low-volume productie en heterogene integratie, waar traditionele metrologie alleen niet kan opschalen.

Vooruitkijkend wordt verwacht dat dergelijke samenwerkingen tussen industrieën zullen toenemen, met een focus op het standaardiseren van gegevensformaten, het verbeteren van modeloverdraagbaarheid en het uitbreiden van VTM-dekking naar nieuwe materialen en processtromen. Naarmate de complexiteit van halfgeleiders groeit, zal de collectieve innovatie die mogelijk wordt gemaakt door strategische allianties essentieel zijn voor het behoud van opbrengstverbeteringen en competitieve differentiatie in geavanceerde fabricage.

Reguleringen, Normen en Kwaliteitsimplicaties

Naarmate VTM (Vacuum Transfer Module)-gebaseerde halfgeleider metrologie steeds integralere deel gaat uitmaken van geavanceerde chipfabricage, evolueren de regelgevende kaders en industrie normen snel om kwaliteit, interoperabiliteit en veiligheid in wereldwijde toeleveringsketens te waarborgen. In 2025 vergroot de verschuiving naar sub-3 nm nodes en complexe 3D-architecturen het belang van robuuste metrologiestandaarden, aangezien zelfs kleine procesafwijkingen de opbrengsten en betrouwbaarheid van apparaten kritisch kunnen beïnvloeden.

Belangrijke internationale normenorganisaties, zoals SEMI, zijn actief bezig met het bijwerken van specificaties die relevant zijn voor VTM-interfaces, reinheid, contaminatiecontrole en dataverwerkingsprotocollen. Bijvoorbeeld, de SEMI E84 en E87 normen, die automatische materiaalanhandelssystemen en substraattracking reguleren, worden herzien om in te spelen op de integratie van steeds geavanceerdere VTM-gebaseerde metrologische tools binnen slimme productieomgevingen. Tegelijkertijd hebben ZEISS Semiconductor Manufacturing Technology en KLA Corporation samengewerkt met normeringsgroepen om best practices voor communicatie van tool naar tool en in-line metrologische gegevensinteroperabiliteit vast te stellen, essentieel voor real-time procescontrole in high-volume fabrieken.

Kwaliteitsborging is van groot belang, aangezien VTM-gebaseerde systemen vaak ultra-schoon wafers in vacuümomgevingen behandelen om deeltjesverontreiniging te voorkomen. Fabrikanten zoals Brooks Automation en ULVAC certificeren hun VTM-modules om te voldoen aan of deze recentste SEMI F47 (spanningsdaling immuniteit) en SEMI S2 (veiligheidsrichtlijnen) normen te overtreffen, wat zorgt voor operationele stabiliteit en minimalisering van contaminatierisico’s. Deze certificeringen worden steeds meer vereist door grote foundries en geïntegreerde device fabrikanten (IDMs), die strenge kwalificatiegegevens eisen voordat nieuwe metrologische platformen worden aangenomen.

Vooruitkijkend wordt verwacht dat het regelgevende landschap verder zal aanscherpen, vooral met betrekking tot gegevensintegriteit en cyberveiligheid in VTM-gebaseerde metrologiesystemen. Met de toenemende connectiviteit en gegevensstromen tussen metrologietools en fabautomatiseringssystemen, is voorspellend dat standaarden voor veilige gegevensverwerking en traceerbaarheid—zoals die onder SEMI E30 (GEM) en SEMI E133 (gegevensverzamelingbeheer)—een grotere handhaving en verbeteringen zullen ondergaan. Daarnaast zullen milieuregels die vacuümpompuitlaten en energieverbruik reguleren, geleid door instanties zoals het Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA), naar verwachting invloed uitoefenen op de selectie van VTM-apparatuur en operationele praktijken in de komende jaren.

Samenvattend, 2025 markeert een periode van verhoogde regelgevende controle en standaardisering in VTM-gebaseerde halfgeleider metrologie, waarbij belanghebbenden in de industrie nauw samenwerken om ervoor te zorgen dat technologische vooruitgangen gepaard gaan met robuuste kwaliteits- en compliancekaders.

Toekomstige Uitblik: Potentiële Ontwrichtingen en Lange Termijnmogelijkheden

Vooruitkijkend naar 2025 en de daaropvolgende jaren suggereert de koers van VTM (Virtual Test Metrology)-gebaseerde halfgeleider metrologie zowel significante ontwrichtingen als nieuwe langdurige mogelijkheden voor de industrie. Naarmate apparaatsarchitecturen complexer worden—aangedreven door geavanceerde nodes zoals 3nm en de proliferatie van 3D-structuren—komen traditionele metrologiemethoden steeds meer onder druk te staan om nauwkeurige, niet-destructieve en kosteneffectieve procescontrole te bieden. VTM, dat gebruikmaakt van AI, machine learning en hoge-fidelity simulatie om directe fysieke metingen aan te vullen of te vervangen, is gepositioneerd om aan deze behoeften tegemoet te komen en procescontrolestrategieën wereldwijd opnieuw te definiëren.

Belangrijke spelers in de industrie zijn actief bezig met het bevorderen van VTM-technologieën. Lam Research integreert bijvoorbeeld virtuele metrologische mogelijkheden in zijn apparatuurportfolio, met de nadruk op voorspellende procescontrole en opbrengstverbetering. Evenzo heeft Applied Materials de toepassing van AI-gestuurde analyses en virtuele sensoren benadrukt om real-time inzichten te bieden, waardoor de belasting van metrologische tools en cyclustijden verminderen. Deze initiatieven worden verwacht verder te rijpen tegen 2025, met bredere adoptie in high-volume productieomgevingen.

Een belangrijke verwachte ontwrichting is de verschuiving van uitgebreide in-line metrologische sampling naar selectieve, datagestuurde benaderingen aangedreven door VTM. Deze overgang kan de kosten voor wafermetrologie aanzienlijk verminderen—historisch gezien een belangrijke uitgave voor toonaangevende fabrieken—terwijl fijnere controle over procesvariabiliteit mogelijk wordt. Fabrieken kunnen daarom hogere opbrengsten en snellere schaalvergrotingen voor nieuwe apparaatsgeneraties behalen. Bovendien opent VTM de mogelijkheid voor een meer wendbare procesontwikkeling, aangezien virtuele feedbackloops de leerprocessen versnellen en het mogelijk maken om processen snel aan te passen op basis van gesimuleerde uitkomsten in plaats van uitgebreide empirische tests.

Er blijven uitdagingen bestaan, vooral in modelvalidatie en de behoefte aan robuuste integratie met bestaande productie-executiesystemen. Industrie-samenwerkingen—zoals die gefaciliteerd door SEMI en consortia zoals imec—zijn cruciaal voor het vaststellen van interoperabiliteitsnormen en best practices die de schaalbaarheid van VTM over verschillende gereedschaften en procesnodes zullen waarborgen.

Uiteindelijk wordt verwacht dat VTM zich zal ontwikkelen in tandem met vorderingen in AI, digitale tweelingen en fab-brede datainfrastructuur. Naarmate de voorspellende nauwkeurigheid verbetert, kan VTM de weg vrijmaken voor “lichte fabrieken” waarin een groot deel van de procescontrole autonoom wordt beheerd en geoptimaliseerd. Uiteindelijk kan de integratie van VTM-gebaseerde metrologie een competitief voordeel worden voor halfgeleiderfabrikanten, die de aanpak van kosten, kwaliteit en time-to-market door het einde van het decennium en verder zullen vormgeven.

Bronnen & Referenties

FemtoSense: CES 2025

ByLuzan Joplin

Geef een reactie

Je e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *