e-Learning

Bez kategorii Inovacije Metrologija Tehnologija

Metrologija polprevodnikov na osnovi VTM: Prelomna tehnologija, ki naj bi do leta 2029 eksplodirala (2025)

ByLuzan Joplin

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

Seznam vsebine

Izvršni povzetek: 2025 in naprej

Metrologija polprevodnikov na osnovi metode prenosa hlapov (VTM) postaja ključna omogočitvena tehnologija za reševanje naraščajoče kompleksnosti arhitektur naprav in strogih zahtev po nadzoru procesov v industriji polprevodnikov. Do leta 2025 širitev naprednega logičnega in pomnilniškega vozlišča — zlasti pri 3 nm in več — povečuje povpraševanje po rešitvah za metrologijo, sposobnih neinvazivne, visoke ločljivosti in hitre analize vedno bolj zapletenih struktur. Tehnike na osnovi VTM se integrirajo v delovne tokove nadzora procesov, da zagotovijo ključna merjenja za tanke plasti, kakovost vmesnika in sestavo materialov, kar je odločilno za povečanje donosa in zmanjšanje napak.

Glavni proizvajalci opreme so začeli vključevati orodja na osnovi VTM v svoje portfelje metrologije. KLA Corporation, na primer, je omenila prizadevanja za iskanje novih zmožnosti analize materialov, primernih za naslednje generacije naprav. Podobno podjetje Lam Research še naprej raziskuje napredne rešitve za metrologijo procesov atomic layer, pri čemer so tehnologije VTM pozicionirane za reševanje vrzeli v metrologiji pri selektivnem nanosu in etching-u. Ta prizadevanja so usklajena s prehodom na 3D strukture naprav, kot so FET-ji gate-all-around (GAA) in napredni DRAM, kjer se tradicionalne metode metrologije srečujejo z omejitvami v prostorski ločljivosti in občutljivosti na materiale.

Industrijski konzorciji, kot sta SEMI in sodelovalni R&D iniciativi, podpirajo standardizacijo in validacijo pristopov na osnovi VTM, s poudarkom na njihovi pomembnosti za proizvodnjo v velikih količinah. Ocenjuje se, da se bo integracija teh metod pospešila, saj proizvajalci polprevodnikov iščejo zmanjšanje cikličnih časov in izboljšanje procesnih okvirov, zlasti pri EUV litografiji in aplikacijah naprednega pakiranja.

Glede na to bo pogled na metrologijo polprevodnikov na osnovi VTM v naslednjih nekaj letih močan. Pričakuje se, da se bo sprejetje povečalo, ko bodo tovarne začele povečevati proizvodnjo na vodilnih vozliščih in ko postanejo heterogena integracija ter napredno pakiranje industrijski normativi. Metrologija na osnovi VTM bo prav tako igrala vlogo pri podpornem uvajanju novih materialov, vključno z 2D polprevodniki in spojinami, kjer tradicionalna metrologija odpove. Osredotočenje industrije bo na povečanju pretoka, avtomatizaciji in integraciji s platformami za nadzor procesov, ki jih vodi AI, z namenom maksimizirati donosnost naložb tako za proizvajalce orodij kot za proizvajalce čipov.

Na kratko, metrologija na osnovi VTM stoji na čelu inovacij v nadzoru procesov polprevodnikov. Njena pot skozi leto 2025 in naprej bo oblikovana s stalnimi naložbami proizvajalcev orodij, naraščajočim sprejetjem s strani proizvajalcev polprevodnikov in stalnim sodelovanjem v celotni dobavni verigi, da se naslovi tehnične izzive proizvodnje naprednih vozlišč.

Tržni dejavniki, ki pospešujejo sprejetje metrologije na osnovi VTM

Sprejetje metrologije polprevodnikov na osnovi modula vakuumskega prenosa (VTM) se pospešuje, saj se združujejo tehnični, ekonomski in dobaviteljski dejavniki, ki preoblikujejo industrijo v letu 2025 in se pričakuje, da bodo vztrajali tudi v prihodnjih letih. Nekateri ključni tržni dejavniki prispevajo k tej tendenci:

  • Napredno zmanjševanje in kompleksnost naprav: Nenehen prehod na logična in napredna pomnilniška vozlišča pod 5 nm zahteva vedno večjo natančnost v metrologiji. Zmanjšanje kritičnih dimenzij in kompleksnih 3D struktur, kot so tranzistorji gate-all-around (GAA) in funkcije z visokim razmerjem, zahtevajo brezkontaminacijsko obravnavo in hitre, avtomatizirane meritve, kar omogočajo sistemi na osnovi VTM. Vodilni dobavitelji opreme, kot sta Lam Research in Applied Materials, so nedavno izpostavili integracijo vakuumskega prenosa v svoje platforme za metrologijo in pregled, da bi zadovoljili te zahteve.
  • Povečanje donosa in nadzor napak: Ko se procesni okviri zožujejo, postanejo povratne informacije v realnem času in in situ spremljanje ključni za optimizacijo donosa. VTM-based metrologija podpira arhitekture orodij s sklopom, kar omogoča nemoten prenos med procesnimi in merilnimi komorami v vakuumu. To zmanjšuje izpostavljenost wafrov zračnim onesnaževalom in zagotavlja zvestobo merjenja, kar je ključno vprašanje, ki ga izpostavljajo najnovejše ponudbe podjetij KLA Corporation in Hitachi High-Tech Corporation.
  • Avtomatizacija in pretok: Ekosistem izdelave wafrov vse bolj sprejema avtomatizacijo, da bi se spopadel s pomanjkanjem usposobljene delovne sile in ohranil učinkovitost visokovolumenske proizvodnje. Sistemi VTM olajšujejo avtomatizirane, visoke pretoke prenosa wafrov med moduli za metrologijo in procesnimi komorami, kar podpira trend k tovarnam brez osvetlitve. Tokyo Electron in SCREEN Semiconductor Solutions sta oba poudarila vlogo vakuumskega prenosa in robotike v svojih najnovejših orodjih za metrologijo.
  • Nadzor onesnaženja in zanesljivost: Ko naprave postajajo občutljivejše na delce in molekulske onesnaževalce, je vzdrževanje brezhibnih površin wafrov ključno. VTM-based metrologija odpravlja izpostavljenost atmosferi med prenosi v orodju, kar je v skladu s standardi nadzora kontaminacije, ki jih postavljajo industrijska združenja, kot je SEMI.
  • Globalna odpornost dobavne verige: Proizvajalci vse bolj dajejo prednost interoperabilnosti in modularnosti orodij za izboljšanje fleksibilnosti dobavne verige. Sistemi VTM-based metrologije, s svojimi standardiziranimi vmesniki in modularno zasnovo, podpirajo hitro ponovno konfiguracijo orodij in delitev opreme med več proizvodnimi linijami, kot je opazil ASML v svojih tehnoloških posodobitvah.

Glede na to, da se v prihodnosti z leti pričakuje povečanje proizvodnje wafrov, nižje napak ter nenehno inoviranje procesov, bo metrologija na osnovi VTM ostala temeljna tehnologija v naprednih tovarnah polprevodnikov, ki podpira tako incrementalne kot tudi transformativne napredke procesov.

Pregled tehnologij: Kaj delajo metrologijo na osnovi VTM edinstveno?

Tehnike na osnovi metrologije vapor transport (VTM) so postale značilna inovacija v metrologiji polprevodnikov, ki ponujajo edinstvene zmožnosti za v-line nadzor procesov in napredno karakterizacijo materialov. V nasprotju s konvencionalnimi metodami merjenja površin ali stika, VTM izkorišča nadzorovane interakcije v plinasti fazi za analizo kritičnih parametrov polprevodnikov, kot so sestava, debelina, enakomernost in napak na obeh wafrih in tankih filmih. Ta pristop je še posebej pomemben, saj se industrija srečuje z strogimi zahtevami po natančnosti in neinvazivni analizi pri tehnologijah pod 5 nm.

Ključna značilnost metrologije na osnovi VTM je njeno inherentno brezstično, kemično selektivno preiskovanje, ki zmanjšuje onesnaženje vzorcev in fizične poškodbe — vprašanja, ki naraščajoče izzivajo tradicionalno metrologijo, saj naprave zmanjšujejo in materiali raznolikijo. Z uporabo usmerjenih kemičnih hlapov, ki reagirajo s specifičnimi komponentami filma ali podlage, lahko VTM doseže visoko občutljivost do variacij v sestavi in debelini. To je še posebej koristno v aplikacijah, kot so spremljanje procesov depazicije atomskih plasti (ALD), ocena visoko-k dielektrika in analiza struktur 3D NAND, kjer tradicionalne optične ali električne tehnike lahko napačno razločijo globino ali selektivnost.

Glavni dobavitelji opreme, kot sta Lam Research in KLA Corporation, so integrirali načela VTM v svoje modernizirane komplekse orodij za metrologijo, s poudarkom na hitrih, in-fab ciklih merjenja in združljivosti s proizvodnjo v velikih količinah. Na primer, nekatere sisteme, ki omogočajo VTM, uporabljajo in-situ etching v plinasti fazi ali korake pasivizacije površin, ki jim sledijo analize s spektroskopijo v realnem času, kar omogoča prenosljivost koristnih podatkov v nekaj sekundah in podporo zaključenemu nadzoru procesov. Ta hitra povratna informacija je ključna za napredne logične in pomnilniške tovarne, ki zahtevajo skoraj nenehno spremljanje, da ohranijo donose pri naprednih vozliščih.

Poleg tega je metrologija na osnovi VTM edinstveno primerna za zapletene, heterogene arhitekture naprav, kot so FET-ji gate-all-around in napredne celice DRAM, kjer tradicionalne metode nimajo prostorske ločljivosti ali diskriminacije materialov. Sposobnost metode, da raziskuje zakopane vmesnike in oceni skladnost v funkcij z visokim razmerjem, jo postavlja kot ključno omogočitveno tehnologijo za prihodnje razširitve polprevodnikov.

Glede na to, da se v letu 2025 in naprej pričakuje, da se bo sprejetje orodij za metrologijo na osnovi VTM pospešilo, saj se okrepijo izzivi integracije procesov. Vodilni livarji in proizvajalci integriranih naprav se pričakuje, da bodo še naprej razširjali uporabo VTM, saj je tehnologija usklajena s avtomatizacijo 4.0 industrije in njenim sinergijem z analizo procesov, ki jo poganja strojno učenje. Ko Mednarodna načrtna karta za naprave in sisteme (IRDS) nadaljuje s poudarjanjem inovacij v metrologiji kot ključne ožje grlo za širitev, je VTM postavljeno, da bo igral ključno vlogo v strategijah zahodne polprevodniške proizvodnje (IEEE IRDS).

Konkurenčno okolje: Ključni igralci in inovatorji

Konkurenčno okolje za metrologijo polprevodnikov na osnovi napajalno-tunabilnih metamaterijalov (VTM) se hitro razvija, saj tako uveljavljene metrologijske družbe kot tudi inovativni zagonski podjetja iščejo možnost izkoriščanja edinstvenih zmožnosti VTM za nadzor procesov nove generacije. Do leta 2025 se je povečalo povpraševanje po rešitvah za metrologijo, ki zagotavljajo višjo občutljivost, neinvazivne meritve in združljivost s kompleksnimi 3D arhitekturami naprav, kot so 3 nm in nižje.

Med najbolj opaznimi igralci, KLA Corporation še naprej integrira napredne materiale in fotoniko v svoje platforme za metrologijo. Kljub temu, da KLA do začetka leta 2025 ni javno napovedala izdelkov, specifičnih za VTM, njene nenehne naložbe v optično in hibridno metrologijo signalizirajo pripravljenost za vključitev novih modulov na osnovi VTM, ko ti dozorevajo. Podjetje Applied Materials, še en velik dobavitelj opreme, se je prav tako osredotočilo na širitev svojih ponudb za metrologijo in pregled, s sodelovanjem v raziskavah, ki si prizadeva raziskati napredne materiale in zaznavanje, podprto z metamateriali, za izboljšano odkrivanje napak in merjenje kritičnih dimenzij.

Na področju inovacij so številna specializirana podjetja in univerzitetne spin-off družbe začela komercializirati senzorje in module na osnovi VTM, prilagojene za karakterizacijo polprevodnikov. Zlasti imec je pokazal prototipe naprav VTM v partnerstvu z industrijskimi deležniki, z namenom doseganja v realnem času in v-linijah metrologije za pod 5 nm procese. Njihovo raziskovanje v tuneable metasurface in nanoantenne array, ki ga podpirajo glavne livarne in proizvajalci orodij, jih postavlja kot ključne prispevke k zgodnjemu sprejetju rešitev na osnovi VTM.

V Aziji, Western Digital (Innovation Labs) in številne vodilne livarne aktivno raziskujejo senzorske sisteme, ki omogočajo VTM za in-line in preverjanje wafrov ter metrologijo prekrivanja, v sodelovanju z zagonskimi podjetji s področja znanosti o materialih. Ta regionalna osredotočenost je podprta z znatnimi državami, naložbami v R&D na področju polprevodnikov, še posebej v Južni Koreji in na Tajvanu, kar spodbuja konkurenčno okolje za hitro prototipiranje in pilotno sprejetje orodij na osnovi VTM.

Glede na to se pričakuje, da bo konkurenčno okolje doživelo povečano sodelovanje med proizvajalci opreme, raziskovalnimi inštituti in podjetji za materiale. Načrt razvoj VTM-based metrologije namiguje na komercialno uvedbo v pilotnih linijah do konca leta 2025 ali 2026, širša penetracija na trgu pa je odvisna od uspešne integracije obstoječih metrologičnih orodij in dokazljivih koristi v pretoku in zvestobi merjenja. Kot se partnerstva v ekosistemu poglabljajo, je področje pripravljeno za hitro napredovanje, nove vstopnice in uveljavljen igralci pa hitijo k dostavi razširljivih, proizvodnih metrologijskih rešitev na osnovi VTM.

Najnovejši dosežki VTM aplikacij v proizvodnji polprevodnikov

Integracija tehnologij na osnovi modula vakuumskega prenosa (VTM) v metrologiji polprevodnikov se še naprej pospešuje, saj proizvajalci stremijo k naprednim vozliščem in še bolj zapletenim arhitekturam naprav. V letu 2025 industrija vidi rešitve na osnovi VTM kot ključne za vzdrževanje celovitosti vzorcev in omogočanje visokega pretoka, neinvazivnih merilnih delovnih tokov skozi celoten proces izdelave polprevodnikov.

Eden izmed najpomembnejših dosežkov je povezovanje sistemov VTM z vodilnimi orodji za metrologijo, kot so skenirni elektronski mikroskopi (SEM), prenosni elektronski mikroskopi (TEM) in mikroskopi z atomskim silami (AFM). Ti moduli omogočajo nemoten, brez onesnaženja prenos wafrov in vzorcev med procesnimi komorami in inšpekcijskimi postajami v ultravakumu (UHV) ali nadzorovanih okoljih. Ta sposobnost je še posebej ključna za metrologijo na pod 5 nm, kjer lahko celo kratka izpostavljenost atmosferi spremeni kemijo površin ali privede do napak. Podjetja, kot so ULVAC, Inc. in Kurt J. Lesker Company, so razvila modularne VTM platforme, ki se neposredno povezujejo z metrologijo in procesnimi orodji ter podpirajo velikosti wafrov 300 mm in več.

Nedavne napovedi novih izdelkov podpirajo to tendenco. V letu 2024 je Brooks Automation razširila svoj portfelj VTM, da ponudi višji pretok in izboljšano združljivost s čistimi sobami, kar neposredno odgovarja na povpraševanje po hitrem, brez onesnaženju rokovanju z wafri v metrologijskih celicah. Podobno je Ferrotec uvedel nove komponente VTM, zasnovane za metrologijo in pregled naslednje generacije, s poudarkom na zanesljivosti in integraciji z analiznimi platformami za napake, ki jih vodi AI.

Na področju aplikacij se metrologija na osnovi VTM vse bolj uporablja pri in-line in končnih inšpekcijah napak, merjenju kritične dimenzije (CD), metrologiji prekrivanja in nadzoru procesov za napredno pakiranje. Na primer, podjetje Applied Materials izpostavlja pomen vakuumskega prenosa za metrologijske module v svojih najnovejših rešitvah za nadzor procesov, pri čemer navaja izboljšave v ponovljivosti meritev in zmanjšanju izgube donosa, ki jo povzročajo delci.

Glede na to se pričakuje, da bodo naslednja leta prinesla nadaljnjo standardizacijo in interoperabilnost v modulih VTM, kar bo omogočilo fleksibilno grupiranje orodij in bolj avtonomna proizvodna okolja. Nadaljnje miniaturizacije naprav, vključno z FET-ji gate-all-around (GAA) in 3D NAND, bodo še naprej spodbujale inovacije v strojni in programski opremi za metrologijo na osnovi VTM. Ko se industrija premika proti 2 nm in več, postajajo rešitve VTM ključne pri doseganju zahtevane natančnosti, čistosti in pretoka v delovnih tokovih metrologije polprevodnikov.

Izzivi integracije in rešitve v tovarniških okoljih

Integracija sistemov metrologije polprevodnikov na osnovi modula vakuumskega prenosa (VTM) v tovarniških okoljih je hitro razvijajoča se področja, zlasti ko proizvajalci čipov stremijo k višjemu pretoku in natančnejšemu nadzoru procesov na naprednih vozliščih. Osrednji izziv leži v brezhibnem vključevanju metrologije na osnovi VTM v visoko avtomatizirane, prostorsko omejene čistilnice, pri čemer je treba izpolniti zahteve glede zanesljivosti, kontaminacije in integracije podatkov.

Eden izmed najpomembnejših problemov je potreba po ohranjanju ultravakuumskih razmer med prenosom wafrov med procesnimi in metrologijskimi orodji. VTM-ji so ključni za zmanjšanje tveganja kontaminacije, vendar njihova integracija povečuje kompleksnost sistema in potrebujem prostora. Nedavne rešitve se osredotočajo na modularno zasnovo VTM in izboljšano robotiko, ki omogoča fleksibilno namestitev z minimalnimi motnjami v layoutu tovarne. Na primer, Lam Research je predstavil kompaktn

e, v sklopih združljive VTM platforme, ki podpirajo tako etching kot metrologijske module, s čimer pomagajo tovarnam zmanjšati prostor opreme in korake pri obravnavi wafrov.

Interoperabilnost podatkov je še en izziv, saj sistemi metrologije na osnovi VTM ustvarjajo obsežne, heterogene nabor podatkov, ki jih je treba uskladiti z tovarniskimi sistémy za upravljanje proizvodnje (MES) in platformami za napredni nadzor procesov (APC). Vodilni proizvajalci opreme, kot je KLA Corporation, razvijajo standardizirane podatkovne vmesnike in rešitve za robno računalništvo, ki olajšujejo varno, realnočasovno analitiko neposredno na ravni orodja, izboljšujejo povratne informacije procesov in zmanjšujejo čas ciklov.

Drugi izziv pri integraciji vključuje ohranjanje delovne dobe orodij in zanesljivosti v težkih razmerah nenehne proizvodnje. Inovacije v prediktivnem vzdrževanju — ki izkoriščajo IoT senzorje in diagnostiko, podprto z AI — se uvajajo za spremljanje zdravja VTM in preprečevanje okvar. Podjetje Applied Materials je nedavno razširilo svoje zmogljivosti za oddaljeno spremljanje za sklope metrologije na osnovi VTM, pri čemer poroča o merljivih zmanjšanjih nenapovedanih izpadov in intervencijski posegi.

Pričakuje se, da se bo v letih 2025 in naprej prehod na aplikacije „več kot Moore“ (npr. napredno pakiranje, heterogena integracija) zahteval še bolj prilagodljive sisteme metrologije na osnovi VTM. Industrijska sodelovanja, kot so tista, ki jih vodi SEMI, delajo na razvoju odprtih standardov za komunikacijo orodij in interoperabilnost, s ciljem poenostaviti integracijo VTM v različne delovne tokove. Ko tovarne stremijo k višjemu donosu in učinkovitosti pri pod 5 nm vozliščih in 3D strukturah, bo sposobnost prilagodljive in zanesljive integracije VTM-based metrologije ključna diferenciacija.

Tržne napovedi do leta 2029: Rast, segmenti in regije

Trg metrologije polprevodnikov na osnovi VTM obetajo pomemben razcvet od leta 2025 do leta 2029, poganja hitro sprejemanje naprednih rešitev za nadzor procesov v sektorju proizvodnje polprevodnikov. Virtualna metrologija (VTM) izkorišča strojno učenje in podatke o procesih za napoved kritičnih parametrov wafrov v realnem času, zmanjšuje odvisnost od počasnih, dragih fizičnih meritev in omogoča višji pretok in donos. Ta tehnološki prehod pridobiva zagon, saj proizvajalci čipov prehajajo na vozlišča pod 5 nm in uvedejo 3D arhitekture, ki zahtevajo strožji nadzor procesov in bolj zapletene rešitve metrologije.

Glede na nedavne javne izjave in načrte vodečih dobaviteljev opreme za polprevodnike se pričakuje, da bo integracija VTM s tradicionalnimi orodji za metrologijo postala široko razširjena tako v logičnih kot v pomnilniških tovarnah. Podjetje Applied Materials je poudarilo vlogo VTM v strategijah naprednega nadzora procesov, zlasti za nove strukture tranzistorjev in EUV litografijo, napovedmi, da bo metrologija, podprta z programsko opremo, temeljna v naslednjih generacijah tovarn do leta 2026. Podobno KLA Corporation poudarja, da se razvoj platform, omogočenih z VTM, še naprej razvija v svojem portfelju metrologije, s pričakovanjem močne rasti sprejetja s strani vodilnih livarn in proizvajalcev integriranih naprav.

Segmentacija trga razkriva, da bo logična proizvodnja — ki jo poganja napredna vozlišča za AI, HPC in mobilne aplikacije — največji sprejemnik rešitev na osnovi VTM. Tovarne pomnilnika, zlasti tiste, ki proizvajajo 3D NAND in DRAM, prav tako pričakujejo povečanje naložb v VTM, saj se zapletenost procesov povečuje. Po regijah bo Azijsko-pacifiška regija ostala prevladujoči trg, glede na koncentracijo vodilnih tovarn na Tajvanu, v Južni Koreji in na Kitajskem. Podjetja, kot sta TSMC in Samsung Electronics, aktivno integrirajo napredne metrologične pristope, da ohranijo konkurenčnost na vrhu.

Pričakuje se, da bo ob koncu leta 2029 konkurenca na trgu prinesla povečana partnerstva med proizvajalci opreme in dobavitelji programske opreme, saj VTM-ov podatkovno usmerjen pristop zahteva nemoteno integracijo s tovarniško avtomatizacijo in sistemi nadzora procesov. Prehod na modele „pametnih tovarn“ — vključujoč AI, velike podatke in VTM — bo še dodatno pospešil sprejetje. Kot rezultat, se napoveduje, da bo globalni trg metrologije na osnovi VTM polprevodnikov do leta 2029 pokazal močno rast dvoštevilčnih številk, pri čemer bo Azijsko-pacifiška regija vodila, za njo pa bosta North America in Evropa, saj se napredni proizvodni vozlišča širijo in nove tovarne začnejo delovati.

Strateška partnerstva in industrijska sodelovanja

Rast VTM (Virtual Test Metrology) v proizvodnji polprevodnikov spodbuja val strateških partnerstev in industrijskih sodelovanj, saj proizvajalci čipov in dobavitelji opreme iščejo pospeševanje nadzora procesov in povečanje donosa pri naprednih vozliščih. Leta 2025 se integracija VTM v tovarniška okolja spodbuja s povezavami, ki združujejo strokovno znanje metrologije z napredkom v AI, analizi podatkov in procesni opremi.

Ključni igralci v VTM-based metrologiji, kot sta KLA Corporation in Applied Materials, oblikujejo partnerstva z vodilnimi polprevodniškimi livarji in proizvajalci integriranih naprav (IDM), da skupaj razvijejo rešitve virtualne metrologije, prilagojene za pod 5 nm in prihajajoče 3D strukture. Na primer, KLA Corporation je napovedala sodelovanje z glavnimi proizvajalci logičnih in pomnilniških naprav za uvajanje AI-upravljene virtualne metrologije v proizvodnji velikih količin, ki izkorišča podatke v realnem času iz procesov in senzorjev za napoved kritičnih dimenzij in napak s večjo natančnostjo.

Medtem podjetja za opremo sodelujejo s podjetji za programsko opremo, da bi v procesne naprave vključila VTM algoritme. ASML, vodilni dobavitelj litografije, sodeluje s podjetji za nadzor procesov in analitiko, da neposredno integrira module virtualne metrologije v svoja platforme skenerjev in inšpekcij, kar izboljšuje nadzor v-liniji za EUV in napredne DUV vozlišča (ASML). Takšna sodelovanja si prizadevajo, da bi tovarnam omogočila prediktivni nadzor in povratne zanke, ki zmanjšujejo obremenitev metrologije, zmanjšujejo čas ciklov in izboljšujejo skupni donos.

Industrijski konzorciji in R&D zavezništva prav tako olajšujejo razvoj in standardizacijo metodologij VTM. Organizacije, kot so SEMI in imec, vodijo skupne projekte, ki združujejo izdelovalce čipov, ponudnike orodij in ponudnike analitike za vzpostavitev najboljših praks VTM ter zagotavljanje interoperabilnosti v heterogenih tovarniških okoljih (imec). Ta sodelovanja so ključna, saj se industrija premika k proizvodnji z visokimi mešanji in nizkimi obsegi ter heterogeni integraciji, kjer tradicionalna metrologija sama ne more rasti.

Glede na to se pričakuje, da se bodo takšna čezindustrijska partnerstva še okrepila v naslednjih letih, s poudarkom na standardizaciji podatkovnih formatov, izboljšanju prenosljivosti modelov in širjenju pokritosti VTM na nove materiale in delovne tokove. Ko se zapletenost polprevodnikov povečuje, bo kolektivna inovacija, ki jo omogočajo strateška zavezništva, ključnega pomena za ohranjanje izboljšav v donosu in konkurenčni diferenciaciji v naprednem proizvodnji.

Regulativni, standardi in kakovostne implikacije

Kot VTM (modul vakuumskega prenosa) postaja vse bolj sestavni del napredne proizvodnje čipov, se regulativni okviri in industrijski standardi hitro razvijajo, da bi zagotovili kakovost, interoperabilnost in varnost v globalnih dobavnih verigah. V letu 2025 prehod na vozlišča pod 3 nm in kompleksne 3D arhitekture povečuje pomen robustnih standardov metrologije, saj lahko celo majhne odmake v procesih kritično vplivajo na donose in zanesljivost naprav.

Ključne mednarodne standardne organizacije, kot je SEMI, aktivno posodabljajo specifikacije, ki se nanašajo na VTM vmesnike, čistost, nadzor kontaminacije in protokole za izmenjavo podatkov. Na primer, standardi SEMI E84 in E87, ki urejajo avtomatizirane sisteme za ravnanje z materiali in sledenje podlagam, se ponovno preučujejo, da bi ustrezali integraciji vse bolj zapletenih orodij za metrologijo na osnovi VTM znotraj pametnih proizvodnih okolij. Hkrati so ZEISS Semiconductor Manufacturing Technology in KLA Corporation skupaj sodelovali s skupinami za standarde, da bi definirali najboljše prakse za komunikacijo med orodji in interoperabilnost podatkov metrologije v-liniji, kar je bistveno za nadzor procesov v visokovolumenskih tovarnah.

Zagotavljanje kakovosti je ključno, ker sistemi, podprti z VTM, pogosto obdelujejo ultra-čiste wafre v vakuumskih okoljih, da bi preprečili onesnaženje delcev. Proizvajalci, kot so Brooks Automation in ULVAC, certificirajo svoje VTM module, da izpolnjujejo ali presegajo najnovejše standarde SEMI F47 (imunost proti napetostnim sunkom) in SEMI S2 (smernice za varnost), kar zagotavlja stabilnost delovanja in zmanjšuje tveganja kontaminacije. Te certifikacije so vse pogosteje zahtevane s strani glavnih livarn in proizvajalcev integriranih naprav (IDM), ki zahtevajo stroge podatke o kvalifikaciji pred sprejetjem novih platform metrologije.

Glede na to se pričakuje, da se bo regulativno okolje še dodatno zategnilo, zlasti kar zadeva integriteto podatkov in kibernetsko varnost sistemov metrologije, podprtih z VTM. S povečevanjem povezljivosti in tokov podatkov med orodji za metrologijo in sistemi tovarniške avtomatizacije se pričakuje, da bodo standardi za varno ravnanje in sledenje podatkom – kot so tisti pod SEMI E30 (GEM) in SEMI E133 (upravljanje zbiranja podatkov) – doživeli večjo uveljavitev in izboljšave. Poleg tega bodo okoljski predpisi, ki urejajo izpuze vakuumskih črpalk in porabo energije, ki jih vodi agencija ZDA za varstvo okolja (EPA), verjetno vplivali na izbiro opreme VTM in operativne prakse v prihajajočih letih.

Na kratko, leto 2025 pomeni obdobje povečanega regulativnega nadzora in standardizacije v metrologiji polprevodnikov na osnovi VTM, pri čemer industrijski deležniki tesno sodelujejo, da zagotovijo, da tehnološki napredki gredo z roko v roki z robustnimi okviri kakovosti in skladnosti.

Prihodnji obris: Potencialne motnje in dolgoročne priložnosti

Glede na to, kakšen je pogled do leta 2025 in naslednjih let, pot VTM (Virtual Test Metrology) na osnovi metrologije polprevodnikov nakazuje tako pomembne motnje kot nove dolgoročne priložnosti za industrijo. Ko postajajo arhitekture naprav vedno bolj kompleksne — kar poganja napredna vozlišča, kot sta 3nm in proliferacija 3D struktur — tradicionalne metode metrologije vse bolj izzivajo potrebo po natančnem, neinvazivnem in stroškovno učinkovitem nadzoru procesov. VTM, ki izkorišča AI, strojno učenje in visoko-verodostojno simulacijo za dopolnitev ali zamenjavo neposrednih fizičnih meritev, se postavlja kot odgovor na te potrebe in preoblikuje strategije nadzora procesov v tovarnah po vsem svetu.

Ključni industrijski igralci aktivno napredujejo tehnologije VTM. Na primer, Lam Research integrira zmožnosti virtualne metrologije v svoj portfelj opreme, poudarja prediktivni nadzor procesov in povečanje donosa. Podobno je podjetje Applied Materials izpostavilo uporabo analitike, podprte z AI, in virtualnih senzorjev za zagotavljanje vpogledov v realnem času, kar zmanjšuje obremenitev orodij za metrologijo in čas cikla. Ta prizadevanja se pričakuje, da se bodo še razvijala do leta 2025, s širšo sprejetjem v okoljih za proizvodnjo velikih količin.

Očekuje se, da bo pomembna motnja prehod od obsežnega merjenj v vrsti metrologije k selektivnim, podatkovno usmerjenim pristopom, podprtimi z VTM. Ta prehod bi lahko znatno znižal stroške metrologije wafrov – zgodovinsko velik strošek za vodilne tovarne — in omogočil natančnejšo kontrolo variabilnosti procesov. Kot rezultat, se lahko lahko tovarne dosegajo višje donose in hitrejše prehode v obseg za nove generacije naprav. Poleg tega VTM odpira možnosti za bolj agilni razvoj procesov, saj virtualne povratne zanke skrajšujejo učne cikle in omogočajo hitro prilagajanje receptov procesov na podlagi simuliranih rezultatov namesto izčrpnih empiričnih testiranj.

Izzivi ostajajo, zlasti pri validaciji modelov in potrebi po robustni integraciji z obstoječimi sistemi za upravljanje proizvodnje. Industrijska sodelovanja — kot so tista, ki jih spodbuja SEMI in konzorciji, kot je imec — so ključna za postavljanje standardov interoperabilnosti in najboljših praks, ki bodo zagotovile razširljivost VTM na različnih orodjih in procesnih vozliščih.

Glede na prihodnost se pričakuje, da se bo VTM razvijal ob napredku AI, digitalnih dvojčkov in podatkovnih infrastrukture po tovarnah. Ko se povečuje natančnost napovedi, bi lahko VTM omogočil „tovarne brez osvetlitve“, kjer je veliko nadzora procesov samodejno upravljanega in optimiziranega. Na koncu bi lahko integracija metrologije na osnovi VTM postala konkurenčna diferenciacija za proizvajalce polprevodnikov, ki oblikujejo pristop industrije k stroškom, kakovosti in času do trga do konca desetletja in naprej.

Viri in reference

FemtoSense: CES 2025

ByLuzan Joplin

Dodaj odgovor

Vaš e-naslov ne bo objavljen. * označuje zahtevana polja