תוכן עניינים
- סיכום מנהלי: נוף הביקורת האולטרה טהור של 2025
- סקירה טכנולוגית: יסודות הצילום הרב-ספקטרלי
- אימוץ נוכחי בייצור שבבים (2025)
- שחקנים מרכזיים & ניתוח מערכת האקולוגית (עם מקורות רשמיים)
- גודל שוק ותחזיות צמיחה עד 2030
- ה breakthroughs בדיוק גילוי ושליטה על תהליך
- השוואת טכנולוגיות תחרותיות: MSI מול שיטות מסורתיות
- מקרי בוחן של יישומים: מסדרים מובילים & חדשנים
- אתגרים, חסמים ושיקולים רגולטוריים
- מבט לעתיד: מפת דרכים עבור MSI בביקורת שבבים
- מקורות & הפניות
סיכום מנהלי: נוף הביקורת האולטרה טהור של 2025
נוף הביקורת האולטרה טהור של שבבים עובר שינוי מהיר בשנת 2025, מונע על ידי שילוב של טכנולוגיות צילום רב-ספקטרלי (MSI). כאשר גיאומטריות מכשירי השבבים מתקרבות למידות של ננומטר בודד, הצורך בחומרים ללא פגמים מתגבר, מה שהופך את יכולות הביקורת האולטרה טהור למלכודת קריטית ולמעדיף עבור יצרנים מתקדמים. צילום רב-ספקטרלי, המשתמש בנתונים שנאספים בטווחי גל שונים, מציע יתרונות משמעותיים על פני שיטות מונוכרומטיות מסורתיות או אפילו היפרספקטרליות, ומספק רגישות גבוהה להחלקות זיהום קלות, פגמים בדפוסים ואנומליות שנגרמות על ידי תהליך.
בשנת 2025, שחקני מפתח בתעשייה האיצו את אימוץ מערכות MSI בקווי ייצור ובסביבות R&D. חברות כמו KLA Corporation ו- Hitachi High-Tech Corporation ממשיכות לפתח את פלטפורמות הביקורת שלהן, משולבות במודולי MSI שיכולים לגלות מגוון רחב יותר של סוגי פגמים—כולל שאריות אורגניות וחלקיקים מתכתיים בננומטר—שלא נראו קודם לכן בבדיקות בטווח גל בודד. למשל, מערכות הביקורת האחרונות של KLA reportedly משתמשות ב-MSI כדי לשפר את ניהול התשואה במפעלי לוגיקה מתקדמים וזיכרון, בעוד Hitachi High-Tech מקדמת פתרונות מוכנים לשילוב עבור תהליכים מתחת ל-5 ננומטר.
המורכבות הגוברת של ארכיטקטורות שבבים, כמו FETs שמקיפים את כל הדלתות ו-NAND תלת מימדי, מגבירה עוד יותר את הצורך בפתרונות רב-ספקטרליים. היכולת של MSI להבחין בין חומרים ושכבות על ידי ניתוח החתימות הספקטרליות שלהן מאפשרת ניטור תהליך מדויק יותר ומיון פגמים. זה חיוני במיוחד בביקורת כימיקלים בתהליך אולטרה טהור, מים אולטרה טהורים ושטחי פרוסות, היכן שגם מזהמים קטנים יכולים לפגוע באמינות המכשיר ובתשואה.
במקביל, יוזמות שיתופיות תומכות בפיתוח ואימות של תקני ביקורת מבוססי MSI. קבוצות תעשייתיות כמו SEMI (תאגיד הציוד והחומרים לשבבים) פועלות עם יצרני כלים ויצרני מכשירים כדי להגדיר פרוטוקולי מדידה וקווים מנחים של בין-סוגים, במטרה לייעל את שילוב MSI בסביבות שונות במפעלי השבבים.
בהסתכלות קדימה, התחזיות עבור MSI בביקורת אולטרה טהור של שבבים הן חיוביות. בשנים הקרובות צפויים לראות מיני משאיות בחומרות הצילום, אוטומציה מוגברת של ניתוח נתוני ספקטרליים באמצעות אלגוריתמים מבוססי AI, וכיסוי רחב יותר של נקודות ביקורת בכל המפעל. ככל ש-MSI הופכת לרכיב מרכזי בארסנל הביקורות האולטרה טהור, תפקידה בהגברת ייצור חסר פגמים גבוהה בתעשיית השבבים רק ייתכן שיתחזק, עיצב את הנוף התחרותי עבור מובילי הטכנולוגיה עד סוף העשור.
סקירה טכנולוגית: יסודות הצילום הרב-ספקטרלי
צילום רב-ספקטרלי (MSI) הופך להיות כלי חשוב יותר ויותר בנוף ביקורת השבבים האולטרה טהור ככל שהתעשייה מתקדמת לעבר צמדים קטנים יותר ודורשת חומרים חסרי פגמים. MSI פועל על ידי לכידת נתוני תמונה בטווחי גל ספציפיים ברחבי הספקטרום האלקטרומגנטי, בדרך כלל בין אולטרה סגול (UV) ל-infrared הנראה (NIR). מידע ספקטרלי זה מאפשר גילוי של וריאציות קלות בתכונות החומר, זיהום ופגמים מיקרוסקופיים אשר אינם נראים במערכות ביקורת אופטי מסורתיות.
הטכנולוגיה הבסיסית כוללת הארה של פרוסות שבבים או מכשירים עם מספר אורכי גל מאופיינים היטב, והקלטת האור המשוקף, המועבר או הנפלט באמצעות גלאים רגישים. על ידי ניתוח התגובה הספקטרלית בכל פיקסל, אלגוריתמים מתקדמים יכולים להבחין בין שאריות תהליך, זיהום חלקיקים ופגמים פנימיים עם רגישות גבוהה יותר הרבה יותר מאשר בצילום מונוכרומטי. יכולת זו חיונית לגילוי זיהום מתכתי או אורגני זעיר—חשוב עבור סביבות שבבים אולטרה טהורים где אפילו זיהומים ברמת אטום יכולים להשפיע על ביצועי המכשיר.
מספר יצרני ציוד מובילים שילבו את MSI בפלטפורמות הביקורת שלהם. לדוגמה, KLA Corporation השיקה מערכות ביקורת פרוסות מתקדמות שמשתמשות במודלי רב-ספקטרליים והיפרספקטרליים כדי להגביר את הרגישות לפגמים וזיהומים. באותו אופן, Hitachi High-Tech Corporation ו-Tokyo Electron Limited מפתחים ומשכללים מודולי ביקורת רב-ספקטרליים עבור שלבי תהליך קריטיים כמו ליתוגרפיה וחירור.
- חיישני צילום: התקדמות אחרונה בתחום חיישני CMOS ו-InGaAs, כפי שנראה במוצרים המוצעים על ידי Hamamatsu Photonics, מרחיבה את הטווח הספקטרלי ומשפרת את הרגישות. אחידות החיישן המוגברת ויעילות הקוונטית מאפשרות גילוי ברור יותר של פגמים בעלי ניגודיות נמוכה.
- מערכות תאורה: מקורות אור ללייזר מתכוונן ולדיה מאפשרים בחירה מדויקת של אורכי הגל לביקורת, משפרים ניגודיות עבור חתימות חומרים ספציפיות. Nikon Corporation ממשיכה לשפר את מודולי התאורה הרב-ספקטרליים עבור כלים של מדידות וביקורות שלה.
- תוכנה ו-AI: אימוץ ניתוח ספקטרלי מונע-על ידי AI ואלגוריתמים של למידת מכונה—כמו אלה שפותחו על ידי ASML Holding—מאיץ את סיווג הפגמים ומפחית את שיעורי השגיאות, מה שחשוב למפעלי ייצור בקצב גבוה.
בבהביט אל 2025 وما بعد, שילוב הצילום הרב-ספקטרלי עם פלטפורמות ביקורת ומדידה קיימות צפוי להפוך לנורמה במפעלי השבבים המתקדמים. מאמצים שיתופיים בין ספקי ציוד ליצרני שבבים מתמקדים גם בהרחבת יכולות MSI כדי לפתור אתגרים בשילוב מתקדם וחבישה הטרוגנית, כאשר חומרים וארכיטקטורות חדשים מביאים לחוסן נוסף. ככל שגבעי התהליך מתקרבים למדדי תת-2 ננומטר, התעשייה מצפה להמשיך את ההתקדמות ב-MSI חומרה וניתוח כדי לעמוד בדרישות הטוהר ההולכות ומחמירות עבור מכשירים מהדור הבא.
אימוץ נוכחי בייצור שבבים (2025)
בשנת 2025, צילום רב-ספקטרלי (MSI) התגלה כטכנולוגיה קרדינלית בביקורת חומרים אולטרה טהורים של שבבים, תומך במאמצים הבלתי פוסקים של התעשייה לקראת תשואות גבוהות וסובלנות קפדניות לפגמים. מפעלי ייצור השבבים המתקדמים מיישמים יותר ויותר את MSI הן בעיבוד פרוסות קדמיות והן בקווי הרכבה אחוריים, מנצלים את יכולתו לגלות פגמים זעירים, זיהום ואי-סדרים בחומרים שעשויות לדלוף בין שיטות ביקורת מונוכרומטיות או אפילו RGB.
ספקי ציוד מרכזיים הרחיבו את הצעות ה-MSI שלהם. KLA Corporation שילבה מודולי רב-ספקטרליים במערכות ביקורת הפרוסות המתקדמות שלה, המאפשרות גילוי שאריות, זיהום חלקיקים ופגמים גבישיים בחומרים כמו סיליקון, סיליקון קרביד (SiC) וראדיום ניטרייד (GaN). באותו אופן, Hitachi High-Tech Corporation שיפרה את פלטפורמות הביקורת שלה עם יכולות רב-ספקטרליות והיפרספקטרליות, ממוקדות בשיפור התשואה עבור גגות 5 ננומטר ומטה.
בצד החומרים, MSI הפך חיוני לאישור של תתי עסקים אולטרה טהורים. לדוגמה, Siltronic AG, ספק בולט של פרוסות סיליקון, מנצלת את MSI בתהליכי בקרת האיכות שלה כדי לזהות אי-סדרים מיקרוסקופיים ואנומליות שטח לפני שהפרוסות מועברות לייצור המכשירים. זה קריטי במיוחד ככל שגיאומטריות המכשירים מצטמצמות וגם זיהומים ברמה אטומית יכולים לפגוע בפונקצית השבב.
התנופה ביישום ה-MSI בתעשייה עולה כתוצאה משתי מגמות עיקריות: התפשטות השבבים החומרים והשלטת אריזות מתקדמות. הראשון דורש גילוי של צווי חומרים וסימני לוויינים נסתרים במערכת של טווחי גל בודד. השני, עם החיבורים דקים העליונים והחינובים עם מקלות חומר חד-חומריות, נהנה מההבדלה הספקטרלית של MSI כדי לאתר זיהום ודלילה בין שכבות.
שיתוף הפעולה בין יצני ציוד ליצרני שבבים מתגבר. TSMC הדגיש לציבור את החשיבות של ביקורת מתקדמת—כולל צילום ספקטרלי—לשמירה על שיעורי פגמים מתחת לחלק אחד למיליארד בקוי המפלים המתקדמים ביותר שלה. באותה מידה, Intel Corporation שולבה בבדיקת ביקורת רב-ספקטרלית בקווי פיילוט לדור הבא של צמדים, מדווחים על הפחתת שיעור המפלטים ותחושת ניתוח מהירה של סיבות.
כשהמבט קדימה, הדרך להמשך ה-MSI בביקורת השבבים נותרת חיובית. עם המעבר המתמשך למבנים של גזעים מעוגנים (GAA), אינטגרציה תלת-ממדית והקטנה מתמשכת, היצרנים צפויים לשלב עוד את טכנולוגיות MSI במבני התהליך שלהם. שותפויות בין אינטגרציות מערכתיים ומשווקי חומרה צפויות להניב פתרונות MSI ייחודיים יותר, המיועדים לסביבות הייטק ללא לכלוך.
שחקנים מרכזיים & ניתוח מערכת האקולוגית (עם מקורות רשמיים)
האקולוגיה של צילום רב-ספקטרלי בביקורת אולטרה טהור של שבבים מעוצבת על ידי קבוצה נבחרת של מובילי טכנולוגיה, יצרני ציוד ויוזמות תעשיה משותפות. כשהתעשייה לשבבים נכנסת ל-2025, הביקוש לפרוסות חומרים חסרי פגמים במידות קטנות יותר מתגבר על חידוש מהיר בפתרונות ביקורת המנוצלים למשימות רב-ספקטרליות והיפרספקטרליות, ומאפשר גילוי של זיהום קל, מיקרו-סדקים ופגמים שנגרמים על ידי תהליך שאינם נראים בשיטות אופטיות מסורתיות.
- ספקי ציוד מובילים: KLA Corporation נשארת בחזית הכלים עבור ביקור, עם פלטפורמות כמו מערכות Surfscan ו-CIRCL המשלבות מודלים של צילום רב-ספקטרלי לניתוח פרוסות ומסכות. מחלקת המדידות של ASML משלב חיישנים רב-ספקטרליים במערכות בקרת תהליך שלה, במיוחד עבור עליונות טיפוסיות וזכויות לוגיות מתקדמות. Hitachi High-Tech Corporation הרחיבה את פתרונות הביקורת האלקטרונית והאופטית שלה לכלול יכולות רב-ספקטרליות, בתגובה לביקוש גובר מצד לקוחות לדייקנות תת-ננומטרית.
- מובילי פתרונות צילום מיוחדים: חברות כמו imec ו- Hamamatsu Photonics פורצות דרך במערכות חיישני היפרספקטרל כמשאבים ותאורה מכוונת לבדיקה שנעשית מתוך ייצור, תוך שיתוף פעולה עם מפעלים כדי לבדוק יישומים חדשים על הפרוסות. ADI ו- Teledyne Technologies מספקות מצלמות וגלאים רב-ספקטרליים, שצפויים למצוא שימוש הולך וגובר בתחנות ביקורת גם תוך-פנימיות וגם לחלופין.
- שיתופי פעולה ותקנון בתעשייה: האגודה התעשייתית SEMI מפשטת מפות דרכים ותקנים לשילוב ביקורת רב-ספקטרלית במסגרת בקרה על תהליך, עם קבוצות עבודה המתארכות אודות גילוי זיהום וחבישה מתקדמת. SEMATECH ממשיכה לתאם מחקר טכנולוגי מקדמי וקווי פיילוט, ומאפשרת למשתתפי המערכת לאמת את צילום רב-ספקטרלי למכשירים מהדור הבא.
- תחזיות ופיתוחים (2025 وما بعد): בטווח הקצר, השקות ציוד מ-KLA Corporation ו- Hitachi High-Tech Corporation צפויות לכלול מודולים משופרים רב-ספקטרליים. שיתופי פעולה אסטרטגיים—כמו זה שבין imec לבין מסדרים מובילים—מאיצים את האסתורציה של צילום רב-ספקטרלי ללמידת התשואות בייצור בהיקף גבוה. כאשר יצרני שבבים דוחפים לייצור תת-2 ננומטר, האקולוגיה של צילום רב-ספקטרלי צפויה להתרחב משמעותית, עם סיווג פגמים בזמן אמת והנעה בינה מלאכותית על הכוונת.
גודל שוק ותחזיות צמיחה עד 2030
השוק עבור צילום רב-ספקטרלי (MSI) בביקורת אולטרה טהור של שבבים צפוי להתרחב משמעותית עד 2030, מונע על ידי דרישות הולכות ומתרקמות לגילוי פגמים וטוהר במכשירים מהדור הבא של שבבים. ככל שארכיטקטורות השבבים מצטמצמות לגדלים של תת-3 ננומטר וטכנולוגיות אריזות מתקדמות מתפשטות, שיטות הביקורת המסורתיות מאוימות יותר ויותר. צילום רב-ספקטרלי, המנצל נתונים מכמה טווחי גל מעבר לספקטרום הנראה, הופך להיות הפתרון הקרדינלי לאיתור מיקרו-זיהומים ושינויים שנגרמים על ידי תהליך שיכולים לפגוע בתשואות המכשירים.
בשנת 2025, תעשיית השבבים נשארת משגשגת, עם יצרנים מובילים כמו TSMC ו-Samsung Electronics מגבירים השקעות בתהליכי ליתוגרפיה EUV והערמות תלת-ממדיות. שני החברות הדגישו את חשיבות המדידות המתקדמות והביקורות לשמירה על התשואות הגבוהות בגיאומטריות קטנות ביותר. אימוץ מהיר של AI ומחשוב בעוצמה גבוהה, מכוונים על ידי התרבות של השבבים האוטומטיים והרכיבי מידע באינטרנט, מאיצים עוד את הביקוש לפרוסות אולטרה טהור ושליטה בזיהומים קפדניים.
ספקי מערכות גורמי MSI, כולל KLA Corporation ו- HORIBA, הודיעו על השקות כלים חדשות ב-2024 וב-2025 שמשלבות יכולות רב-ספקטרליות, מאפשרות ביקורת סימולטנית עבור חלקיקים, פגמים בדפוסים ושאריות כימיות. KLA Corporation ציינה כי הפלטפורמות האחרות שלה מציעות רגשתה מוגברת לפגמים מתחת ל-10 ננומטר, סף שחשוב יותר ויותר במפעלי השבבים שמשיקים קדימה. באותו אופן, HORIBA ממשיכה להרחיב את פתרונות הצילום הספקטרלי שלה המיועדות לניהול תהליכים בבדיקת שבבים וניתוח זיהומים.
למרות שהנתונים המדויקים על גודל השוק הם לרוב קנייניים, מנהיגי התעשייה וספקי ציוד צופים עליות דו-ספרתיות בשיעור הצמיחה השנתי הכולל (CAGR) עבור כלים מתקדמים בביקורת, כאשר מערכות צילום רב-ספקטרלי משומשות כשוק אחד מהקטגוריות בעלות הצמיחה המהירה ביותר. ASML, ספק מרכזי של ליתוגרפיה EUV, הדגישה את השילוב הצמוד של ביקורת ומדידות עם ייצור מהדור הבא, מסמנת על ביקוש חזק לפתרונות צילום מתקדמים לתמיכה בייצור ללא פגמים.
בהתבוננות קדימה ל-2030, שוק ה-MSI עבור ביקורת אולטרה טהור של שבבים צפוי להפיק תועלת מהקטנה מתמשכת, התפשטות של אריזות מתקדמות, ודחיפה לייצור ללא פגמים של מכשירים באיכות רכב וקוונטית. תחזית השוק נשארת חיובית, כאשר השקעות R&D מתמשכות ושיתופי פעולה בין יצרני השבבים וספקי הכלים מניעים גם חידושים טכנולוגיים וגם אימוץ. בשנים הקרובות צפוי ש-MSI יהפוך להיות רכיב סטנדרטי של משטרי ביקורת עבור הנודדות המתקדמות ביותר של ייצור שבבים.
ה breakthroughs בדיוק גילוי ושליטה על תהליך
צילום רב-ספקטרלי (MSI) מהיר מתפתח כאמצעי קרדינלי לביקורת אולטרה טהור של שבבים, המתאפשרת בזכות שיפורים משמעותיים בדיוק הגילוי ובשליטת התהליך. בשנת 2025, מספר breakthroughs מעצבים את העתיד של שילוב ה-MSI בבדיקות פרוסות ומסכות, מונעים על ידי הדרישות הגוברות של גישו 5ננומטר וטכנולוגיות 2 ננומטר מתעוררות. מערכות MSI, שתופסות נתוני תמונה בטווחי גל שונים, מציעות רגישות מוגברת לפגמים קלילים ולחתימות זיהום שלא נראות לעיניות בשיטות ביקורת מונוכרומטיות קונבנציונליות.
יצרני ציוד השבבים המובילים בוחרים ליישם דורות חדשים של פלטפורמות MSI המנצלות רכיבים אופטיים מתקדמים, חיישנים במהירות גבוהים וניתוח מונע AI. לדוגמה, KLA Corporation השיקה מערכות ביקורת שמשתמשות בצילום רב-ספקטרלי והיפרספקטרלי להבחין בין פגמים שנגרמים על ידי תהליך לבין וריאציות סתמיות, משפרות את התשואה ומפחיתות את שיעורי השגיאה. התוצר האחרון שלהם מדווח כי הוא מגיע לגדר גילוי תת-ננומטרי, יכולת קריטית עבור ביקורת מסכות ופרוסות ב-2 ננומטר ומעלה.
באופן דומה, Tokyo Seimitsu משלבת מודולי רב-ספקטרליים במערכות הביקורת שלה, שמספקות זיהוי מדויק של חלקיקים עדינים מאוד ושכבות של שאריות דקיקות. כלים אלו יכולים להבחין כעת בין זיהום מתכתי פעוט לבין חלקיקים אורגניים, גם בקווי ייצור שבהם יש קצב גבוה, תומכים במאמצי המפעלי לשמור על סביבות אולטרה טהור ולצמצם אובדן תשואה מתוך זיהומים מיקרוסקופיים.
האימוץ של MSI נתמך נוסף על ידי התקדמות בצילום חישובי ו-AI. פלטפורמות ביקורת מ- Hitachi High-Tech משתמשות באלגוריתמים של למידת מכונה שאומנו על נתוני רב-ספקטרל כדי לסווג אוטומטית פגמים ולהמליץ על פעולות מתקנות, מצמצמות את מעגל הפידבק בין הביקורת ובקרת התהליך.
- שנת 2025 רואה את ההתקנות הראשונות בקנה מידה של הביקורת MSI בזמן אמת עבור קווי לוגיקה וזיכרון מתקדמים, עם תוכניות פיילוט באסיה ובארה"ב המדגימות עד 20% שדרוגי גילוי עבור חלקיקים ומתכנתי פגמים בגודל מתחת ל-10 ננומטר בהשוואה לכלים בדורות קודמים.
- מהנדסי התהליך מנצלים את נתוני ה-MSI כדי לשפר את המתודות של ניקיון, חירור ונחת, מה שמוביל להפחתה נמדדת של מעורר הימים וביצועים כלליים של הכלים (OEE) משופרת.
- קונסורציות כמו SEMI השיקו קבוצות עבודה כדי לסטנדרט את פורמטי נתוני MSI ולהאיץ את האימוץ במערכת האקולוגית, תוך הבטחת תאימות בין מערכות ביקורת, מדידה ומערכות ניהול ייצור.
בהסתכלות קדימה, בשנים הקרובות צפויים לראות שיפורים נוספים בהקטנת החומרה MSI, צינורות עיבוד נתונים מהירים יותר, ושילוב רחב יותר עם בקרת התהליך בינונית, שמקבעת את הצילום הרב-ספקטרלי כטכנולוגיה יסודית לייצור שבבים אולטרה טהורים.
השוואת טכנולוגיות תחרותיות: MSI מול שיטות מסורתיות
צילום רב-ספקטרלי (MSI) עלול לשנות את פני ביקורת השבבים האולטרה טהורים כשהתעשייה מתקנת בשנים הבאות. מסורתית, ביקורת השבבים השתמשה בשילוב בין מיקרוסקופיה אופטית, מיקרוסקופיה אלקטרונית סורקת (SEM), ואינפרומטריה של אור לבן. כל אחת מהשיטות המורכבות הללו מציעה יתרונות מסוימים: המדידות האופטיות מהירות ופשוטות אך מוגבלות בעוצמתן; SEM משיגה צילומים בקנה מידה של ננומטר אך היא איטית, יקרה ודורשת בדרך כלל סביבות חלל ריק; אינפרומטריה באור לבן מספקת מידע טופוגרפי מדויק אך רגישה לקשיי דוגמה ודורשת משטחים שטוחים.
בניגוד לכך, MSI תופס באופן סימולטני נתוני תמונה במספר טווחי גל, מה שמאפשר הבחנה בין חומרים וגילוי פגמים ברמת פני השטח ובתהליך תת-סטרתי שלא נראים בשיטות טווח גל יחיד. ההתקנות האחרונות מצד Hamamatsu Photonics מדגישות את השימוש הגובר של MSI בגילוי זיהום ופגמים מיקרוסקופיים על פרוסות סיליקון עם רגישות גבוהה וספציפיות יותר בהשוואה לביקורת אופטית קונבנציונלית. באופן דומה, Nanotronics משלב ניתוח רב-ספקטרלי בפלטפורמות הביקורת המונעות AI שלו, מספק סיווג בזמן אמת של אנומליות בהתבסס על חתימות ספקטרליות, שלא ניתן להשיג עם צילום מסורתי בלבד.
- רגישות וספציפיות: MSI מאפשר זיהוי של חלקיקים עדינים מאוד, שאריות ופגמים בדפוסים בשל תגובת ספקטרום הייחודי של כל חומר. KLA Corporation דיווחה כי כלים רב-ספקטרליים יכולים להפחית את שיעורי השגיאה ולשפר את סיווג הפגמים, במיוחד עבור גגות מתקדמים מתחת ל-5 ננומטר.
- מהירות וצבר: בעוד ש-SEM ושיטות אחרות שמיועדות לדיוק גבוה מזוהות כאיטיות ומצריכות חומר, מערכות MSI—כמו אלה שמפותחות על ידי Tokyo Electron—מציעות סריקות מהירות וללא מגע. MSI יכולה לכסות פרוסות שלמות בשניות, תומכת בסביבות ייצור ברמה גבוהה ובדיקות תוך-תהליך.
- עושר נתונים וניתוחים: MSI מייצרת ערכות נתונים רב-ממדיות בתצורות רבות. כאשר הן משולבות בצומחים של AI ולמידת מכונה (כפי שנראה בפתרונות Nanotronics), זו מאפשרת זיהוי מתקדם של דפוסים ואופטימיזציה של תהליכים בקבוצות פרוסות שונות.
- ורסטיליות של חומרים: בניגוד לכמה שיטות מסורתיות שמחייבות ציפויים מוליכים או הכנה ספציפית של דוגמות, MSI אינה פוגעת ולמעשה גמישה למגוון רחב של חומרים, כולל חומרים חשמליים שמתנתקים וארכיטקטורות תלת-ממדיות.
בהסתכלות קדימה, שילוב של MSI עם ניתוח פגמים מונע AI ובקרת תהליך צפוי להאיץ עוד יותר במהלך השנים הקרובות, כאשר חברות כמו KLA Corporation ו- Hamamatsu Photonics משקיעות הרבה ב-R&D. עד 2027, MSI צפויה להפוך לשיטה שגרתית לא רק עבור ביקורת פגמים, אלא גם עבור ניטור תהליכים תוך-תהליכים וניהול תשואה במפעלי שבבים מתקדמים.
מקרי בוחן של יישומים: מסדרים מובילים & חדשנים
בשנת 2025, יישום הצילום הרב-ספקטרלי (MSI) בביקורת אולטרה טהור של שבבים מתקדם במהירות, עם המסדרים המובילים ומחדשני הטכנולוגיה מדווחים על התקדמות משמעותית. MSI, על ידי לכידת וניתוח תמונות בטווחי גל שונים, מאפשר גילוי של פגמים תת-מיקרוניים, מזהמים וחיובים שמעצבנים את התהליך שלא נראים בביקורת אופטית מסורתית. פרק זה מדגיש את מקרי הבוחן האחרונים ויוזמות של שחקני תעשייה מרכזיים.
- TSMC שילבה את הביקורת הרב-ספקטרלית بتהליכי ייצור מתקדמים, בעיקר עבור קידודים של 3 ננומטר ודורות ניסי של 2 ננומטר. החברה מדווחת כי כלים MSI מסייעים בזיהוי מוקדם של לחצנים אורגנים וחלקיקים מתכתיים במהלך שלבי ניקוי ולטיוגרפיה, תורמים לשיפור בתשואות. בשנים 2024–2025, TSMC הרחיבה את קיבולת חדר הניקוי שלה, חלקית כדי להסתגל לציוד הביקורת החדש, וציינה כי MSI חיוני בהתמודדות עם הדרישות ההולכות ומתחזקות של הנוקשות בגלים של דורות מתקדמים (TSMC).
- Samsung Electronics ממשיכה לתת עדיפות לייצור חסר פגמים בממדי תת-5 ננומטר, מנצלת את MSI לביקורות משופרות של העניינים הקדמיים של הפרוסות והחלק האחורי. בשיתוף פעולה עם שותפים מהחליטות, סמסונג פרסמה מערכות MSI שמסוגלות לזהות שאריות ברמות מולקולריות ואי-סדרים בציפויי הפוטואנייה, יכולת קרדינלית עבור הליתוגרפיה ה-EUV. לאחרונה, החברה הודיעה על דחיפה נוספת לעבור ליזמות "חסרות פגמים" במפעלי לוגיקה וזיכרון, כאשר הביקורת ספקטרלית נראית כטכנולוגיה הקרדינלית (Samsung Electronics).
- KLA Corporation, ספקית מובילה של כלים לביקורת ומדידה, השיקה פלטפורמות חדשות המבוססות על MSI בשנת 2025, המיועדות במיוחד לסביבות אולטרה טהור של שבבים. פלטפורמות אלה משלבות מודולים של צילום היפרספקטרלי עם ניתוח מונע AI, המאפשר זיהוי בזמן אמת של מזהמים נדירים או שלא נראו עד כה. KLA מדווחת על אימוץ לקוחות במסדרים המקנים את הסטנדרטים הגבוהים ביותר, ומציינת הפחתות משמעותיות באירועי מגבלות ושיפור ביכולת ניתוח שורש עסקאות ( KLA Corporation).
- Applied Materials הרחיבה את שיתוף הפעולה שלה עם מסדרים גדולים לפיתוח פתרונות MSI מהדור הבא, המכוונים לתהליכים של הפקדה בשכבות אטומיים (ALD) וחירור. מערכות הביקורת המשותפות שלהם כעת מסוגלות להבחין בין יצירת חמצן מקורי לבין זיהום חלקיקים חיצוניים עם רגישות תת-ננומטרית, תומכים במהלך שליטה אולטרה טהורה בתהליך (Applied Materials).
בהביט קדימה ל-2026 ומהלאה, מצפים לכך שהמסדרים ימשיכו לאוטומט את ניתוח נתוני MSI, לשלב צילום ספקטרלי בבקרת תהליכים תוך-תהליך, ולהרחיב יישומים לאריזות מתקדמות ואינטגרציה הטרוגנית. התמקדות היא תמיד לשמור על הסטנדרטים הגבוהים של טוהר הנדרשים לביצועים ואמינות של מכשירים מהדור הבא.
אתגרים, חסמים ושיקולים רגולטוריים
האימוץ של צילום רב-ספקטרלי (MSI) עבור ביקורת אולטרה טהור של שבבים בשנת 2025 נתקל בטווח רחב של אתגרים וחסמים, הן טכניים והן רגולטוריים. כאשר הגיאומטריות של המכשירים ממשיכות להתכווץ מתחת ל-5 ננומטר ומחומרים חדשים נכנסים לשוק, הדרישות על מערכות הביקורת מוגברות. אחת האתגרים הטכניים העיקריים היא להשיג את הרגישות הספציפית והספקטרלית הנדרשת מבלי להתפשר על מהירות הייצור. מערכות MSI חייבות להבחין בין סוגי פגמים זעירים—כמו שאריות אורגניות, חלקיקים תת-ננומטריים או זיהומים שנגרמים על ידי התהליך—בין חומרים שונים של פרוסות ומבנים מתקדמים של אריזות. הבטחה לרגישות ולדיוק קונסיסטנטיים לאורך טווחים ספקטרליים רחבים הנדרשים למשימות ביקורת שונות היא מכשול מתמשך, כפי שהודגש על ידי HORIBA, מפתחת פתרונות ביקורת מתקדמים לשבבים.
שילוב MSI בקווי ייצור בהיקף גבוה מציב אתגרים תפעוליים. כלים MSI חייבים להתחבר בקלות עם מערכות טיפול פרוסות אוטומטיות ותוכנות בקרה נוכחיות. כל טעות בהתקנה או חוסר תאמה עלולה לשבש את זרימת הייצור או לפגוע בתשואה. הע adaptación של MSI לביקורות קדמיות ואחוריות מחייבת יותר נתוני ניהול נתונים, לאור המספרים הגבוהים של נתונים המשוייכים למערכות היפרספקטרליות או רב-ספקטרליות, מה שמכיל השקעות משמעותיות בתשתית לעיבוד והנחה בקצב גבוה, כפי שדובר על ידי Hamamatsu Photonics במסמכי המוצר האחרונים שלה.
הסטנדרטיזציה נשארת מכשול חמור. תעשיית השבבים נשמעת בהתאם לסטנדרטים מחמירים לקביעת פגמים, מדידות ובקרת זיהום. עם זאת, לא נחשבת לדיון על פרמטרים, פרוטוקולי כיול ויעדי ביצועים בשיטות הביקורת המבוססות على MSI שהיו עד כה בעבודה. גופים תעשייתיים כמו SEMI עובדים להקים מתודולוגיות סטנדרטיות, אך אימוץ רחב ופתרון מתואם צפויים לקנות מספר שנים.
בצד הרגולטורי, מתגבר התשומת לב לתהליכים כימיים ופוטוניים שמשתמשים במערכות ביקורת מתקדמות, במיוחד בנוגע לבטיחות החדר הנקי וההכוונות סביבתיות. מערכות MSI עשויות להשתמש במקורות תאורה מיוחדים או חומרי הקבלות נדירים שמקבלים תנאים להעברה או לעיבוד של חומרים מזיקים. יצרנים כמו ZEISS Semiconductor Manufacturing Technology ו- KLA Corporation עוקבים אחרי שינויים הכדאיים באופן קבוע, כאשר הסוכנויות הרגולטוריות בארה"ב, באירופה ובאסיה מעדכנות את ההנחיות שלהן לשימוש במלפפונים של שבבים.
בהסתכלות קדימה, התגברות על מכשולים אלה תדרוש שיתוף פעולה מתמשך בין ספקי הציוד, יצרני המכשירים והגופים האחראיים. עם בגרות של MSI והשגת בהירות רגולטורית, תפקידה בהשגת מכשירים אולטרה טהורים חסרי פגמים סביר להתרחב, מניע למשך חידוש נוסף בטכנולוגיות הביקורת ובשילוב התהליכים.
מבט לעתיד: מפת דרכים עבור MSI בביקורת שבבים
בהביט קדימה ל-2025 وما بعد, צפוי כי הצילום הרב-ספקטרלי (MSI) יהפוך לטכנולוגיה קרדינלית בביקורת אולטרה טהור של שבבים, בהנחיית הצורך הבלתי עצר בתשואות הגבוהות יותר ובסמלים מתכים מתנשאים. מפת הדרכים עבור MSI בתחום זה מעוצבת על ידי מספר מגמות מתנגדות: המעבר לגגות מתקדמים (3 Νמ ומטה), שילוב של חומרים הטרוגניים (כמו SiC ו-GaN), ודחיפה לייצור ללא פגמים במוליכים ובחומרים זיכרון.
ההשקעות האחרונות והדגמות טכנולוגיות מדגישות את האימוץ המתעצם של MSI בתעשייה. לדוגמה, KLA Corporation הודיעה על פלטפורמות ביקורת מתקדמות מנצלות מודלים רב-ספקטרליים והיפרספקטרליים כדי לכוון לגילוי פגמים מתחת ל-10 ננומטר, מנצלים ארכיטקטורות חיישנים פרופירטיביות ולמידת מכונה להשגת בקרת תהליך בזמן אמת. באותו אופן, ASML משתפת פעולה עם שותפים לשילוב אנליטיקות רב-ספקטרליות במערכות מדידה קיימות, במטרה לשפר את הרגשת הגילוי עבור תהליכים קדמיים ואחרים.
בשנת 2025, צפי מכשירים ישפר את תהליך הביקורת בתוך קווי הייצור, במיוחד לניטור שטחי פרוסות קריטיים ושכבות דפוס שבהם הביקורת האופטית הקונבנציונלית הנשקלת חסרת ערך. חברות כמו Hitachi High-Tech ו-Tokyo Seimitsu (Accretech) פועלות לדחוף פתרונות רב-ספקטרליים המיועדים לסביבות בעלות קצב גבוה, עם טוענות על שיפור של עד 30% בשיעורי הגיחת של פגמים במכשירים מתקדמים לזיכרון ולוגיקה.
בנוסף, המפה מציינת תזמונים רחבים יותר ורזולוציה גבוהה יותר. מערכות פרוטי טובות, שהוצגו על ידי Carl Zeiss, מצביעות על האשכול להיות משולבים עם קצבים של ווידוי, נראה קיצוני (NIR) ובצמיחה באור, מה שמאפשר מימוש מדויק של יישון טכנולוגיות בעוד תתי-טכנולוגיות מקטינות את הביטוי. ההתקדמות זו חשובה ככל שארכיטקטוריות המכשירים הופכות להיות מורכבות יותר, עם NAND תלת-מימדי ומעבירים GAA שמחייבים פריקלינות מכוחות חדשים בביקורת.
בהביט קדימה, שילוב עם אנליטיקות מתקדמות מונעות-על ידי AI וחיבור עם מערכות בקרת תהליך בתוך המפעל מצופים כדוגמאות מרכזיות. פלטפורמות MSI צפויות להיות יותר ויותר מבוססות תוכנה, מתוך הדעת להקל על התאמה מהירה למבני והיבטים של תהליך. המפות בה תעשייה מציינות שבשנים 2027-2028, ה-MSI נהיה מנוגן במרבית מפעלי התעשייה המתקדמים, עם המתנות מתמשכות על ביקורת ומבחן על ביצועים בכל מכשירים לפרוסות חדשות ומהירות.
