New-Tech Magazine | Dec 2020 | Digital Edition

Nova ELIPSON ™ הטמעת רמאן במערכת :2 תמונה

מכניזם רמאן בפעולה :1 תמונה

«

«

בנוסף, המערכת המוצבת במפעל חייבת להיות יציבה ביותר, ולעבוד ללא הפסקה במינימום של הפרעות ותקלות וכל זמן המוקדש לתחזוקה חייב להיות קצר ביותר. הכלי צריך להיות מסוגל לעמוד בתנאים מאתגרים ובכלל זה שינויי טמפרטורה, תנודות ורעשים הנגרמים כתוצאה מהעבודה בסביבת ייצור. ואם כל זה לא מספיק – המערכת צריכה להיות מסוגלת לבצע מגוון רחב של בדיקות על מנת להפוך את עלותה, למשתלמת עבור היצרן. הוא פתרון מהפכני למדידת Nova ELIPSON™ חומרים בתהליך ייצור השבבים שהצליח לפצח את האתגר. הפלטפורמה החדשה מיועדת למדידת מגוון תכונות חומרים כגון ), פאזה, הרכב strain ) , מעוות ( stress לחץ ( ופני-שטח בשבבים מסוגים שונים והיא למעשה המערכת הראשונה בעולם הפועלת באמצעות טכנולוגיית רמאן שנכנסת למפעלי יצור שבבים, עומדת בדרישות הקיצוניות של התעשייה לעבודה בקווי ייצור ומאפשרת יכולות פורצות דרך שלא היו זמינות עד היום במערכות המטרולוגיה הקיימות. תהליך הפיתוח שממנו נולדה פלטפורמת החל לפני לא פחות משבע Nova ELIPSON™ שנים, כמחקר מדעי במעבדה שלנו, עם חוקר בחצי משרה וצמח לאט ובהדרגה לפרויקט שעליו עובדים עשרות אנשים- פיזיקאים, אופטיקאים, אלגוריתמאים, מהנדסי תוכנה וחומרה- ולמוצר שכבר נמצא בשימוש אצל יצרנים מובילים. המערכת מסוגלת למדוד תכונות חומר במגוון רחב של התקנים, לדוגמה מדידת מעוותים ומשקעים בטרניזיסטורים ובנאנו-חוטים המשולבים במעבדים המתקדמים ביותר, מדידת פאזות ומבנים מולקולריים בהתקני זיכרון עתידיים מסוג , או מדידה של הרכב memory phase change . וזו DRAM החומר המדויק בשכבות של שבבי היא רק ההתחלה.

של החומר. במילים אחרות- מה בעצם המשמעות של התוצאה שקיבלנו. הסוד לשילוב טכנולוגיה מועילה ומורכבת כל כך לביצוע בבקרת תהליכי ייצור של שבבים, טמון ביכולת לקחת כלי מעבדה שיודע לעבוד בנפחים קטנים ובאיטיות- ולבנות ממנו מערכת מתוחכמת ויעילה שמסוגלת להתמודד עם מאות פרוסות לייצור שבבים בשעה. כזו שיודעת גם לפרש בעצמה את המידע המתקבל מהספקטרום ולהמיר אותו לפרמטרים מטרולוגיים רלוונטיים, תוך התבססות על חוקים אמפיריים, מודלים פיסיקליים ואלגוריתמים של למידת מכונה. וכל זה, שהלקוח יקבל מידע קריטי באופן אוטומטי ובזמן אמת על התאמות נדרשות בתהליך, שאותן גם ניתן לבצע באופן אוטומטי, במקום להמתין ימים ארוכים ויקרים לקבלת הנתונים ויישומן בתוך תהליך הייצור. כדי לבנות מערכת מטרולוגיה לייצור המוני, כזה שמתקיים במפעלי הענק לייצור שבבים של היצרנים המובילים בעולם, נדרש זינוק תפיסתי ותכנוני של ממש במעבר בין כלי המסוגל לבצע מדידות בתנאי מעבדה ובין מכונה שתעמוד בדרישות הייחודיות (ולעיתים קיצוניות) שנוצרות בסביבת ייצור של מפעל. כל טכנולוגיה חדשה שנכנסת למפעל שבבים, חייבת לעמוד בדרישות של רגישות ודיוק על מנת למדוד את השינויים המזעריים בתהליך הייצור ולעשות זאת שוב ושוב בסטייה מינימלית, ותוך עמידה בקצב המהיר והמתגבר של תהליך הייצור. כדי להשיג זאת יש צורך בביצוע אפיון ומדידה של אלפי דוגמאות מכל סוג בדיקה ובשפה המקצועית- אפליקציה על מנת להסיק על מערכת הקשרים הקבועה בין מדידות הרמאן ובין התכונות הפיסיקליות של הדוגמה- ולבנות מודלים פיסיקליים ומודלים של למידת מכונה כדי לתמוך במערך המידע המורכב הזה.

דרך חדשנית ליישם את הטכנולוגיה במערכות מטרולוגיה, ברמת האמינות והיציבות הנדרשת בתעשיית השבבים המתוחכמת. אז מה בעצם טכנולוגית יודעת לעשות ואיך היא RS עובדת? ראמאן היא טכניקת ספקטרוסקופיה המשתמשת בתנודות של חומר (ויברציות) כדי לזהות תכונות חומר כגון מתח, גבישיות, פאזות, גודל גרעיני פולי-גביש והרכב החומר. במילים אחרות- כלי שמאפשר למדוד תכונות של חומר באמצעות אור. הטכנולוגיה בנויה על ירי של קרן לייזר לדוגמת חומר. אחד מכל מיליון פוטונים מתוך הקרן הפוגעת בדוגמה, משקיע חלק מהאנרגיה שהוא נושא ביצירת תנודות בחומר וכתוצאה מכך לפוטון המוחזר יש רמת אנרגיה מופחתת ואורך גל – כלומר צבע – שונה, המתאים לתדר התנודה. התנודות מושפעות מהתכונות של האטומים והמולקולות – תצורת הגביש, מתח המבנה, הרכב הדוגמה ועוד. על ידי מדידת הצבע של הפוטונים המוחזרים, אנחנו יכולים למעשה לדעת אילו תכונות יש לכל חומר בדוגמה הנבדקת. RS אה, פשוט, נכון? אז זהו שלא. משום שיש ל- כמה מאפיינים שחשוב להכיר: אות הרמאן חלש מאוד בגלל מספר הפוטונים הקטן שניתן למדוד- מה שמחייב שימוש מעלות 80 בחיישנים שמקוררים למינוס צלזיוס, בעלי רגישות גבוהה במיוחד, ובמדידות שלוקחות הרבה זמן. לרוב הטכנולוגיה משמשת למדידות איכותיות של מבנה מולקולרי ורכיבי חומר, ופחות מותאמת למדידות כמותיות בדיוק גבוה כמו אלה הנדרשות בייצור המוני של שבבים. ועוד עניין- פענוח מדידת רמאן לרוב יבוצע ע"י מומחה מנוסה וילווה בדיון במשמעות המדידות ותרגום כל אלמנט המתקבל בספקטרום לתכונות הפיסיקאליות

33 l New-Tech Magazine