אפלייד מטיריאלס פיתחה גישה חדשה לבקרת ייצור שבבים
21 מרץ, 2021
קישרה תוכנת AI אל מכונת בדיקה אופטית ומיקרוסקופ אלקטרוני, וייצרה מערכת לומדת המותאמת לייצר שבבים הכוללים שכבות רבות ומבנים תלת-מימדיים מורכבים. רפי בן-עמי: "תובנות ביג דטה מאפשרות להתמודד עם סיבוכיות"
חברת אפלייד מטיריאלס ישראל (Applied Materials), אשר אחראית לתחום מערכות בקרת הייצור (Process Diagnostics and Control) של שבבים בחברת אפלייד מטיריאלס העולמית, חשפה תפישה חדשה (Playbook) של תהליך הבדיקות והבקרה אחר תהליכי ייצור, המבוססת על יצירת ביג דטה, הפעלת מערכת בינה מלאכותית לומדת, וחידוש טכנולוגי בתחום מערכות הבדיקה האופטית. הגישה החדשה פותחה בחברה במהלך חמש השנים האחרונות והמערכות הראשונות נמסרו ללקוחות.
המערכת מבוססת על מערך הבנוי משלושה מרכיבים מרכזיים: מיקרוסקופ אלקטרוני חזק ממשפחת SEMVision הנחשב למערכת ה-eBeam המתקדמת בעולם מסוגה, מערכת Enlight לבדיקה אופטית של פרוסות הסיליקון (Wafer) תוך כדי הייצור, ומערכת מחשוב חדשה, ExtractAI, המבוססת על מחשב מהיר שפותח בחברה, הכולל אלגוריתמים מתקדמים ותוכנת בינה מלאכותית ייעודית.
מערכת הבדיקה האופטית מייצרת סריקה מהירה וכללית של פרוסת הסיליקון, מערכת הבינה המלאכותית מזהה אזורים חשודים כבעייתיים ומפנה אליהם את המיקרוסקופ האלקטרוני לבדיקה נקודתית ברזולוציה גבוהה. התוצר חוזר אל מערכת המחשוב הלומדת, אשר מזהה את התופעות שניצפו ומסווגת את הפגמים שהתגלו.
סגן נשיא ומנהל קבוצת המוצרים בחברת אפלייד מטיריאלס ישראל, רפי בן-עמי, סיפר ל-Techtime שהעבודה על התהליך החדש החלה בשנת 2015, לאחר שהחברה זיהתה מגמות חדשות בתעשייה הדורשות תהליכי בדיקות וניתוח מסוג חדש. בן-עמי: "תהליך הייצור נעשה מסובך יותר: נכנסו חומרים חדשים, התבצע מעבר למבנים תלת ממדיים, הטכנולוגיות הממוזערות החדשות דורשות שימוש ביותר מסיכות ונעשה מעבר מ-Single Patterning ל-Multi Patterning. כל אלה מגדילים משמעותית את מספר השלבים ואת הסיבוכיות של תהליך הייצור. התוצאה היא שקשה יותר לזהות את הפגמים הקטלניים. בנוסף, אירועי ייצור שבעבר נחשבו לקבילים – יכולים כיום 'להרוג' את המעבד".
בינה מלאכותית וביג דטה
"החלטנו לפתח גישה חדשה המבוססת על יצירת ביג דטה ומערכת לימוד מכונה, מכיוון שהפקת תובנות מביג דטה היא אחת מהדרכים היעילות ביותר להתמודד עם סיבוכיות גבוהה. בשלב הראשון היה צורך במערכת המייצרת כמות גדולה של מידע. לצורך זה פיתחנו את מערכת Enlight לבדיקת פרוסות הסיליקון (Optical Wafer Inspection).
"זוהי מערכת יוצאת דופן מכיוון שהצלחנו לשפר את השליטה בכיווניות האור, להאיר אזורים קטנים יותר ולשלב בתוכה שני גלאים הפועלים במקביל ומאפשרים איסוף אור משתקף ואיסוף אור מתפזר (Darkfield ו-Brightfield), ועל-ידי כך להפיק הרבה יותר מידע בכל ריצה. המידע הזה, בהיקפים של Giga Pixels, מועבר בזמן אמת למערך המחשוב שפיתחנו, המבוסס על שילוב של מעבדי GPU, CPU ו-DSP, אשר מריץ את מערכות עיבוד המידע ואת תוכנת הבינה המלאכותית ExtractAI".
"התוכנה מייצרת בזמן אמת מפת פגמים איכותית ומידע לפעולה (Actionable Data) בעזרת המיקרוסקופ האלקטרוני SEMVision G7, אשר גם שימש כדי לאמן אותה. הבדיקה האופטית היא מהירה מאוד אבל הרזולוציה שלה לא מאפשרת לבצע סיווג פגמים. הרזולוציה של המיקרוסקופ האלקטרוני גבוהה פי 100, ומאפשרת סיווג פגמים מדויק – אולם הוא איטי פי 1,000. לכן המערכת האופטית אחראית על גילוי אתרים חשודים, אשר נבדקים על-ידי המיקרוסקופ האלקטרוני. הוא מחזיר את המידע למערך המחשוב, שם המידע מנותח על-ידי תוכנת ExtractAI, אשר מפיקה מפה נקייה של תקלות מסווגות".
התוכנה לומדת להתעלם מ"רעשים"
"זוהי מערכת משתפרת: לאחר האימון הראשוני היא לומדת כל אירוע חדש המתגלה בקו הייצור. זהו הפתרון היחיד בתעשייה שמכיל את הבינה הדרושה לא רק כדי לזהות ולסווג פגמים קריטיים, אלא גם להסתגל לשינויים בתהליך בזמן אמת. היא פותרת את הבעיה הקשה ביותר בבדיקת איכות פרוסות הסיליקון: היכולת להבחין במהירות ובמדויק בין פגמים ממשיים לבין מיליוני אותות חסרי משמעות (רעש). לכן אנחנו מתכננים להטמיע את ExtractAI גם במערכות נוספות שלנו".
הקונספט החדש והמפתיע מסביר מדוע נשיא ומנכ"ל אפלייד מטיריאלס העולמית, גארי דיקרסון, העריך לאחרונה שפעילות בקרת הייצור (Process Diagnostics and Control) שעליו אחראית אפלייד ישראל, תצמח ב-2021 ביותר מ-25%, "הודות למוצרי בדיקות אופטיות ו-eBeam הנמצאים נמצאים בשלבים הראשונים של אימוץ". בן-עמי: "מערכת Enlight היא מהמוצרים המוצלחים שלנו גם לפני הוספת ExtractAI. היא יצאה לשוק ב-2019 ועד לרבעון הראשון השנה הסתכמו מכירותיה ביותר מ-400 מיליון דולר. זהו קצב החדירה לשוק המהיר ביותר של מערכת שלנו".
יותר מ-100 משרות פנויות בישראל
"מערכת SEMVision היא המערכת המובילה בשוק לבדיקות eBeam כבר יותר מ-20 שנה, עם כ-1,500 מערכות המותקנות אצל יצרני שבבים בעולם". חברת אפלייד מטיריאלס ישראל פועלת מרחובות ומעסיקה כ-1,700 עובדים. כיום היא מגייסת עובדים בקצב מואץ, עם יותר מ-100 משרות הפתוחות כעת – בעיקר בתחומי התוכנה, אלגוריתמים, הנדסה, אינטגרציית מוצר ועוד. היא פועלת במתכונת של חטיבה עסקית עצמאית האחראית על התכנון והפיתוח, הייצור, השיווק והמכירות והתמיכה בלקוחות.
פורסם בקטגוריות: אלקטרואופטיקה , בינה מלאכותית , חדשות , סמיקונדקטורס , תעשייה ישראלית
פורסם בתגיות: AMAT , אפלייד מטיריאלס , מטרולוגיה , שבבים
כתבות נוספות העשויות לעניין אותך
