HT-ASM: High Throughput Atom Scale Microscopy

Inleiding

Het resultaat van dit onderzoeks- en ontwikkelproject zijn twee proefsystemen van een ultra snel high-throughput Atomic Force Microscopy (HT-AFM) systeem voor kwaliteitscontrole (metrologie) van geavanceerde IC’s, die 1000x sneller is dan de bestaande AFM.

Proefsysteem

Eén proefsysteem zal solitair getest worden door Nearfield en VHE zelf, op de eigen locatie (met name om aanpassingen snel te kunnen testen) en één proefsysteem zal bij een potentiële klant in een productielijn voor IC’s worden opgenomen, op basis van een ‘joint development agreement’ (met name voor praktijktesten).

Marktvraag

Deze ontwikkeling wordt gedreven door een marktvraag vanuit de semiconductor industrie. De consumenten willen kleinere, mobiele apparatuur met steeds meer functionaliteiten, hetgeen bij IC producenten één grote wens creëert, namelijk de wens om de onderdelen op chips alsmaar kleiner te maken.

Huidige uitdagingen

Omdat de dimensies van de IC krimpen naar atomaire schaal, lopen de huidige op licht of e-beam gebaseerde metrologieprocessen vast. Kwaliteitscontrole wordt in dat geval off-line uitgevoerd, waarbij ook de kostbare wafers na afloop niet meer bruikbaar zijn en worden weggegooid. Bij een kwaliteitscontrole off-line loopt het productieproces door, waardoor mogelijke verminderde kwaliteit wafers ongewenst in productie blijven.

Ontwikkeling van het metrologiesysteem

In dit project wordt een metrologiesysteem ontwikkeld, gebaseerd op Atomic Force Microscopy (AFM), waarmee in-line (high throughput) IC kwaliteitscontrole kan worden uitgevoerd.

Partners

Nearfield Instruments (Rotterdam) heeft het Eindhovense VHE Industrial Automation geselecteerd als belangrijkste partner. De strategische kennis van Nearfield Instruments zit voornamelijk in de meetkop met de tip om op atomaire schaal te kunnen meten. VHE heeft kennis van en ervaring met industriële automatisering met de disciplines engineering, panelenbouw en kabels en werkt al voor klanten uit de semiconductor industrie. VHE heeft naast de ontwikkel- en engineeringafdeling ook een productielocatie waar op termijn de systemen geassembleerd kunnen worden.

Innovatieve aspecten

Het innovatieve karakter van het HT-AFM meetsysteem uit zich in de ontwikkeling van oplossingen voor drie essentiële (onderling verbonden) aspecten:

1. Snelheid. In-line meten betekent meten met een hele grote snelheid.
2. Zuiverheid. De meetkamer is extreem geconditioneerd en moet voldoen aan ISO klasse 1 voor cleanrooms.
3. Nauwkeurigheid. Om de gewenste nauwkeurigheid te kunnen bereiken, moeten de mechanische storingen door trillingen en door temperatuurschommelingen door een slim ontwerp goed onder controle zijn, of zelfs kunnen worden uitgesloten.

Klantencontact

Nearfield heeft al intensieve contacten met de potentiële klanten voor dit systeem. Dit zijn de leidende producenten van IC’s, zoals Samsung, Intel en TSMC, die gedurende de productie van wafers de kwaliteit ervan continu willen controleren.

Omzetverwachting

De geschatte omzet voor NFI uit de systemen in 2027 is ruim 300 miljoen euro.