در دنیای متروئولوژی نیمه‌رساناها: چگونه اندازه‌گیری دقیق، آینده میکروالکترونیک را شکل می‌دهد. فناوری‌ها و نوآوری‌هایی را کشف کنید که عملکرد بی‌سابقه چیپ‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

مقدمه‌ای بر متروئولوژی نیمه‌رسانا
نقش متروئولوژی در تولید نیمه‌رسانا
روش‌ها و ابزارهای کلیدی اندازه‌گیری
چالش‌ها در اندازه‌گیری و بازرسی در مقیاس نانو
نوآوری‌ها و فناوری‌های نوظهور اخیر
تأثیر بر تولید، کیفیت و عملکرد دستگاه
متروئولوژی برای گره‌های پیشرفته: ۳ نانومتر و فراتر از آن
هوش مصنوعی و اتوماسیون در متروئولوژی نیمه‌رسانا
روندهای بازار و بازیگران پیشرو در صنعت
چشم‌انداز آینده: مقیاس‌گذاری، ادغام و مواد جدید
منابع و مراجع

مقدمه‌ای بر متروئولوژی نیمه‌رسانا

متروئولوژی نیمه‌رسانا یکی از شاخه‌های حیاتی در صنعت تولید نیمه‌رسانا است که شامل اندازه‌گیری، ویژگی‌سنجی و تحلیل مواد، ساختارها و دستگاه‌ها در مقیاس میکرو و نانو می‌شود. با کوچک‌تر شدن هندسه دستگاه‌ها و افزایش پیچیدگی فرآیندها، متروئولوژی دقیق برای اطمینان از کیفیت محصول، بازده و عملکرد ضروری می‌شود. این حوزه شامل مجموعه‌ای از تکنیک‌های اندازه‌گیری فیزیکی، شیمیایی و الکتریکی برای نظارت و کنترل فرآیندهای تولید، از آماده‌سازی ویفر تا بازرسی نهایی دستگاه است.

متروئولوژی نیمه‌رسانا به چالش‌هایی مانند شناسایی نقص‌های زیر نانومتری، اندازه‌گیری دقیق ضخامت فیلم‌های نازک، کنترل ابعاد بحرانی (CD) و دقت همپوشانی می‌پردازد. این اندازه‌گیری‌ها برای بهینه‌سازی فرآیند و برای برآورده کردن مشخصات دقیق مورد نیاز در گره‌های تکنولوژی پیشرفته حیاتی هستند. تکنیک‌هایی مانند میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM)، الیپسومتری و پراش پرتو ایکس به‌طور معمول برای ارائه تحلیل‌های با وضوح بالا و غیر مخرب از مواد و ساختارهای نیمه‌رسانا استفاده می‌شوند.

اهمیت متروئولوژی با نقش آن در امکان‌سازی کنترل فرآیند و افزایش بازده، که مستقیم بر روی هزینه‌اثربخشی و قابلیت اطمینان دستگاه‌های نیمه‌رسانا تأثیر می‌گذارد، تاکید می‌شود. با حرکت صنعت به سمت گره‌های هرچه کوچک‌تر و ادغام مواد و معماری‌های جدید، تقاضا برای راه‌حل‌های متروئولوژی نوآورانه به‌طور مداوم در حال رشد است. سازمان‌های صنعتی و مؤسسات تحقیقاتی مانند SEMI و موسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) نقش حیاتی در توسعه استانداردها و پیشبرد فناوری‌های متروئولوژی برای حمایت از نیازهای در حال تحول تولید نیمه‌رسانا ایفا می‌کنند.

نقش متروئولوژی در تولید نیمه‌رسانا

متروئولوژی در تولید نیمه‌رسانا نقش محوری دارد و به عنوان پایه کنترل فرآیند، بهبود بازده و قابلیت اطمینان دستگاه عمل می‌کند. با کوچک‌تر شدن هندسه دستگاه‌ها به مقیاس نانومتر، تقاضا برای تکنیک‌های اندازه‌گیری دقیق و صحیح تشدید می‌شود. متروئولوژی به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد که ابعاد بحرانی (CD)، ضخامت فیلم، غلظت دوپانت‌ها و چگالی نقص‌ها را در هر مرحله از فرآیند تولید نظارت کنند. این بازخورد در زمان واقعی برای حفظ یکنواختی فرآیند و شناسایی انحرافات قبل از تأثیر بر عملکرد دستگاه یا بازده ضروری است.

ابزارهای پیشرفته متروئولوژی، مانند میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ‌های نیروی اتمی (AFM) و پراش نوری، در خطوط تولید ادغام می‌شوند تا اندازه‌گیری‌های غیر مخرب و با بازده بالا ارائه دهند. این ابزارها از شناسایی سریع تغییرات در فرآیند و اجرای اقدام‌های اصلاحی پشتیبانی می‌کنند و بدین ترتیب هزینه‌های تعمیر و دور ریز را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، داده‌های متروئولوژی به‌طور فزاینده‌ای در conjunction با الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای امکان‌سازی کنترل پیش‌بینی فرآیند و ابتکارات بهبود مستمر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

پیچیدگی دستگاه‌های نیمه‌رسانا مدرن، شامل معماری‌های سه‌بعدی و ادغام ناهمگن، موجب تحول تکنیک‌های متروئولوژی شده است. متروئولوژی در خط اکنون فراتر از پارامترهای سنتی به اندازه‌گیری دقت همپوشانی، زبری لبه خط و ترکیب ماده در سطح اتمی می‌پردازد. ادغام متروئولوژی با سیستم‌های کنترل پیشرفته فرآیند (APC) برای دستیابی به مشخصات سخت‌گیرانه مورد نیاز برای فناوری‌های نسل بعدی بسیار حیاتی است.

در نهایت، نقش متروئولوژی در تولید نیمه‌رسانا نه تنها به‌منظور اطمینان از انطباق با مشخصات طراحی، بلکه همچنین برای امکان‌سازی نوآوری و مقیاس‌پذیری در صنعتی که با پیشرفت‌های سریع فناوری و رقابت شدید تعریف شده است، مهم است. برای جزئیات بیشتر به موسسه ملی استانداردها و فناوری و SEMI مراجعه کنید.

روش‌ها و ابزارهای کلیدی اندازه‌گیری

متروئولوژی نیمه‌رسانا متکی به یک مجموعه از تکنیک‌های پیشرفته اندازه‌گیری و ابزارها برای اطمینان از دقت و قابلیت اطمینان در تولید دستگاه‌های مدرن است. یکی از مهم‌ترین روش‌ها، میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM) است که تصاویری با وضوح بالا برای اندازه‌گیری ابعاد بحرانی (CD) ارائه می‌دهد و نظارت بر اندازه ویژگی‌ها در مقیاس نانو را ممکن می‌سازد. میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) نیز یک ابزار ضروری دیگر است که پروفایل‌سازی سطح سه‌بعدی با وضوح عمودی زیر نانومتر ارائه می‌دهد که برای شناسایی زبری سطح و ارتفاع پله‌ها حیاتی است.

برای تحلیل فیلم‌های نازک، الیپسومتری به‌طور گسترده‌ای برای تعیین ضخامت فیلم و خواص نوری به‌طور غیر مخرب استفاده می‌شود. طیف‌سنجی فوتوالکترون ایکس (XPS) و طیف‌سنجی توده‌ای یون ثانویه (SIMS) برای تحلیل ترکیبی و شیمیایی به کار می‌روند، که پروفایل‌سازی عمق و شناسایی عناصر را فراهم می‌کنند. اندازه‌گیری‌های پروب چهار نقطه‌ای برای ارزیابی مقاومت ورق در لایه‌های هادی استاندارد هستند، در حالی که پروفایل‌سازی ظرفیت-ولتاژ (C-V) برای ارزیابی غلظت و توزیع دوپانت‌ها در اتصالات نیمه‌رسانا استفاده می‌شود.

ابزارهای متروئولوژی به‌طور فزاینده‌ای با سیستم‌های بازرسی خودکار ویفر ادغام می‌شوند تا نقص‌ها را شناسایی کرده و یکنواختی فرآیند را در سطح کل ویفر نظارت کنند. گرایش به سمت گره‌های کوچکتر و معماری‌های سه‌بعدی موجب توسعه پراش‌نماها و میکروسکوپ‌های الکترونی انتقالی (TEM) برای تحلیل غیر مخرب و در مقیاس اتمی شده است. این تکنیک‌ها برای کنترل فرآیند، بهبود بازده و انطباق با استانداردهای صنعتی که توسط سازمان‌هایی مانند SEMI و موسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) تبیین شده است، بسیار حیاتی هستند.

چالش‌ها در اندازه‌گیری و بازرسی در مقیاس نانو

با ادامه کوچک شدن دستگاه‌های نیمه‌رسانا به مقیاس نانومتر، چالش‌های مرتبط با اندازه‌گیری و بازرسی در مقیاس نانو پیچیده‌تر شده‌اند. یکی از دشواری‌های اصلی در دستیابی به وضوح فضایی است که برای شناسایی دقیق ویژگی‌هایی که غالباً کوچکتر از طول موج نور مرئی هستند، مورد نیاز است. تکنیک‌های متروئولوژی نوری سنتی، مانند پراش‌نماها و الیپسومتری، به دلیل پدیده پراش محدودیت‌های بنیادی دارند و از این رو نیاز به اتخاذ روش‌های پیشرفته‌ای مانند میکروسکوپی الکترونی روبشی اندازه‌گیری ابعاد بحرانی (CD-SEM) و میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) را نشان می‌دهند. با این حال، این تکنیک‌ها چالش‌های خود را به همراه دارند، از جمله امکان آسیب به نمونه، سرعت کم پردازش و نیاز به الگوریتم‌های پیچیده تفسیر داده‌ها.

چالش دیگری که وجود دارد، شناسایی و طبقه‌بندی نقص‌ها در مقیاس اتمی یا نزدیک به اتمی است. با پیچیده‌تر شدن معماری‌های دستگاه‌ها—شامل ساختارهای سه‌بعدی مانند FinFET‌ها و ترانزیستورهای گیت-همه‌جانبه—انواع نقص‌ها افزایش می‌یابند و شناسایی آن‌ها دشوارتر می‌شود. حساسیت و خاصیتی که برای بازرسی نقص‌ها لازم است، مرزهای ابزارهای متروئولوژی کنونی را فشار می‌دهد و غالباً نیاز به ترکیبی از چندین تکنیک و الگوریتم‌های پیشرفته یادگیری ماشین برای تحلیل داده دارد. علاوه بر این، ادغام مواد جدید، مانند دی‌الکتریک‌های با k بالا و مواد کانال نوین، متغیرهای اضافی را معرفی می‌کند که دقت و تکرارپذیری اندازه‌گیری را پیچیده‌تر می‌کند.

صنعت همچنین با نیاز به راه‌حل‌های متروئولوژی در خط در حال توسعه، با توان بالای تولید که می‌تواند با فرآیندهای پیشرفته تولید بدون از دست دادن دقت همگام شود، مواجه است. این امر موجب تحقیقات و توسعه قابل توجهی شده است، همانطور که توسط سازمان‌هایی مانند SEMI و موسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST) تأکید شده است، تا ابزارها و استانداردهای متروئولوژی نسل آینده را توسعه دهند که به این چالش‌های مقیاس نانو پاسخ دهند.

نوآوری‌ها و فناوری‌های نوظهور اخیر

سال‌های اخیر شاهد پیشرفت‌های چشمگیری در متروئولوژی نیمه‌رسانا بوده است که توسط کوچکتر شدن بی‌وقفه ویژگی‌های دستگاه و ادغام معماری‌های پیچیده سه‌بعدی سوق داده شده است. یکی از نوآوری‌های قابل توجه، استفاده از متروئولوژی ترکیبی است که داده‌های حاصل از چندین تکنیک اندازه‌گیری—از جمله پراش‌نما، طیف‌سنجی فوتوالکترون ایکس و میکروسکوپی نیروی اتمی—را ترکیب می‌کند تا ویژگی‌سنجی جامع‌تر و دقیق‌تری از ساختارهای مقیاس نانو ارائه دهد. این رویکرد به محدودیت‌های روش‌های فردی پاسخ می‌دهد و کنترل فرآیند را در گره‌های تولید پیشرفته افزایش می‌دهد موسسه ملی استانداردها و فناوری.

فناوری نوظهور دیگری که در حال ظهور است، استفاده از یادگیری ماشین و هوش مصنوعی (AI) برای تحلیل داده‌های متروئولوژی است. الگوریتم‌های محور بر اساس AI می‌توانند به سرعت مجموعه داده‌های وسیع را پردازش کنند، تغییرات خفیف فرآیند را شناسایی کنند و عملکرد دستگاه را پیش‌بینی می‌کنند که امکان بازخورد در زمان واقعی و بهینه‌سازی فرآیند تطبیقی را فراهم می‌آورد. این به‌ویژه در محیط‌های تولید با حجم بالا بسیار ارزشمند است، جایی که سرعت و دقت حیاتی هستند SEMI.

علاوه بر این، پیشرفت در میکروسکوپی الکترونی، مانند توسعه میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی با ولتاژ پایین و میکروسکوپ‌های الکترونی انتقالی (TEM) با وضوح بهبود یافته، امکان تصویربرداری غیر مخرب و با بازده بالا از ویژگی‌های هرچه کوچک‌تر را فراهم کرده است. ابزارهای متروئولوژی در خط نیز در حال تحول هستند، با قابلیت‌های جدید برای اندازه‌گیری همپوشانی، ابعاد بحرانی و ضخامت فیلم در ساختارهای پیچیده ۳ بعدی مانند FinFET‌ها و ترانزیستورهای گیت-همه‌جانبه ASML.

به‌طور کلی، این نوآوری‌ها برای پشتیبانی از ادامه مقیاس‌گذاری دستگاه‌های نیمه‌رسانا و اطمینان از قابلیت اطمینان و بازده چیپ‌های یکپارچه نسل بعدی حیاتی هستند.

تأثیر بر تولید، کیفیت و عملکرد دستگاه

متروئولوژی نیمه‌رسانا نقش محوری در تعیین بازده، کیفیت و عملکرد دستگاه‌های نیمه‌رسانا دارد. با کوچک‌تر شدن هندسه دستگاه‌ها و افزایش پیچیدگی، اندازه‌گیری دقیق و کنترل پارامترهای بحرانی—مانند عرض خط، ضخامت فیلم و غلظت دوپانت—به‌طور فزاینده‌ای ضروری می‌شود. متروئولوژی دقیق امکان شناسایی زودهنگام انحرافات فرآیندی را فراهم می‌آورد و اقدام‌های اصلاحی به موقع را ممکن می‌سازد که به‌طور مستقیم بازده تولید را بهبود می‌بخشد. به‌عنوان مثال، ابزارهای پیشرفته متروئولوژی می‌توانند تغییرات زیر نانومتری در ابعاد بحرانی را شناسایی کنند که اگر کنترل نشوند، ممکن است به خرابی دستگاه یا کاهش عملکرد منجر شوند موسسه ملی استانداردها و فناوری (NIST).

تضمین کیفیت در تولید نیمه‌رسانا به‌طور ویرانگر به متروئولوژی وابسته است. تکنیک‌های متروئولوژی در خط و خارج از خط، مانند میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) و الیپسومتری، بازخورد در زمان واقعی در مورد یکنواختی فرآیند و چگالی نقص‌ها را فراهم می‌آورند. این چرخه بازخورد برای حفظ کیفیت بالای محصول و به حداقل رساندن کار دوباره یا ضایعات هزینه‌بر حیاتی است. علاوه بر این، با حرکت دستگاه‌ها به سمت رژیم کمتر از ۵ نانومتر، متروئولوژی باید به چالش‌های جدید مانند ویژگی‌سنجی ساختارهای ۳ بعدی و تحلیل ترکیب مواد پاسخ دهد که برای اطمینان از قابلیت اطمینان و طول عمر دستگاه حیاتی است انجمن صنعت نیمه‌رسانا.

در نهایت، متروئولوژی قوی عملکرد دستگاه‌های نیمه‌رسانا را با اطمینان از اینکه هر مرحله فرآیند با مشخصات سخت‌گیرانه‌ای مطابقت دارد، پشتیبانی می‌کند. این نه تنها سرعت و کارایی انرژی دستگاه‌ها را افزایش می‌دهد بلکه از چرخه‌های نوآوری سریع که صنعت الکترونیک به آن نیاز دارد، نیز پشتیبانی می‌کند. به همین ترتیب، سرمایه‌گذاری در راه‌حل‌های پیشرفته متروئولوژی یک عامل کلیدی برای مزیت رقابتی در تولید نیمه‌رسانا است ASML.

متروئولوژی برای گره‌های پیشرفته: ۳ نانومتر و فراتر از آن

با پیشرفت تولید نیمه‌رسانا به گره ۳ نانومتر و فراتر از آن، متروئولوژی با چالش‌های بی‌سابقه‌ای در دقت، وضوح و بازده مواجه است. در این گره‌های پیشرفته، ابعاد بحرانی (CD) به مقیاس اتمی می‌رسد و پنجره‌های فرآیندی تنگ‌تر می‌شوند که تکنیک‌های متروئولوژی سنتی ناکافی می‌شوند. پیچیدگی معماری دستگاه‌ها—مانند ترانزیستورهای گیت-همه‌جانبه (GAA) و NAND سه‌بعدی—را به متروئولوژی نیاز دارد تا ساختارهای با نسبت بعدی بالا، ویژگی‌های دفن‌شده و مواد جدید را با دقت زیر نانومتری تشخیص دهد.

متروئولوژی نوری، از جمله پراش‌نماها و الیپسومتری، همچنان برای اندازه‌گیری‌های غیر مخرب و با بازده بالا ضروری است، اما کارآیی آن با نزدیک شدن اندازه ویژگی‌ها به طول موج نور کاهش می‌یابد. به همین دلیل، رویکردهای ترکیبی که روش‌های نوری را با تکنیک‌های با وضوح بالا مانند میکروسکوپی الکترونی روبشی اندازه‌گیری ابعاد بحرانی (CD-SEM) و میکروسکوپی الکترونی انتقالی (TEM) ترکیب می‌کنند، روزافزون مورد استفاده قرار می‌گیرند. این متدها اطلاعات مکملی ارائه می‌دهند که امکان کنترل دقیق‌تر فرآیند و شناسایی نقص‌ها در مقیاس اتمی را فراهم می‌کند ASML.

یادگیری ماشین و تجزیه و تحلیل داده‌های پیشرفته همچنین در حال ادغام در گردش کار متروئولوژی برای تفسیر داده‌های پیچیده و چند بعدی و پیش‌بینی تغییرات فرآیندی در زمان واقعی هستند. متروئولوژی در خط، که اجازه بازخورد فوری و تنظیمات فرآیندی را می‌دهد، برای بهبود بازده در این گره‌ها حیاتی است شرکت KLA. علاوه بر این، صنعت در حال سرمایه‌گذاری در پلتفرم‌های Metrology جدید، مانند تکنیک‌های مبتنی بر پرتو ایکس و توموگرافی پروب اتمی است تا به محدودیت‌های ابزارهای متداول پاسخ دهد و امکان ویژگی‌سنجی ویژگی‌های همیشه کوچک‌تر و مواد جدید را فراهم آورد Lam Research.

هوش مصنوعی و اتوماسیون در متروئولوژی نیمه‌رسانا

ادغام هوش مصنوعی (AI) و اتوماسیون به‌سرعت در حال تحول متروئولوژی نیمه‌رسانا است و سطوح بی‌سابقه‌ای از دقت، سرعت و کارایی را در کنترل فرآیند ایجاد می‌کند. روش‌های متروئولوژی سنتی، در حالی که بسیار دقیق هستند، گاهی در حفظ پیشرفت با هندسه‌های در حال کاهش و پیچیدگی‌های فزاینده دستگاه‌های پیشرفته نیمه‌رسانا با چالش‌هایی مواجه می‌شوند. راه‌حل‌های مبتنی بر AI این چالش‌ها را با بهره‌برداری از الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای تحلیل مجموعه داده‌های وسیع تولید شده در طول بازرسی و اندازه‌گیری ویفر، شناسایی الگوها و ناهنجاری‌های نامحسوس که ممکن است از تکنیک‌های متداول دور بمانند، حل می‌کنند.

سیستم‌های متروئولوژی خودکار که از هوش مصنوعی قدرت می‌گیرند، می‌توانند به‌طور انطباقی دستورالعمل‌های اندازه‌گیری را بهینه کنند، مداخله انسانی را کاهش دهند و عدم قطعیت اندازه‌گیری را به حداقل برسانند. به‌عنوان مثال، الگوریتم‌های AI می‌توانند انحرافات فرآیند و انحرافات ابزار را در زمان واقعی پیش‌بینی کنند و اجازه تنظیمات پیشگیرانه‌ای را بدهند که بازده و عملکرد دستگاه را حفظ کند. علاوه بر این، استفاده از یادگیری عمیق در طبقه‌بندی نقص‌ها، تجزیه و تحلیل علل ریشه‌ای را تسریع می‌کند و چرخه‌های بازخورد سریع‌تری بین متروئولوژی و تجهیزات تولید را امکان‌پذیر می‌سازد. این هم‌افزایی برای گره‌های پیشرفته، مانند ۵ نانومتر و کمتر، که در آن‌ها تحمل‌ها بسیار تنگ و پنجره‌های فرآیندی باریک هستند، ضروری است.

بازیگران بزرگ صنعت در حال سرمایه‌گذاری به شدت در پلتفرم‌های متروئولوژی مجهز به هوش مصنوعی هستند. شرکت‌هایی مانند شرکت KLA و Applied Materials راه‌حل‌هایی ارائه داده‌اند که سخت‌افزار با بازده بالا را با تحلیل‌های پیشرفته ترکیب می‌کنند و از کنترل فرآیند در خط و انتهای خط پشتیبانی می‌کنند. به عنوان صنعت به سوی تولید هوشمند و صنعت ۴.۰ حرکت می‌کند، انتظار می‌رود در نقش هوش مصنوعی و اتوماسیون در متروئولوژی نیمه‌رسانا گسترش یابد و بهبودهای بیشتری در بازده، هزینه و زمان به بازار را به ارمغان آورد.

روندهای بازار و بازیگران پیشرو در صنعت

بازار متروئولوژی نیمه‌رسانا شاهد رشد چشمگیری است که ناشی از افزایش پیچیدگی دستگاه‌های نیمه‌رسانا و انتقال به گره‌های فرآیندی پیشرفته از جمله ۵ نانومتر و کمتر است. با کوچک‌تر شدن هندسه دستگاه‌ها و تبدیل ساختارهای سه‌بعدی مانند FinFET‌ها و ترانزیستورهای گیت-همه‌جانبه (GAA) به جریان اصلی، تقاضا برای حل‌های متروئولوژی دقیق و با بازده بالا تشدید شده است. روندهای کلیدی شامل ادغام هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای تحلیل داده، پذیرش سیستم‌های متروئولوژی در خط و زمان واقعی، و توسعه تکنیک‌های اندازه‌گیری غیر مخرب و با وضوح بالا به‌منظور پشتیبانی از فرآیندهای تولید پیشرفته است.

بازیگران پیشرو در این صنعت به شدت در تحقیق و توسعه سرمایه‌گذاری می‌کنند تا به این الزامات رو به رشد پاسخ دهند. شرکت KLA همچنان یک نیروی غالب باقی مانده و مجموعه‌ای جامع از ابزارهای بازرسی و متروئولوژی را برای تولید نیمه‌رسانا هم در مراحل ابتدایی و هم در مراحل نهایی ارائه می‌دهد. ASML Holding، که عمدتاً به خاطر سیستم‌های لیتوگرافی خود شناخته می‌شود، قابلیت‌های متروئولوژی خود را گسترش داده، به‌ویژه در زمینه لیتوگرافی فوق‌العاده فرابنفش (EUV). شرکت Hitachi High-Tech و شرکت Thermo Fisher Scientific نیز برجسته هستند و راه‌حل‌های پیشرفته‌ای در زمینه میکروسکوپی الکترونی و طیف‌سنجی برای تحلیل ابعاد بحرانی و نقص‌ها ارائه می‌دهند. علاوه بر این، Onto Innovation و شرکت Camtek Ltd. به خاطر سیستم‌های متروئولوژی و بازرسی تخصصی خود که به بسته‌بندی پیشرفته و ادغام ناهمگن توجه دارند، شناخته شده‌اند.

چشم‌انداز رقابتی همچنین تحت تأثیر مشارکت‌های استراتژیک، ادغام‌ها و تصاحب‌ها شکل می‌گیرد، زیرا شرکت‌ها در تلاشند ظرفیت‌های فناوری و دسترسی جهانی خود را توسعه دهند. با ادامه پیشرفت صنعت نیمه‌رسانا در مرزهای کوچک‌سازی و عملکرد، بخش متروئولوژی برای نوآوری و گسترش پایدار آماده است.

چشم‌انداز آینده: مقیاس‌گذاری، ادغام و مواد جدید

آینده متروئولوژی نیمه‌رسانا تحت تأثیر تلاش بی‌پایان برای مقیاس‌گذاری دستگاه‌ها، ادغام ناهمگن و پذیرش مواد جدید قرار دارد. با نزدیک شدن صنعت به عصر آنگسترم، تکنیک‌های متروئولوژیکی سنتی با چالش‌های قابل توجهی در حل ویژگی‌های هرچه کوچک‌تر، ساختارهای سه‌بعدی و سامانه‌های مواد پیچیده مواجه هستند. گره‌های پیشرفته، مانند آن‌هایی که در ۲ نانومتر و کمتر قرار دارند، به راه‌حل‌های متروئولوژی با دقت زیر نانومتری و توانایی ویژگی‌سنجی رابط‌ها و نقص‌های دفن‌شده بدون آسیب به نمونه نیاز دارند. این امر موجب توسعه روش‌های متروئولوژی ترکیبی شده است که تکنیک‌هایی مانند میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM)، میکروسکوپی الکترونی انتقالی (TEM) و روش‌های مبتنی بر پرتو ایکس را ترکیب می‌کند تا داده‌های جامع و با وضوح بالا ارائه دهد انجمن صنعت نیمه‌رسانا.

ادغام مواد جدید—مانند مواد کانال با تحرک بالا (به عنوان مثال، آلمانیم، ترکیبات III-V)، مواد دو بعدی (به عنوان مثال، گرافن، دی‌سولفیدها) و دی‌الکتریک‌های پیشرفته—پیچیدگی اضافی را معرفی می‌کند. این مواد غالباً ویژگی‌ها و رابط‌های منحصر به فردی دارند که تحلیل آن‌ها با ابزارهای متداول دشوار است. متروئولوژی باید برای ارائه اطلاعات شیمیایی، ساختاری و الکتریکی در سطح اتمی تحول یابد و نوآوری در الیپسومتری طیفی، توموگرافی پروب اتمی و میکروسکوپی الکترونی در خط را به جلو براند موسسه ملی استانداردها و فناوری.

با نگاه به آینده، ادغام هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در گردش کار متروئولوژی وعده می‌دهد که تجزیه و تحلیل داده‌ها را تسریع کند، امکان کنترل پیش‌بینی فرآیند را فراهم سازد و تصمیم‌گیری در تولید را در زمان واقعی تسهیل کند. با تنوع ادامه‌دار معماری‌ها و مواد دستگاه‌ها، بخش متروئولوژی به عنوان یک تسهیل‌کننده حیاتی نوآوری نیمه‌رسانا باقی می‌ماند و از بازده، قابلیت اطمینان و عملکرد در فناوری‌های نسل بعدی حمایت می‌کند Applied Materials.