Sandbox混合計量圖像處理工具可簡化新工藝配方的實驗

Sandbox上個月開始銷售的混合計量圖像處理工具有望提高蝕刻和沉積步驟的計量精度，簡化新工藝配方的實驗，并最終降低工藝技術(shù)開發(fā)成本。該工具Weave與SandBox Studio AI建模平臺配合使用，使用機器學(xué)習(xí)（ML）算法從掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）數(shù)據(jù)中提取和分析輪廓，從而減少工程師的手動測量任務(wù)。

工藝技術(shù)變得越來越復(fù)雜

現(xiàn)代芯片制造技術(shù)的研發(fā)成本高達(dá)數(shù)十億美元，而且越來越復(fù)雜和昂貴：公司需要進(jìn)行研究以發(fā)現(xiàn)適合其需求的材料，然后設(shè)計出有望滿足功率、性能和面積目標(biāo)的晶體管結(jié)構(gòu)。然后，他們必須開發(fā)正確的工藝配方，考慮到如何使用實際的晶圓廠工具處理這些材料和晶體管結(jié)構(gòu)。

目前，工藝開發(fā)的后一步是通過反復(fù)試驗進(jìn)行的，需要大量的資金（材料和工具很昂貴）和時間投資（加工晶圓需要數(shù)周甚至數(shù)月）。
“最大限度地減少獲得正確工藝配方所需的時間對我們的客戶來說非常重要，”SandBox Semiconductor首席執(zhí)行官Meghali Chopra告訴EE Times?！拔覀兪褂梦覀兊挠嬎憬Ｆ脚_來幫助工藝工程師模擬工藝結(jié)果，以便更快地獲得他們的配方。

在開發(fā)新工藝技術(shù)時，要考慮的一個關(guān)鍵事項是準(zhǔn)確了解器件結(jié)構(gòu)及其制造方式：這對于新型3D NAND和DRAM存儲器以及柵極全能晶體管尤其重要。實現(xiàn)這一目標(biāo)的一種有效方法是使用從晶圓廠多個工具收集的計量數(shù)據(jù)，因為沒有一種工具可以解決所有挑戰(zhàn)。這就是所謂的混合計量。

“我們相信，不會有一個單一的、漂亮的計量工具可以解決每個人的問題;相反，我們利用混合計量方法，“喬普拉說。

問題在于，從多個來源獲取數(shù)據(jù)容易出錯、耗時，有時甚至是不可能的。據(jù)Sandbox稱，工藝開發(fā)工程師經(jīng)常將近20%的時間用于手動測量掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）圖像。這就是Weave發(fā)揮作用的地方。

“我們自動化提取，”喬普拉說?！耙虼耍覀儙椭に嚬こ處煿?jié)省大約 20% 的時間，只需純粹自動化此 [提取] 功能?！?/p>

該工具聚合來自不同來源的數(shù)據(jù)。它使用 ML 技術(shù)通過分析來自多個來源的輪廓來提高計量的精度和準(zhǔn)確性，例如 SEM、TEM、光學(xué)關(guān)鍵尺寸 （OCD） 光譜和橫截面數(shù)據(jù)。SandBox說，這使工程師能夠減少手動工作（通過將實驗數(shù)量減少多達(dá)八倍）并提高計量的準(zhǔn)確性，從而提供提高產(chǎn)量所需的更深入的知識。

通過聚合和糾正來自不同來源的數(shù)據(jù)，SandBox 簡化了分析并集成到其建?？蚣苤校⑹构こ處熌軌蚴褂眠@些數(shù)據(jù)做出明智的過程預(yù)測。與通用的AI模型不同，SandBox使用為半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝開發(fā)量身定制的半導(dǎo)體特定行為物理模型。這些模型考慮了不同的材料以及實際晶圓廠工具的工作原理。

“因此，使用所有這些計量數(shù)據(jù)，工程師現(xiàn)在可以利用他們掌握的所有工具來實際預(yù)測他們的工藝基礎(chǔ)，”Chopra說?！拔覀兡軌蜃龅竭@一點，因為我們減少了基于行為物理的模型，使過程工程師能夠?qū)嶋H建模他們的過程空間。我們正在運行物理模擬，然后我們使用機器學(xué)習(xí)來增強這些模擬。因此，我們所做的所有模擬和預(yù)測都受到物理框架的限制，這往往會使我們的預(yù)測更加準(zhǔn)確。

此外，SandBox 還提供半導(dǎo)體專用的可視化工具和量身定制的用戶界面。

“然后我們有特定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的可視化工具，”Chopra說?！拔覀兊挠脩粼谙嬲蟮亩嗑S流程步驟集方面需要的這些工具，我們有量身定制的UI體驗。

與行業(yè)合作

開發(fā)基于物理的模型和ML工具需要SandBox與業(yè)界合作，以了解晶圓廠工具的工作原理，材料如何與這些機器一起工作，以及芯片制造商想要做什么。SandBox與鑄造廠、存儲器制造商以及蝕刻和沉積工具制造商合作，如應(yīng)用材料公司和LAM研究公司。同時，該軟件不會從工具制造商提供的數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)。

“該軟件純粹是從輸入其中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)的，”喬普拉說?！斑@是我們方法的關(guān)鍵價值之一，我們可以與任何類型的邊緣或沉積工具或任何類型的計量工具一起使用。軟件的輸入基本上是幾何形狀，工藝工程師可以自己輸入，OCD測量，橫截面SEM測量，然后是實驗過程參數(shù)。

“因此，該工具中沒有信息被輸入到軟件中。僅憑計量數(shù)據(jù)和過程參數(shù)信息，人工智能模型就可以從提供給它的任何內(nèi)容中學(xué)習(xí)。它從所有不同類型的計量中學(xué)習(xí)，然后利用我們的模型庫來弄清楚系統(tǒng)中發(fā)生了什么，然后我們可以在整個過程空間中進(jìn)行這些預(yù)測。

Weave本質(zhì)上可以幫助工程師快速將他們的觀察結(jié)果與工藝參數(shù)相關(guān)聯(lián)。該軟件目前的重點是蝕刻和沉積，這強調(diào)了該平臺對3D NAND和DRAM制造商以及柵極全能晶體管時代的代工廠的重要性。但該方法可以應(yīng)用于任何流程類型，該公司表示。

從本質(zhì)上講，該軟件根據(jù)過程輸入解釋計量數(shù)據(jù)，提供對正在進(jìn)行的過程的見解。這不需要特定工具的專業(yè)知識，而是需要對數(shù)值建模的深刻理解來準(zhǔn)確建立這些聯(lián)系。

“由于工具制造商和芯片制造商都進(jìn)行這種類型的工藝開發(fā)，我們與芯片制造商和工具制造商在廣泛的應(yīng)用中全面合作，因為工藝開發(fā)本質(zhì)上是他們工作的核心，”Chopra說?！懊刻欤@些公司中的大多數(shù)都只是在進(jìn)行工藝開發(fā)。因此，要么是工藝良率問題，要么是關(guān)鍵的尺寸均勻性問題。這些是他們需要解決的四分之一。

SandBox 平臺旨在使用戶能夠創(chuàng)建自己的計算模型，無需自己消化龐大的流程空間。通過使用人工智能平臺，他們可以通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的定量策略來定義工藝參數(shù)，從而減少實驗次數(shù)并提高工藝質(zhì)量，最終有望降低工藝開發(fā)成本并最大限度地提高產(chǎn)量。