ASML’s multi-e-beam metrologietool vertraagd

Toen ASML in 2016 de Amerikaans-Taiwanese metrologiespecialist Hermes Microvision (HMI) overnam, had het Veldhovense bedrijf een duidelijke visie voor zijn e-beam inspectietools: integratie in de holistische lithografiesuite. Dit assortiment van computational en metrologietechnieken in en rond ASML’s scanners helpt ervoor te zorgen dat chippatronen correct op de wafer worden afgedrukt. De afgelopen jaren is die extra controle een must-have geworden bij de productie van de meest geavanceerde chips.

De toevoeging van e-beam aan de uitsluitend optische inspectiemethoden in ASML’s aanbod is logisch. Net zoals de golflengte in lithografie beperkingen oplegt aan de minimale details die kunnen worden afgedrukt, zit er ook een limiet op de minimaal detecteerbare defectgrootte voor optische metrologie. Tegelijkertijd worden de chipdetails steeds kleiner, en daarmee krimpen de foutenmarges en kunnen steeds kleinere defecten hele chips verpesten. Dus het helpen van chipmakers om ze te vinden en te analyseren, bood ASML een mooie extra business. Elektronen kunnen hun steentje bijdragen omdat het eenvoudiger is om elektronen met een korte golflengte te produceren dan fotonen.

E-beam is echter notoir traag. Een enkele elektronenstraal heeft heel veel tijd nodig om het hele oppervlak van een wafer af te gaan. Vanzelfsprekend werden de tools van HMI daarom oorspronkelijk alleen gebruikt voor proceskwalificatie en kalibratie.

ASML en HMI bedachten dat ze samen de inspectie van e-beams aanzienlijk kunnen versnellen: wanneer de informatie uit de holistische lithografie wordt gebruikt om de elektronenbundel naar ‘hot spots’ op de wafer te leiden, wordt het zoekgebied dramatisch kleiner. Er is hier dus sprake van tweezijdige synergie: e-beam-inspectie breidt de holistische lithosuite uit, en de holistische litho versnelt e-beam-inspectie. Daarom was het niet meer dan logisch dat ASML HMI overnam.

Realtime feedback

De integratie van e-beam in de holistische lithosuite laat nog veel te wensen over wat betreft snelheid. De voor de hand liggende oplossing: multi-beam-tools. Dit is een andere reden voor de overname: ASML’s diepe zakken om de r&d-inspanningen te financieren en te versnellen om het aantal bundels te vergroten.

HMI en ASML werken al enkele jaren aan hun eerste multi-beam-tool, met negen stralen in een 3×3-configuratie. Het is voornamelijk bedoeld voor r&d op het gebied van procesontwikkeling, maar het systeem kan ook worden gebruikt in productietoepassingen wanneer optische inspectie tekortschiet.

De vraag is echter waar deze tools blijven. De eerste zouden begin vorig jaar al worden verzonden, maar dat is niet gebeurd. Nu blijkt dat een tegenslag in het delen van ip de tool bijna een heel jaar heeft vertraagd.

‘Aanvankelijk werkten we met Zeiss aan multi-beam, maar ze deelden relevante kennis met een ander bedrijf, waardoor het niet handig was om het ook met ons te delen. We hadden een apart bedrijf moeten beginnen om dat te laten werken. In plaats daarvan hebben we besloten om het zelf te doen, hoewel dat betekende dat we helemaal opnieuw moesten beginnen. Vandaar de vertraging’, vertelde ASML-cfo Roger Dassen aan Mechatronica&Machinebouw.

Gelukkig voor ASML kreeg het begin vorig jaar de gelegenheid om ​​uitstekende expertise op het gebied van multi-e-beam binne te halen toen Mapper kopje onder ging. ASML zette niet door met Mappers missie in direct-write e-beam-lithografie, maar was meer dan blij om de Delftse ingenieurs een nieuwe baan te bieden. Zonder specifiek naar e-beamtechnologie te verwijzen, zei ASML-topman Peter Wennink onlangs: ‘We zijn erg blij met onze ex-Mapper-mensen.’

De eerste 3×3-tools worden naar verwachting in het lopende kwartaal verzonden. In de toekomst is ASML van plan het aantal elektronenstralen te vergroten, met als doel uiteindelijk e-beam-tools te bouwen die realtime feedback kunnen geven tijdens ic-productie op een vergelijkbare manier als de optische metrologietools in de holistische suite dat al doen.