SK Hynix gebruikt Infinitesima’s AFM-metrologie voor HBM-productie

SK Hynix is veruit de grootste producent van geheugen met hoge bandbreedte (High Bandwidth Memory, HBM), met een geschat marktaandeel van ongeveer 70 procent. Het Koreaanse bedrijf dankt deze positie aan een vroege focus op massaproductie van stacks met DRAM-geheugen, waarbij al vroeg successen werden geboekt met HBM3 en HBM3E. Nu bereidt het zich voor op het opschalen van de volumeproductie van HBM4E, dat stapels van zestien DRAM-geheugens bevat, waarbij gebruik wordt gemaakt van hybrid bonding als een van de verpakkingstechnologieën.

Hybrid bonding is een van de drijvende krachten achter de introductie van inline atomaire krachtmicroscopie (AFM). Waarschijnlijk is het zelfs de grootste AFM-metrologiemarkt,

gezien de hoeveelheid geheugen die nodig is voor de volgende generatie kunstmatige intelligentiesystemen. Belangrijke spelers SK Hynix, Samsung en Micron zijn zelfs van plan om twintig DRAM’s of meer te stapelen in toekomstige HBM-generaties. Zes of meer van die stapels zijn nodig in een AI-systeem.

Boost

Bij hybrid bonding-toepassingen inspecteert AFM de oppervlakken voorafgaand aan de eigenlijke hechtstap. Het controleert de vlakheid van de wafer en meet hoe diep de koperverbindingen in het oppervlak verzonken zijn. Nanometer-nauwkeurigheid is hier vereist omdat het uitzettende koper tijdens een annealing-proces een naadloze verbinding moet vormen. Als het koper te diep zit, ontstaat er geen elektrische verbinding. Te veel koper duwt de chips uit elkaar tijdens het verhitten. De uitdaging voor de AFM-systemen is om het hoge tempo van hoogvolume-productie (HVM) bij te houden.

‘Het Metron3D-systeem biedt driedimensionale procescontrole met subnanometernauwkeurigheid, cruciaal voor de fabricage van de volgende generatie geheugenapparaten van SK Hynix’, aldus de aankondiging van Infinitesima. De vrijgave voor productie volgt op een uitgebreide evaluatieperiode, waarbij het systeem werd toegepast voor karakterisering in meerdere processtappen.’

De bestelling van het Metron3D 300mm inline wafermetrologiesysteem voor volumeproductie is een opsteker voor Infinitesima. De aankondiging op zich is ook belangrijk. Chipfabrikanten maken zelden deals met hun apparatuurleveranciers bekend omdat ze de details van hun productieprocessen graag voor zichzelf houden. De enige reden om sourcingdeals openbaar te maken is om investeerders te laten weten dat ze op schema liggen.

Young-Hyun Choi, verantwoordelijk voor het analyseren van defecten, metrologie en inspectietechnologie bij SK Hynix, zegt in het persbericht van Infinitesima: ‘Driedimensionale procescontrole op nanoschaalniveau wordt steeds belangrijker om een hoge opbrengst te garanderen in geavanceerde DRAM-processen. Infinitesima’s Metron3D heeft uitstekende sub-nanometer 3D-metrologie laten zien met de vereiste cost-of-ownership die nodig is voor HVM-implementatie.’

Infinitesima claimt dat de RPM-technologie (Rapid Probe Microscope) van het Metron3D-systeem AFM-metingen mogelijk maakt met 10-100 keer de typische AFM-doorvoer. De mogelijkheden van het systeem omvatten de volledig geautomatiseerde verwerking van wafers, gegevens en tasters, waardoor het geschikt is voor inline-inspectie bij de volumeproductie van chips.

Concurrentie

Infinitesima is in een race verwikkeld met het Nederlandse Nearfield Instruments om AFM-metrologie te leveren voor inline-inspectie. Andere concurrenten zijn Bruker en Park Systems, die beide momenteel vooral de r&d-markt bedienen en de halfgeleidermarkt maar langzaam lijken te betreden.

Vorig jaar kondigde Nearfield ook een order aan voor zijn Quadra AFM-systeem voor gebruik in de productieomgeving van een grote Aziatische halfgeleiderfabrikant. In het begeleidende persbericht noemde het Rotterdamse bedrijf specifiek geheugen met hoge bandbreedte als toepassingsgebied voor de apparatuur. Tot nu toe heeft alleen Samsung aangegeven met de Quadra-machines te werken.