חטיבת בקרת ואבחון התהליכים (PDC) של אפלייד מטיריאלס ישראל מהווה אבן פינה חיונית בתעשיית ייצור המוליכים למחצה העולמית. מתקן ברמה עולמית זה, השוכן בפארק המדע עתיר הידע ברחובות, אחראי על התכנון, הפיתוח והייצור של מערכות המטרולוגיה ובדיקת פרוסות הסיליקון (wafers) המתקדמות ביותר, המניעות את תעשיית ייצור השבבים המודרנית. ככל שהמיקרו-שבבים קטנים לרמות של ננומטרים בודדים, החומרה המתוכננת בקמפוס זה הופכת לחיונית לשמירה על תפוקת הייצור (yield). באמצעות אספקת יכולות דימות חסרות תקדים, חטיבת ה-PDC מאפשרת למפעלי ייצור שבבים (foundries) לנטר ולהתאים את תהליכי הייצור שלהם בזמן אמת.
במרכזה של מהפכה טכנולוגית זו עומדת טכנולוגיית קרן אלקטרונים (e-beam), המתגברת על המגבלות הפיזיקליות הבסיסיות של המערכות האופטיות המסורתיות. בעוד שכלים אופטיים הם מהירים ויעילים ביותר עבור רכיבים גדולים יותר, הם הופכים לעיוורים מבחינה פונקציונלית לפגמים הקטנים מעשרה ננומטרים. אפלייד מטיריאלס ישראל הייתה חלוצה בפיתוח מיקרוסקופי אלקטרונים בעלי עוצמה גבוהה המסוגלים לבצע סריקה בצפיפות גבוהה כדי לפתור בעיה זו. מערכות אלו מייצרות תמונות ברזולוציה גבוהה המאפשרות למהנדסים לדמות ולנתח מבנים בקנה מידה של ננומטר בודד. כתוצאה מכך, הטכנולוגיה המפותחת ברחובות מאפשרת לתעשיית הטכנולוגיה העולמית לעבור בהצלחה לארכיטקטורות של צמתים (nodes) מורכבים יותר ויותר.
היסטוריה של אפלייד מטיריאלס ישראל
ההיסטוריה של אפלייד מטיריאלס ישראל שזורה עמוקות באבולוציה המהירה של מגזר ההייטק הישראלי. החטיבה הוקמה בשנת 1997 באמצעות רכישה אסטרטגית של שני סטארט-אפים ישראליים חלוציים בתחום המוליכים למחצה, אופאל טכנולוגיות (Opal Technologies) ואורבוט מכשירים (Orbot Instruments). אופאל טכנולוגיות התמחתה במטרולוגיה של קרני אלקטרונים, בעוד שאורבוט מכשירים הייתה מובילה עולמית בבדיקה אופטית של פרוסות סיליקון ומסכות פוטוליתוגרפיה (reticles). על ידי מיזוג שני הסטארט-אפים המשלימים הללו לקבוצה אחת, יצרה אפלייד מטיריאלס מעצמה מאוחדת לאבחון ובקרת תהליכים. איחוד זה שילב בהצלחה כישרונות הנדסה ישראליים מהשורה הראשונה וקונספטים אבחוניים פורצי דרך תחת מטריה תאגידית גלובלית אחת.
במהלך שלושת העשורים האחרונים, התפתח קמפוס רחובות למתקן המחקר, הפיתוח והייצור הגדול ביותר של החברה מחוץ לארצות הברית. כיום, המתקן מעסיק למעלה מ-2,000 עובדים מיומנים ביותר, כולל מהנדסי תוכנה ברמה עולמית, חוקרי פיזיקה ומעצבי חומרה. הקמפוס כולל מספר מבנים חדישים, חדרים נקיים ומעבדות מתקדמות הפועלות ברציפות כדי לענות על הביקוש הגלובלי הגואה. השקעה מסיבית זו בתשתית מדגישה את ההסתמכות של חברת האם על ישראל כמרכז מרכזי לפעילות הדימות ובקרת התהליכים שלה. ההתרחבות המתמשכת של מרכז ישראלי זה מדגימה כיצד כישרון מדעי מקומי יכול להניע פלחים קריטיים בכלכלה הטכנולוגית הבינלאומית.
עובדות מפתח
- סדרת VeritySEM, פורצת הדרך בדימות אלקטרונים מוחזרים (backscattered electrons), כוללת למעלה מ-1,400 מערכות פעילות ברחבי העולם ומשמשת כסטנדרט התעשייתי למטרולוגיה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק למדידת ממדים קריטיים (CD-SEM).
- פלטפורמת בדיקות ה-e-beam מסדרת PROVision, כולל מערכות PROVision 3E ו-PROVision 10 המתקדמות, מאפשרת רזולוציה תת-ננומטרית בשילוב עם קצב עבודה (throughput) עצום, ומספקת עד 10 מיליון מדידות מדויקות בשעה.
- טכנולוגיית ה-Elluminator הבלעדית שפותחה ברחובות קולטת 95 אחוזים מהאלקטרונים המוחזרים כדי למדוד במהירות ובמקביל מבנים רב-שכבתיים ומאפיינים עמוקים בעלי יחס גובה-רוחב גבוה (high-aspect-ratio).
- אפלייד מטיריאלס ישראל שומרת על רציפות עסקית ללא הפרעה ועל התרחבות פיזית מתמשכת של הקמפוס רב-המבנים שלה, תוך הבטחת אספקת מוצרים גם בעתות של אתגרים אזוריים מורכבים.
ניתוח טכנולוגי של מטרולוגיה ובדיקה
כדי להעריך במלואה את פריצת הדרך המיוצגת על ידי מערכות ה-e-beam מרחובות, יש לבחון את הפשרות ההנדסיות בין דימות אופטי לדימות באמצעות קרן אלקטרונים. מבחינה היסטורית, בדיקה אופטית הייתה הפתרון המועדף למהירות גבוהה, אך היא מתמודדת עם מגבלות רזולוציה חמורות כאשר המאפיינים קטנים מעשרה ננומטרים. סריקה של פרוסת סיליקון שלמה באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים ברזולוציה גבוהה בקנה מידה של ננומטר אחד הייתה אורכת כחמישים שנה עקב נפח הנתונים העצום. אפלייד מטיריאלס פתרה את אתגר קצב העבודה הבסיסי הזה על ידי תכנון מתודולוגיית "נקודות חמות מוכוונת-תכנון" (design-guided hotspot), המכוונת את קרן האלקטרונים בעלת העוצמה הגבוהה רק למיקומים קריטיים ספציפיים על גבי פרוסת הסיליקון. על פי פרופיל מפורט ב-TechTime העוסק בפריצת הדרך של אפלייד מטיריאלס, מתודולוגיה מהפכנית זו מצמצמת בהצלחה את זמני בדיקת פרוסות הסיליקון מעשרות שנים לדקות ספורות בלבד.
אתגר טכנולוגי משמעותי נוסף טמון בניהול האופי העדין של חומרי פוטורזיסט לאולטרה-סגול קיצוני (EUV photoresists) במהלך סריקה ברזולוציה גבוהה. קרניים בעלות אנרגיה גבוהה יותר עלולות לפגוע בקלות בפולימרים הדקים והשבירים המשמשים בתהליכים של פחות משלושה ננומטרים, ובכך להפוך את פרוסת הסיליקון הנמדדת לחסרת תועלת. כדי לצמצם סיכון זה, צוות ההנדסה ברחובות פיתח ארכיטקטורות של קרניים באנרגיה נמוכה המספקות רזולוציה כפולה מבלי לפגוע במבנים העדינים של פרוסת הסיליקון. התפתחויות אלו מאפשרות בקרת תהליכים מבוססת ביג-דאטה, שבה נלקחות בו-זמנית מדידות ממדים קריטיים רב-ממדיות, רב-שכבתיות ועל גבי ההתקן עצמו. כפי שמתואר בדיווח של Semiconductor Digest על בקרת פטרנינג (patterning), ספר החוקים (playbook) של מטרולוגיה רב-שכבתית זו מעלים את השטחים המתים המסורתיים של מדידות פרוקסי אופטיות.
משמעות אסטרטגית וסיכום
ההצלחה וההתרחבות המתמשכות של אפלייד מטיריאלס ישראל מדגישות את מעמדה האסטרטגי של המדינה בנוף המוליכים למחצה העולמי. אפילו בעיצומם של עימותים אזוריים עזים, קבוצת ה-PDC שבסיסה ברחובות סיפקה בעקביות ציוד קריטי ליצרניות שבבים מובילות ברחבי העולם ללא יום אחד של הפרעה. חוסן יוצא דופן זה הוא עדות לאסטרטגיות קפדניות של המשכיות עסקית ולמסירות הגבוהה של כוח האדם המקומי. כפי שהוסבר בראיון מפורט ב-Calcalistech עם רפי בן עמי, מנכ"ל החטיבה הישראלית, החלטת חברת האם להכפיל את השקעותיה המקומיות משקפת אמון בלתי מעורער בחיוניותו לטווח הארוך של מגזר ההייטק הישראלי.
בסופו של דבר, אפלייד מטיריאלס ישראל משמשת דוגמה מופתית ובוהקת לאופן שבו מנהיגות טכנולוגית ישראלית מעצבת באופן ישיר את עתיד כוח המחשוב העולמי. מערכות המטרולוגיה ובדיקת פגמי הפרוסות המפותחות ברחובות אינן רק אביזרי נישה, אלא מרכיבי יסוד המאפשרים את ייצורו של כל מעבד מודרני, שבב זיכרון ומאיץ בינה מלאכותית. על ידי עיגון היכולות הטכנולוגיות החיוניות הללו בתוך גבולותיה, ישראל מבטיחה את תפקידה כצומת בלתי נפרד בשרשרת האספקה האלקטרונית הבינלאומית. עליונות טכנולוגית זו מבטיחה כי תעשיית ההייטק הישראלית תמשיך לשגשג ולהוביל את החדשנות העולמית בעשורים הבאים.