Metrología

La ciencia y la tecnología de la medición de alta precisión, crucial en la fabricación de semiconductores para verificar las dimensiones de los chips y los espesores de las películas.

En la fabricación de semiconductores y la producción de hardware de alta tecnología, la metrología es la ciencia y la práctica de la medición ultraprecisa. Implica el uso de sistemas especializados ópticos, de rayos X o de haz de electrones para inspeccionar y verificar las dimensiones físicas, los espesores de película y las propiedades de los materiales de estructuras microscópicas en una oblea de silicio. Debido a que los microchips modernos incluyen componentes medidos en nanómetros de un solo dígito, las herramientas de metrología deben operar con una precisión a nivel atómico para garantizar que las estructuras físicas coincidan con el diseño previsto. La metrología se integra en cientos de pasos individuales a lo largo del proceso de fabricación de chips. A diferencia de las herramientas de inspección, que buscan defectos o partículas extrañas, las herramientas de metrología miden específicamente parámetros físicos como la profundidad de trinchera, el ancho de compuerta y la alineación de capas. Si un sistema de metrología detecta que un paso del proceso se ha desviado de su estrecha ventana de tolerancia, los ingenieros pueden pausar la producción para recalibrar la maquinaria antes de que se arruinen miles de obleas. Para los inversores, las empresas de metrología son indicadores clave del gasto de capital (capex) en semiconductores. A medida que las arquitecturas de chips pasan a estructuras 3D complejas como los transistores Gate-All-Around (GAA) y la memoria de alto ancho de banda, la demanda de metrología avanzada aumenta exponencialmente. Las empresas de metrología de alto crecimiento a menudo obtienen valoraciones premium y gozan de una alta retención de clientes, ya que sus tecnologías propietarias de medición son esenciales para que los fabricantes de chips logren rendimientos de fabricación rentables.

Una fundición de semiconductores está fabricando chips de 3 nanómetros donde el espesor objetivo del óxido de compuerta es exactamente de 1.20 nanómetros. La herramienta de metrología óptica de la fundición mide una oblea de muestra y detecta un espesor de 1.28 nanómetros. Como esta desviación de 0.08 nanómetros supera la tolerancia permitida de 0.02 nanómetros, la línea de producción se pausa automáticamente para su recalibración, evitando que la fundición produzca miles de obleas defectuosas.