自動車工場の閉鎖やPC販売の伸び悩みなど、チップ不足の影響に関する新しいニュースが毎日のように流れています。COVID-19によるサプライチェーンの混乱は、需要の増加と相まって多くの企業を不意打ちすることになりました。

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チップ不足危機の原因については広く議論されているが、具体的な解決策についてはどうだろうか。半導体メーカーが一刻も早く需要に対応するために、新たな生産能力を追加するにはどうすればよいのだろうか。

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新しいチップ工場の建設への投資が話題になっていますが、こうした従来の製造能力増強の方法は、実現するまでに通常、数四半期、あるいは数年かかるものです。新しい工場を建設するには、膨大な費用と時間がかかり、計画から建設まで何年もかかるため、現実的には短期・中期のギャップを埋めるには至りません。同様に、処理装置の増設は資本集約的で、実現には何四半期もかかり、クリーンルームの床面積の不足や装置のリードタイムが6～12カ月以上かかることもあり、制限されることがよくあるのです。

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その代わりに、スループットと歩留まりを向上させる、よりスマートでクリエイティブな方法を探す必要があります。そうすれば、長大な建物や設備を必要とせずに、すでにあるファブでより多くのチップを生産することができるようになります。

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より速く、より少ない費用で生産性を向上させる必要性に対応するために、長年にわたって方法論が開発されてきました。有名なのは CopyExactly!20年前にインテルが先駆けたこの手法は、プロセスリスクを低減し、工場全体の製造能力を拡大するために考案されたもので、その一例です。しかし、半導体がより複雑になり、プロセスが進歩するにつれ、高度な製造アプリケーションをサポートするために必要な技術や計測も進歩しなければならなくなりました。

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先進的なプロセスノートや技術にますます注目が集まる今日の既存設備をより有効に活用するためには、先進的なプロセス制御をサポートする目的に適し、それを迅速かつ容易にサポートできる革新的なソリューションが必要です。

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私が設立し、率いるアトナープ社では、質量分析チームが半導体計測のための新しい高度分子センサープラットフォーム「Aston」で、まさにそのようなソリューションを開拓しています。Astonは、まさに今日の高度なプロセス制御のニーズをサポートするin-situリアルタイム分子プロファイリングを提供します。

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「Astonでは、特定のアプリケーションにおいて、プロセスのスループット単位が40%以上向上していることが確認されています。これは大きな改善です。ファブ全体のスループットが1%改善されただけでも、典型的なファブでは、年間数千万ドルの生産高になります。”
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Astonは、既存の生産ラインに迅速に後付けして最適化する能力を実証し、 数週間以内に工程時間の短縮とスループットの向上、歩留まり結果の改善を実現しました。

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Astonは、複数のレガシー装置を置き換えることができる堅牢なプラットフォームで、リソグラフィー、誘電体および導電性エッチングと蒸着、チャンバークリーン、チャンバーマッチング、除電などの包括的なアプリケーションセットにおいて、これまでにないレベルの制御を提供します。プラズマイオン化源を内蔵し、腐食性ガスや結露粒子のある過酷な製造環境でも使用できるほど堅牢です。

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迅速かつ実用的な終点検出（EPD）は、半導体製造装置や工場を運営する上で最も効率的な方法です。これまで、EPDは多くのプロセス工程に導入することができませんでした。なぜなら、必要とされるin-situセンサーが過酷なプロセスやチャンバー洗浄剤に耐えられない、あるいは凝縮水の堆積による目詰まりを起こす、あるいは感度や化学特異性に欠けるなどの問題があったからです。

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従来、工場では、プロセスマージンを確保するために、固定時間エッチや追加のエッチ停止層を使用せざるを得ませんでした。Astonは、この課題を克服し、プロセス終了をその場で正確に検知することでEPDを実現します。この検知には、プロセス終了後のチャンバークリーニングも含まれ、必要なクリーニング時間を最大80%短縮することができます。

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Astonを使用することで、あるアプリケーションでは40%を超える単位プロセスのスループットの向上が確認されています。これは大きな改善です。ファブ全体のスループットが1%改善されただけでも、典型的なファブでは、年間数千万ドルの生産高になります。

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実際、Astonはすでに世界のトップ5ファブのうち3社の歩留まり、スループット、効率の向上に貢献しています。

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アナリストの予測によると、最悪のチップ不足は今年後半から改善され始め、2022年にはより多くのチップがサプライチェーンを通過するようになると言われています。チップメーカーにとって今の課題は、この問題に何十億ドルも投入することなく、これを実現することです。

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革新的な計測ソリューションは、この危機を解決するために大きな役割を果たすと同時に、次の危機を防ぐためにも不可欠なものであると確信している。

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7月27日（火）午前10時（太平洋標準時）より、SemiWiki.com主催のAstonに関するディープダイブ・ウェビナーを開催いたしますので、どうぞご参加ください。このセミナーでは、Atonarpの計装・アプリケーション担当シニア・ディレクターであるSaïd Boumsellek博士が、Astonがどのようにファブのスループットを改善し、先端CVDおよびエッチング・アプリケーション用のin-situ計測ソリューションを実現しているかについて詳しく説明します。 登録はこちらから。