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ASML花十年研发 前道量测到底是啥?
www.creaders.net | 2021-02-12 15:45:25  芯东西 | 0条评论 | 查看/发表评论
  

  不久前的1月20日,全球光刻机龙头ASML正式交付了一台晶圆量测设备YieldStar 385。相比于售价动辄过亿美元的光刻机,这台新设备并未引起过多关注。但实际上,在量测设备领域,ASML已投入了十年的研发。而ASML最新推出的YieldStar 385设备,可用于最领先的3nm制程产线。

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  那么,这种得到全球光刻王者青睐的量测设备到底是什么?

  在芯片制造全程中,晶圆厂需要在刻蚀、光刻等每一个步骤结束后,对晶圆进行检测,以确认加工参数达到设计要求、排除晶圆表面缺陷,从而保证良率和控制成本。

  这种贯穿芯片制造全程的检测工艺,就被称为“前道量测”,又称“过程工艺检测”。

  据SEMI和申港证券研究所统计,前道量测设备(工艺控制检测设备)的价值,占到晶圆厂制造设备总额的10%。

  前道量测设备:

  与光刻机联系紧密的关键设备

  翻开ASML 2020年的财务报告,可以看到在2020年,ASML向客户交付了四套前道量测系统,分别为三套eScan1000多光束检测系统、一套YieldStar 385系统。

  全球光刻之王为何布局前道量测设备市场?或者说,前道量测设备会对光刻工艺造成怎样的影响?

  在2020年7月18日ASML官方Facebook账号发布的一条推文中,我们可以找到答案。根据推文《ASML关键量测机台的诞生》,2000年代早期,半导体制造商在使用光学系统检测转印在晶圆上的线路图案时,遇到了瓶颈。

  具体来说,2000年以后,芯片制程推进至0.13μm(130nm)时,要在0.13μm光刻分辨率的芯片上检测出缺陷,晶圆厂有可能需要中断芯片制造过程。不仅如此,随着摩尔定律向前发展、光刻精度日益提升,晶圆前道量测的任务日益加重,迫切需要更加智能的量测机台。

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  ▲ASML官方Facebook账号推文《ASML关键量测机台的诞生》

  基于此,ASML量测部门工作人员Arie den Boef在约十年前开始研发YieldStar系列量测设备。据ASML官方资料,YieldStar设备可实时将检测资料回传给光刻设备,从而矫正芯片制造过程中的错误。

  目前,前道量测设备主要用到光学技术和电子束技术。前者通过分析光的反射和衍射光谱,间接进行测量,是晶圆厂主要使用的检测技术;后者根据电子扫描直接放大成像。

  据SEMI及国金证券的测算,全球半导体检测类设备市场规模超800亿元,其中前道量测设备市场规模约为406亿元。

  放眼全球前道量测设备市场,外国厂商占据主导地位。

  其中,仅行业龙头科磊(KLA)就占据过半市场份额,市占率高达约53%。此外,美国应用材料、日本日立、美国耐诺、中国台湾Hermes Microvision、以色列Nova等厂商亦排名前列。

  除去上述几家厂商,全球晶圆前道量测设备市场中,还有一家日本厂商不得不提——Lasertec。

  Lasertec的产品可用于当今最先进极紫外光刻(EUV)的前道工艺检测。目前,Lasertec是该领域唯一一家设备制造商。

  目前,全球范围内仅有台积电和三星电子能够利用EUV技术生产芯片。而这两家企业已确认订购了Lasertec的EUV检测设备。

  随着利用EUV技术生产的5nm制程芯片纷纷落地商用,Lasertec公司的业绩表现水涨船高。

  从2019年初以来,Lasertec公司的股价已经飙升逾900%。

  作为贯穿芯片制造全程的重要设备之一,前道量测设备对于提升芯片良率具备重要意义。

  据估计,产品良率每降低一个百分点,晶圆代工厂商将损失100~800万美元。

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