台积电|点燃5nm制程之战光刻机巨头推出光检测杀手锏，产能有望提升六倍

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世界上仅有的几家光刻机设备制造商正在开发一种新型的晶圆检测系统，以应对在发现先进芯片中发现缺陷的挑战。
在每个节点上，芯片的特征尺寸越来越小，而缺陷更难发现。缺陷是芯片中不希望有的偏差，会影响良率和性能。新的检查系统有望解决这些挑战，但它们也比以前的工具昂贵，芯片制造商可能需要购买它们的混合物。
传统的前道量检测一般采用多用光检测和单子束相结合的方式，但光检测无法适用于7nm以下的先进制程，电子束检测效率极其低。
ASML近期推出多光束检测方案，能够同时产生、控制九道电子束，将产能提升600%，对先进制程的良率提升十分重要。
近日，光刻机巨头阿斯麦（ASML）在官网宣布，完成了用于5nm及更先进工艺的第一代HMI多光束检测机HMI eScan1000的测试。

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据官网介绍，这台多光束检测机具有9束3×3配置的完整多光束系统，能够同时产生、控制九道电子束，与单个电子束检查工具相比，将使吞吐量提高达600％。
多光束检测机用于制造过程中的晶圆检测，是晶圆制造厂商的上游，对先进制程晶圆成品的良率十分重要。
随着在半导体工艺竞赛愈演愈烈的情况下，5nm已经成为各晶圆厂商争夺的下一个占地，台积电、三星、英特尔等企业蓄势待发。HMI eScan1000的出现让5nm之战更加激烈。
一
握住晶圆检测的命门，
光刻机巨头不止有光刻机
提起荷兰阿斯麦（ASML），第一时间联想到的肯定是光刻机。这家全球唯一的光刻机供应商掌控着高端光刻机市场的100%份额，台积电和三星等半导体巨头都要时刻看其眼色行事。
光刻机是晶圆从设计到制造环节中必不可少的一个设备，原理是用光将设计好的电路投射到硅片上。阿斯麦以其独有的沉浸式光刻技术降低光源波长，将稼动率（实际的生产数量与可能的生产数量的比值）维持在95%上下，牢牢掌控着半导体行业这个皇冠中最大的那颗明珠，市值高达700亿欧元。
但实际上，阿斯麦掌控的命门并不只是光刻机。
在晶圆制造过程中，除了光刻机，还有另外一个与光刻环节相辅相成，且技术壁垒高、对制造结果极其关键的步骤——前道量检测。
关于集成电路检测技术，狭义上的认知集中在封测环节，实际上检测贯穿生产流程的始终，起始于IC设计，在IC制造中继续，终止于对封装后的性能检测，分别被称为设计验证、前道量检测和后道量检测。
阿斯麦此次推出的HMI eScan1000就属于前道量检测设备，是晶圆制造厂商的上游，也是所有检测步骤中技术门槛最高的那一个。
前道量检测与晶圆制造步密切相关，每一道制造工艺完成后都要测量参数、检测缺陷，确保工艺稳定性达到设计要求。
量测内容包括「量」和「检」，量测薄膜厚度、膜应力、掺杂浓度、关键尺寸、套刻精度等关键参数以及检测生产过程中有无产生表面杂质颗粒沾污、晶体图案缺陷、机械划伤等缺陷。
为制造更高端制程晶圆，晶圆厂往往要经历600-1000个甚至更多步骤，一点小的故障都会使芯片出现物理缺陷，比如桥接、突起和空隙。并且步骤之间会相互影响，很难通过出场产品准确定位哪一个步骤出现了问题。
这些物理缺陷最终可能导致半导体产品使用时发生漏电、断电的现象，影响产品良率。
「良率」可以说是晶圆制造厂商的命门。半导体市场份额竞争激烈，客户会优先选择生产良率高的企业供货。对于制造厂商来说，产品良率每降低一个百分点，就可能损失100-800万美元。更为严重的情况下，检测不到位会导致后续生产工作全部被浪费。