拓尔思|电子行业报告：芯片良率的重要保障，量检测设备国产替代潜力大( 三 ) 大数据|市场规模|交易

三维形貌量测：通过宽光谱大视野的相干性测量技术，得到相关区域电路图形的高精度三维形貌，对晶圆表面的粗糙度、电路特征图案的高度均匀性等参数进行测量，从而对晶圆的良品率进行保证。
套刻精度量测：集成电路上电路图形每一部分之间相对位置的套刻对准直接影响了整个器件性能、成品率及可靠性。套刻精度测量原理是利用光学显微成像系统获得两层刻套目标图形的数字化图像，然后基于数字图象算法，计算每一层的中心位臵，从而获得套刻误差。目前市面上使用较多的设备是KLA-Tencor的Archer系列和ASML的μDBO产品。 Archer系列利用的是光的反射原理， ASML的量测方法则是利用光的衍射原理。
?Archer系列：采用光的反射进行量测，通过使用高分辨率显微镜将当层和前层(事先已经设置好)的量测标识叠在一起进行拍照，将拍好的照片传到分析软件通过模型对反射光信号进行计算，算出套刻误差。

ASML-μDBO系列：DBO 设备在当前层和前一层上套叠的光栅打入一道均匀的光束，光束透过当成量测标识时发生衍射，衍射光束达到前层后反射，对反射回来的衍射光斑进行分析可求得套刻误差。由于前层和当层并不严格对准，光斑每个像素点的光强关于原点并不对称从而得到误差。

薄膜膜厚量测：在半导体制造过程中，晶圆要进行多次各种材质的薄膜沉积，因此薄膜的厚度及其性质会对晶圆成像处理的结果产生关键性的影响。膜厚测量环节通过精准测量每一层薄膜的厚度、折射率和反射率，并进一步分析晶圆表面薄膜膜厚的均匀性分布，从而保证晶圆的高良品率。膜厚测量可以根据薄膜材料划分为两个基本类型，即不透明薄膜和透明薄膜。业界内一般使用四探针通过测量方块电阻计算不透明薄膜的厚度；通过椭偏仪测量光线的反射、偏射值计算透明薄膜的厚度。

关键尺寸量测：半导体制程中最小线宽一般称之为关键尺寸，通过测量从晶圆表面反射的宽光谱光束的光强、偏振等参数，来测量光刻胶曝光显影、刻蚀和CMP等工艺后的晶圆电路图形的线宽以保证工艺的稳定性。由于任何图形尺寸的偏离都会对最终器件的性能、成品率产生影响，因此先进的工艺控制都需要对关键尺寸测量。根据设备运用原理的不同分为关键尺寸扫描电子显微镜设备（CD-SEM）和光学关键尺寸（OCD）测量设备，其中OCD设备弥补了CD-SEM 设备需要将待测晶圆臵于真空的缺陷，具备高精度与很好的稳定性与，可以一次性获得诸多工艺尺寸参数，目前已经成为先进半导体制造了艺中的主要工具。
1.2.2.检测设备：对晶圆生产过程中有无产生表面杂质等缺陷进行检测
检测设备通过晶圆缺陷检测来监控工艺，减少产量损失。晶圆表面缺陷类型众多，综合考虑缺陷的物理属性和缺陷算法的针对性，一般将缺陷分为表面冗余物（颗粒、污染物等），晶体缺陷和图案缺陷。
随着现在工艺尺寸向14nm 以下制程方向发展，晶圆表面的缺陷尺寸变得越来越小，缺陷产生频率也越来越高。目前行业内对硅片缺陷检测的普遍做法为：光学技术与电子束技术相结合。通过光学检测设备寻找并快速锁定缺陷位置，并由电子束检测设备对缺陷进行成像处理。光学检测技术可进一步分为无图形晶圆激光扫描检测技术、图形晶圆成像检测技术和光刻掩膜板成像检测技术，三种检测技术在检测环节的具体应用情况如下
无图形晶圆激光扫描检测
无图形化检测指在开始生产之前，裸晶圆在晶圆制造商处获得认证，半导体晶圆厂收到后再次认证的检测过程。无图形的硅片一般是指裸硅片或有一些空白薄膜的硅片，由于晶圆没有形成图案，因此可以直接进行缺陷检测。其工作原理是将单波长光束照明到晶圆表面，当激光束在晶圆表面遇到粒子或其他缺陷时会散射激光的一部分，设备收集在缺陷散射光信号，通过多维度的光学模式和多通道的信号采集，实时识别晶圆表面缺陷、判别缺陷的种类，并报告缺陷的位置。