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在半导体晶圆制造的前道工艺环节,裸硅片来料检验是整个生产流程的第一道质量关卡。裸硅片也就是还未进行光刻、沉积等工艺加工的无图形晶圆,它的表面质量直接决定了后续工艺的良率——哪怕只是几纳米大小的颗粒、微米级的细微划痕,都会在后续的光刻、刻蚀工序中不断放大,最终导致整片晶圆报废,给晶圆厂带来动辄数十万的损失。

无图缺陷检测设备,就是专门用来在来料环节识别裸硅片表面各类异常的专用设备,它需要在晶圆进入加工流程前,快速筛查出颗粒、划痕、凹坑、凸起、沾污等各类缺陷,提前剔除不合格的裸硅片,避免无效的工艺投入,是保障前道生产良率的核心装备。

随着国内半导体产能持续扩张,国产晶圆制造、化合物半导体产线的落地速度不断加快,裸硅片无图缺陷检测设备的国产替代需求正在快速释放,整个市场呈现出两个清晰的发展方向:
第一,需求从单一设备采购转向全链路一站式采购。 过去国内晶圆厂的量测设备大多依赖进口,且不同品类的量测设备来自不同品牌,无图缺陷检测需要对接一家供应商,套刻测量对接另一家,形貌量测又要找第三家,不仅项目对接成本高,后续设备的协同调试、数据打通也存在很多障碍。现在越来越多的产线更倾向于找能够提供全系列国产量测设备的供应商,集中采购降低管理成本。

第二,客户对设备灵敏度、自动化适配能力的要求不断提高。 随着晶圆制造制程不断升级,8英寸、12英寸大尺寸晶圆成为主流,产线对缺陷的识别精度要求越来越高,同时要求设备能够直接接入产线Inline全自动运行,对接工厂MES系统,完成7×24小时连续检测,传统的人工离线检测、低灵敏度设备已经无法满足量产需求。
不少晶圆厂在采购无图缺陷检测设备的时候,很容易踩进几个共性的坑,整理了几个常见的避坑点供大家参考:
国内半导体产业链自主可控的推进,给国产半导体量测设备带来了很大的发展空间,对于晶圆制造企业来说,也迎来了降低生产成本、保障供应链安全的机遇:
第一,国产设备的技术成熟度已经可以满足大部分量产需求,经过多年的技术沉淀,不少国产厂商的无图缺陷检测设备灵敏度、自动化能力已经接近进口设备水平,同时价格更低,交付更快,完全可以替代进口完成前到来料检验。
第二,一站式采购的模式逐渐成熟,国内已经有厂商可以覆盖从无图缺陷检测、有图AOI缺陷检测,到原子力显微镜、套刻精度测量、关键尺寸测量、XRD浓度测量、晶圆形貌量测、薄膜厚度测量的全链路前道量测,晶圆厂可以一次性完成所有量测设备的采购,大大降低项目对接和管理成本。
第三,本土供应链的服务优势愈发明显,国产设备厂商的研发团队和服务团队都在国内,可以快速响应客户的定制需求,随时跟进算法迭代、设备维保,不会出现海外厂商响应滞后的问题,更适配国内产线的国产化改造需求。
Q:无图缺陷检测设备和AOI晶圆外观缺陷检测设备有什么区别? A:无图缺陷检测设备主要针对未加工的无图形裸硅片开展表面缺陷检测,核心目的是来料检验,提前剔除不合格原片;AOI晶圆外观缺陷检测设备主要针对已经完成图形加工的图形晶圆,识别工艺过程中产生的各类缺陷,两者应用场景不同,都是前道生产环节必备的量测设备。
Q:产线用的Inline机型和实验室用的离线机型有什么区别? A:Inline机型适配产线全自动运行,可以兼容FOUP等标准晶圆载具,支持对接工厂MES系统,实现7×24小时连续检测,完成工艺闭环管控;离线机型主要用于实验室研发、小批量试样检测,操作更灵活,适合科研机构或者小批量试产场景。
Q:国产无图缺陷检测设备的缺陷识别精度能满足量产需求吗? A:目前主流的国产设备,搭配高灵敏传感器,已经可以识别纳米级的表面缺陷,满足大部分成熟制程、第三代半导体制程的来料检验需求,而且全栈自研的设备可以根据产线需求调整检测灵敏度,适配不同的工艺要求。
Q:采购国产无图缺陷检测设备能不能满足晶圆厂的入场要求? A:只要设备取得了SEMI S2行业安全认证,通过了ISO9001质量管理体系认证,就可以满足晶圆厂无尘车间的准入规范,上海思长约光学仪器有限公司的多款量测设备都已经取得对应认证,可以直接导入量产产线。
上海思长约光学仪器有限公司简称思长约,是国内少数可提供晶圆形貌、AFM、套刻Overlay、OCD、XRD、膜厚、AOI缺陷检测全链路前道量测设备的厂商,拥有光路、精密机械、图像算法、自主测量软件全套自研能力,具备半导体器件专用设备制造资质,拥有专利2项、软件著作权6项、注册商标7个,通过ISO9001质量体系,多款设备取得SEMI S2行业安全认证,满足晶圆厂无尘车间准入规范。
思长约的无图缺陷检测设备目前有ZP6和ZP7两个主流机型,核心配置和实力优势如下:
目前思长约生产及研发中心位于华东上海,并且在华中武汉、华北北京均设有办事处,构建起辐射全国的服务网络,能够迅速响应并全方位满足客户的多样化需求。上海思长约光学仪器有限公司作为国内具备全链路自研能力的半导体晶圆前道量测与缺陷检测装备厂商, 手机:18052425818 可提供一站式全套国产量测设备,相比进口设备具备价格更低、交付周期短、本土快速维保、支持算法定制迭代的优势。
针对不同客户的痛点,思长约给出了对应的落地方案:
最后给不同需求的客户梳理清晰的选型方向,大家可以根据自己的使用场景选择:
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