1x奈米制程將引燃晶圓缺陷檢測技術(shù)新戰(zhàn)火。光學(xué)檢測囿于解析度限制，已無法滿足1x奈米晶圓驗證要求，遂使得新一代電子束技術(shù)快速嶄露頭角；不過，現(xiàn)階段電子束檢測效率仍低，須待可多支電子槍同步掃描的多重電子束技術(shù)成熟后，方能進一步擴大市占率。

晶圓缺陷檢測設(shè)備市場即將掀起新風(fēng)暴。自2012年開始，晶圓代工業(yè)者已逐步在28奈米(nm)先進制程中導(dǎo)入高階電子束晶圓缺陷檢測(E-beam Inspection)設(shè)備，以克服電晶體密度大幅微縮后，傳統(tǒng)光學(xué)檢測失敗率偏高的問題。
隨著一線晶圓代工廠爭相在2013年推出20奈米制程，并接續(xù)于2014~2015年往下跨入16或14奈米世代，電子束檢測設(shè)備需求更將顯著上揚，主要設(shè)備供應(yīng)商漢微科也預(yù)估，今年電子束檢測設(shè)備產(chǎn)值將上看2億美元，并于2014年飆升至3億美元。

不過，據(jù)顧能(Gartner)研究報告指出，目前電子束檢測設(shè)備的產(chǎn)值約僅有傳統(tǒng)光學(xué)解決方案的十分之一(圖1)，市場滲透率也偏低，顯見此一技術(shù)仍處于起步階段，無論是設(shè)備價格、產(chǎn)能和晶圓吞吐量皆難匹敵光學(xué)檢測；因此，即便電子束具有解析度較高的優(yōu)勢，但要瓜分光學(xué)檢測方案的市占達一定水準(zhǔn)，相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商還有一場硬仗要打。


圖1 2007～2017年光學(xué)與電子束檢測設(shè)備產(chǎn)值分析
為擴大進軍先進制程晶圓檢測市場，電子束檢測設(shè)備龍頭漢微科正全速擴產(chǎn)，并積極開發(fā)更高吞吐量的跳躍式電子束檢測技術(shù)。

瞄準(zhǔn)16/14nm晶圓檢測漢微科強打電子束技術(shù)

繼28和20奈米之后，2015年晶圓代工廠將相繼發(fā)布16或14奈米鰭式電晶體(FinFET)制程，對高解析度的電子束檢測設(shè)備需求將更加強勁，因而帶動漢微科提早展開布局，將于2013?2014年投入新臺幣10億元擴建新廠房，并于2014下半年正式投產(chǎn)，挹注三倍設(shè)備產(chǎn)能。

漢微科行銷副總經(jīng)理胡瑞卿表示，因應(yīng)半導(dǎo)體制造市場的強勁需求，該公司已計劃今明兩年各投資新臺幣5億元于南科辟建新的無塵室與設(shè)備產(chǎn)線，預(yù)估2014年下半年即可完工并隨即加入量產(chǎn)行列，有助旗下電子束檢測設(shè)備年產(chǎn)能三級跳，從現(xiàn)有的五十臺躍升至一百五十臺水準(zhǔn)，全面滿足晶圓廠部署20奈米以下制程的需求。

今年上半年漢微科已陸續(xù)接獲20奈米晶圓的電子束檢測設(shè)備訂單；同時也與晶圓廠攜手展開1x奈米FinFET晶圓檢測技術(shù)合作，可望于2014年開花結(jié)果，挹注另一波電子束檢測設(shè)備出貨成長動能。

漢微科財務(wù)長李學(xué)寒則透露，晶圓廠正馬不停蹄備戰(zhàn)先進奈米制程，刺激半導(dǎo)體檢測技術(shù)加快演進步伐，且相關(guān)設(shè)備需求也將逐年攀升。因此，漢微科將于今年底發(fā)表新一代eScan 500電子束檢測設(shè)備，除將解析度推升至3奈米水準(zhǔn)外，亦將整合跳躍式掃描系統(tǒng)(Leap Scan)和連續(xù)式掃描系統(tǒng)(Continuous Scan)，從而提高應(yīng)用價值與吞吐量，鞏固該公司目前在電子束晶圓檢測領(lǐng)域市占高達八成的領(lǐng)先地位。

由于美、日傳統(tǒng)光學(xué)檢測方案供應(yīng)商近來亦積極轉(zhuǎn)戰(zhàn)電子束應(yīng)用領(lǐng)域，漢微科正致力開發(fā)更前瞻的技術(shù)，期拉開技術(shù)差距。李學(xué)寒指出，該公司下一代產(chǎn)品將朝2奈米以下超高解析度邁進，并采取多頭布局策略，針對10奈米極紫外光(EUV)微影方案，以及三維晶片(3D IC)矽穿孔(TSV)制程研發(fā)相應(yīng)的檢測設(shè)備；同時還將加碼投資多重光束電子束(Multi Column E-beam)技術(shù)，并于2014年底推出Beta版本設(shè)備，協(xié)助晶圓廠提高數(shù)倍1x奈米晶圓檢測速度。

事實上，晶圓制程走到1x奈米后，光學(xué)檢測幾乎面臨極限，電子束方案將順勢取而代之；漢微科主攻電子束檢測可謂押對寶，自2011年晶圓廠開始部署28奈米時，該公司就已在半導(dǎo)體晶圓前段制程缺陷檢測領(lǐng)域嶄露頭角，之后2年營收更屢創(chuàng)新高。今年第二季漢微科毛利率不僅維持70.4%，營收也達到新臺幣12億8,796萬元的出色表現(xiàn)，且預(yù)估第三季因客戶積極準(zhǔn)備量產(chǎn)20奈米，將刺激相關(guān)檢測設(shè)備需求，并帶動該公司營收持續(xù)走揚。
整合光學(xué)/電子束技術(shù)科磊力守晶圓檢測龍頭地位
不讓漢微科專美于前，全球首屈一指的光學(xué)檢測設(shè)備大廠--科磊(KLA-Tencor)也積極補強產(chǎn)品陣容，積極圈地1x奈米晶圓缺陷檢測商機。該公司近期已推出采用NanoPoint技術(shù)的光學(xué)晶圓缺陷檢測平臺，在維持高吞吐量的前提下，大幅提升檢測解析度，以防堵后進業(yè)者在先進制程市場趁勢崛起。


圖2 KLA-Tencor行銷長Brian Trafas指出，KLA-Tencor擁有完整的光學(xué)與電子束檢測設(shè)備陣容，將持續(xù)站穩(wěn)先進制程晶圓缺陷檢測市場。
KLA-Tencor行銷長Brian Trafas(圖2)表示，晶圓檢測解析度愈細(xì)致，勢將影響掃描時間，然而，科磊運用獨家NanoPoint技術(shù)，已將旗下最新光學(xué)檢測設(shè)備的解析度拉升至10奈米以下水準(zhǔn)，卻不影響檢測速度，將有助晶圓廠加速克服20奈米，甚至是16/14奈米量產(chǎn)制程的良率問題，同時減輕制作成本。

NanoPoint可將光學(xué)檢測系統(tǒng)的資源集中于電路設(shè)計工程師鎖定的關(guān)鍵圖案，因而能在數(shù)小時內(nèi)確認(rèn)相關(guān)設(shè)計是否出現(xiàn)缺失，使修改的時間從數(shù)月縮短至數(shù)日之內(nèi)，爭取產(chǎn)品開發(fā)時程與成本節(jié)省的效益。此外，在量產(chǎn)階段NanoPoint亦能追蹤關(guān)鍵圖案內(nèi)的缺陷狀況，使制程監(jiān)控的靈敏度和速度臻至新境界。

然而，KLA-Tencor也意識到光學(xué)檢測方案確有解析度規(guī)格提升的瓶頸，遂同步展開新型電子束檢測系統(tǒng)布局，但考量晶圓廠對量產(chǎn)成本及產(chǎn)出速度的重視，因而率先采取光學(xué)與電子束整合型檢測平臺的設(shè)計，以兼具晶圓檢測解析度與吞吐量。該套整合型方案可快速偵測并成像位于3D(如FinFET)或高深寬比結(jié)構(gòu)底部的獨特缺陷，提高20奈米以下制程的晶圓缺陷擷取率與精準(zhǔn)度，協(xié)助晶圓廠部署更具經(jīng)濟效益的先進制程服務(wù)。

Trafas強調(diào)，由于電子束檢測技術(shù)的成熟度與傳統(tǒng)光學(xué)方案還有一段差距，無法滿足晶圓廠的量產(chǎn)制程需求，也因此，即便電晶體密度和線寬急遽微縮，仍僅有極微小的晶圓缺陷和復(fù)雜的圖案才須動用電子束技術(shù)；晶圓廠為使先進制程達到足夠產(chǎn)能并確保良率，勢將以高速光學(xué)檢測方案為主，再搭配電子束方案做為補強工具，全面換裝電子束設(shè)備的機率微乎其微。

晶圓檢測益發(fā)復(fù)雜半導(dǎo)體設(shè)備支出勁揚 [!--empirenews.page--]

無庸置疑，先進制程已牽動晶圓檢測方案翻新，業(yè)界在解析度與吞吐量的權(quán)衡之下，未來在1x奈米制程中極可能同步導(dǎo)入光學(xué)和電子束檢測技術(shù)，帶動新一波半導(dǎo)體設(shè)備商機。

工研院IEK系統(tǒng)IC與制程研究部研究員蕭凱木表示，在進入16/14奈米FinFET后，電晶體線寬縮小且形成三面立體結(jié)構(gòu)，使得傳統(tǒng)光學(xué)檢測掃描失敗率大增，須搭配解析度更高的電子束檢測機臺，才能補強晶圓缺陷檢測流程，避免影響最終晶圓產(chǎn)出品質(zhì)與可靠度。如臺灣漢微科，即挾獨特的高速跳躍式電子束檢測技術(shù)，在眾多美日設(shè)備大廠環(huán)伺的市場中異軍突起，并持續(xù)研發(fā)解析度達2奈米以下的晶圓檢測方案，搶攻FinFET商機。

不過，蕭凱木也強調(diào)，現(xiàn)階段電子束檢測吞吐量遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)光學(xué)方案，而晶圓停留在Fab的時間愈長，晶圓制造成本就愈高；在一次可經(jīng)由多支電子槍同步掃描的多重光束電子束技術(shù)尚未成熟之際，晶圓廠勢將采用雙管齊下的策略，以掃描速度較快的光學(xué)檢測設(shè)備為主，再搭配少量電子束機臺專攻晶圓關(guān)鍵層(Critical Layer)檢測，從而兼顧量產(chǎn)經(jīng)濟效益與產(chǎn)品品質(zhì)，因此可預(yù)見未來幾年半導(dǎo)體供應(yīng)鏈設(shè)備資本支出將持續(xù)翻升。