1x奈米制程將引燃晶圓缺陷檢測(cè)技術(shù)新戰(zhàn)火。光學(xué)檢測(cè)囿于解析度限制，已無(wú)法滿足1x奈米晶圓驗(yàn)證要求，遂使得新一代電子束技術(shù)快速嶄露頭角；不過(guò)，現(xiàn)階段電子束檢測(cè)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(jìn)一步擴(kuò)大市占率。

晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)即將掀起新風(fēng)暴。自2012年開(kāi)始，晶圓代工業(yè)者已逐步在28奈米(nm)先進(jìn)制程中導(dǎo)入高階電子束晶圓缺陷檢測(cè)(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(cè)失敗率偏高的問(wèn)題。
隨著一線晶圓代工廠爭(zhēng)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(cè)設(shè)備需求更將顯著上揚(yáng)，主要設(shè)備供應(yīng)商漢微科也預(yù)估，今年電子束檢測(cè)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(guò)，據(jù)顧能(Gartner)研究報(bào)告指出，目前電子束檢測(cè)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(chǎng)滲透率也偏低，顯見(jiàn)此一技術(shù)仍處于起步階段，無(wú)論是設(shè)備價(jià)格、產(chǎn)能和晶圓吞吐量皆難匹敵光學(xué)檢測(cè)；因此，即便電子束具有解析度較高的優(yōu)勢(shì)，但要瓜分光學(xué)檢測(cè)方案的市占達(dá)一定水準(zhǔn)，相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商還有一場(chǎng)硬仗要打。


圖1 2007～2017年光學(xué)與電子束檢測(cè)設(shè)備產(chǎn)值分析
為擴(kuò)大進(jìn)軍先進(jìn)制程晶圓檢測(cè)市場(chǎng)，電子束檢測(cè)設(shè)備龍頭漢微科正全速擴(kuò)產(chǎn)，并積極開(kāi)發(fā)更高吞吐量的跳躍式電子束檢測(cè)技術(shù)。

瞄準(zhǔn)16/14nm晶圓檢測(cè)漢微科強(qiáng)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(duì)高解析度的電子束檢測(cè)設(shè)備需求將更加強(qiáng)勁，因而帶動(dòng)漢微科提早展開(kāi)布局，將于2013?2014年投入新臺(tái)幣10億元擴(kuò)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(chǎng)的強(qiáng)勁需求，該公司已計(jì)劃今明兩年各投資新臺(tái)幣5億元于南科辟建新的無(wú)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(cè)設(shè)備年產(chǎn)能三級(jí)跳，從現(xiàn)有的五十臺(tái)躍升至一百五十臺(tái)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(cè)設(shè)備訂單；同時(shí)也與晶圓廠攜手展開(kāi)1x奈米FinFET晶圓檢測(cè)技術(shù)合作，可望于2014年開(kāi)花結(jié)果，挹注另一波電子束檢測(cè)設(shè)備出貨成長(zhǎng)動(dòng)能。

漢微科財(cái)務(wù)長(zhǎng)李學(xué)寒則透露，晶圓廠正馬不停蹄備戰(zhàn)先進(jìn)奈米制程，刺激半導(dǎo)體檢測(cè)技術(shù)加快演進(jìn)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(cè)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(jià)值與吞吐量，鞏固該公司目前在電子束晶圓檢測(cè)領(lǐng)域市占高達(dá)八成的領(lǐng)先地位。

由于美、日傳統(tǒng)光學(xué)檢測(cè)方案供應(yīng)商近來(lái)亦積極轉(zhuǎn)戰(zhàn)電子束應(yīng)用領(lǐng)域，漢微科正致力開(kāi)發(fā)更前瞻的技術(shù)，期拉開(kāi)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(jìn)，并采取多頭布局策略，針對(duì)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(cè)設(shè)備；同時(shí)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(cè)速度。

事實(shí)上，晶圓制程走到1x奈米后，光學(xué)檢測(cè)幾乎面臨極限，電子束方案將順勢(shì)取而代之；漢微科主攻電子束檢測(cè)可謂押對(duì)寶，自2011年晶圓廠開(kāi)始部署28奈米時(shí)，該公司就已在半導(dǎo)體晶圓前段制程缺陷檢測(cè)領(lǐng)域嶄露頭角，之后2年?duì)I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(yíng)收也達(dá)到新臺(tái)幣12億8,796萬(wàn)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(cè)設(shè)備需求，并帶動(dòng)該公司營(yíng)收持續(xù)走揚(yáng)。
整合光學(xué)/電子束技術(shù)科磊力守晶圓檢測(cè)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(cè)設(shè)備大廠--科磊(KLA-Tencor)也積極補(bǔ)強(qiáng)產(chǎn)品陣容，積極圈地1x奈米晶圓缺陷檢測(cè)商機(jī)。該公司近期已推出采用NanoPoint技術(shù)的光學(xué)晶圓缺陷檢測(cè)平臺(tái)，在維持高吞吐量的前提下，大幅提升檢測(cè)解析度，以防堵后進(jìn)業(yè)者在先進(jìn)制程市場(chǎng)趁勢(shì)崛起。


圖2 KLA-Tencor行銷長(zhǎng)Brian Trafas指出，KLA-Tencor擁有完整的光學(xué)與電子束檢測(cè)設(shè)備陣容，將持續(xù)站穩(wěn)先進(jìn)制程晶圓缺陷檢測(cè)市場(chǎng)。
KLA-Tencor行銷長(zhǎng)Brian Trafas(圖2)表示，晶圓檢測(cè)解析度愈細(xì)致，勢(shì)將影響掃描時(shí)間，然而，科磊運(yùn)用獨(dú)家NanoPoint技術(shù)，已將旗下最新光學(xué)檢測(cè)設(shè)備的解析度拉升至10奈米以下水準(zhǔn)，卻不影響檢測(cè)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(wèn)題，同時(shí)減輕制作成本。

NanoPoint可將光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的資源集中于電路設(shè)計(jì)工程師鎖定的關(guān)鍵圖案，因而能在數(shù)小時(shí)內(nèi)確認(rèn)相關(guān)設(shè)計(jì)是否出現(xiàn)缺失，使修改的時(shí)間從數(shù)月縮短至數(shù)日之內(nèi)，爭(zhēng)取產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)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(shí)到光學(xué)檢測(cè)方案確有解析度規(guī)格提升的瓶頸，遂同步展開(kāi)新型電子束檢測(cè)系統(tǒng)布局，但考量晶圓廠對(duì)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(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)，以兼具晶圓檢測(cè)解析度與吞吐量。該套整合型方案可快速偵測(cè)并成像位于3D(如FinFET)或高深寬比結(jié)構(gòu)底部的獨(dú)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(jì)效益的先進(jìn)制程服務(wù)。

Trafas強(qiáng)調(diào)，由于電子束檢測(cè)技術(shù)的成熟度與傳統(tǒng)光學(xué)方案還有一段差距，無(wú)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(dòng)用電子束技術(shù)；晶圓廠為使先進(jìn)制程達(dá)到足夠產(chǎn)能并確保良率，勢(shì)將以高速光學(xué)檢測(cè)方案為主，再搭配電子束方案做為補(bǔ)強(qiáng)工具，全面換裝電子束設(shè)備的機(jī)率微乎其微。

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

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

工研院IEK系統(tǒng)IC與制程研究部研究員蕭凱木表示，在進(jìn)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(cè)掃描失敗率大增，須搭配解析度更高的電子束檢測(cè)機(jī)臺(tái)，才能補(bǔ)強(qiáng)晶圓缺陷檢測(cè)流程，避免影響最終晶圓產(chǎn)出品質(zhì)與可靠度。如臺(tái)灣漢微科，即挾獨(dú)特的高速跳躍式電子束檢測(cè)技術(shù)，在眾多美日設(shè)備大廠環(huán)伺的市場(chǎng)中異軍突起，并持續(xù)研發(fā)解析度達(dá)2奈米以下的晶圓檢測(cè)方案，搶攻FinFET商機(jī)。

不過(guò)，蕭凱木也強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)階段電子束檢測(cè)吞吐量遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)光學(xué)方案，而晶圓停留在Fab的時(shí)間愈長(zhǎng)，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(shì)將采用雙管齊下的策略，以掃描速度較快的光學(xué)檢測(cè)設(shè)備為主，再搭配少量電子束機(jī)臺(tái)專攻晶圓關(guān)鍵層(Critical Layer)檢測(cè)，從而兼顧量產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益與產(chǎn)品品質(zhì)，因此可預(yù)見(jiàn)未來(lái)幾年半導(dǎo)體供應(yīng)鏈設(shè)備資本支出將持續(xù)翻升。