中國先進制程工藝持續(xù)發(fā)力,KLA-Tencor讓源頭檢測更簡單

在描述手機芯片性能的時候，我們經(jīng)常會聽到22nm、14nm、10nm這些數(shù)值，其實這些數(shù)值指的就是半導(dǎo)體的制程工藝。一款芯片制程工藝的具體數(shù)值是手機性能關(guān)鍵的指標。制程工藝的每一次提升，帶來的都是性能的增強和功耗的降低，可以說每一款旗艦手機的發(fā)布，常常與芯片性能的突破離不開關(guān)系。

智能手機芯片的發(fā)展，讓晶圓代工廠商們賺的盆滿缽滿。當(dāng)智能家居、AI、物聯(lián)網(wǎng)站上投資風(fēng)口，其中的重中之重芯片制造業(yè)也逐漸水漲船高。傳聞晶圓代工巨頭臺積電的市值曾超過了芯片巨頭英特爾。

在國內(nèi)，中芯國際可以說是晶圓代工的領(lǐng)頭羊。目前中芯的各主要制程技術(shù)節(jié)點主要包括：28nm、45/40nm、65/55nm。這離全球先進的制程工藝技術(shù)差距還是非常大。

作為半導(dǎo)體消費的最大市場，中國正全力追趕先進制程

近年來，國外各大廠商在10nm、7nm等先進制程方面競爭激烈，然而國內(nèi)在芯片制造業(yè)失了聲。

在中國集成電路的設(shè)計，制造，封裝三大環(huán)節(jié)中，制造目前是最弱、差距最大的部分。上個月，中芯國際任命前臺積電、三星高管有“世界IC制造界TOP5的技術(shù)怪獸”之稱的梁孟松為聯(lián)席CEO。據(jù)了解，中芯國際內(nèi)部已經(jīng)下了“死命令”必須全力加速朝14nm量產(chǎn)邁進。

另一方面，今年廈門聯(lián)芯順利導(dǎo)入28 nm制程量產(chǎn),全球光刻巨頭ASML(阿斯麥)正式澄清，EUV要進口到中國大陸完全沒有任何問題。

2019年，國內(nèi)或?qū)⒂瓉硎着_EUV光刻機。等待中國本土廠商的將是來自各外資廠商在技術(shù)、人才、市場等多方面資源的直接競爭，中國晶圓代工廠先進制程布局將全面開戰(zhàn)。

先進制程離不開先進的檢測技術(shù)

近年來，中國政府投入大量人力物力發(fā)展集成電路行業(yè)，國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)呈現(xiàn)欣欣向榮的局面。很多國際廠商也逐漸意識到中國市場的重要性，紛紛投資中國市場。

近日在上海，全球工藝控管與良率管理解決方案的業(yè)界領(lǐng)跑者KLA-Tencor(科天國際) 舉辦了記者發(fā)布會，為我們介紹了其在先進制程檢測面方面的新技術(shù)和產(chǎn)品。

事實上，KLA-Tencor已經(jīng)是中芯國際的重要合作伙伴。KLA-Tencor不斷加大在中國的投資。目前，KLA-Tencor在中國已經(jīng)設(shè)立了10處辦公室，近期又擴展了其位于北京的辦公室，希望能快速、及時地支持本地客戶的需求 。而且，KLA-Tencor近期還上線了其中文網(wǎng)站(www.kla-tencor.cn),該網(wǎng)站將同步KLA-Tencor的美國網(wǎng)站，定期更新各類最新的功能以及技術(shù)信息，以更好服務(wù)中國的客戶。

KLA-Tencor副總裁Mark Shirey

隨著技術(shù)的進步發(fā)展，制程的步驟越來越多，工藝也更加復(fù)雜化。如采用多重圖形技術(shù)的制程則為達到1000多道，而工藝窗口的挑戰(zhàn)則要求幾乎是“零缺陷”，這就對工藝控制水平提出了更高的要求。制造過程中任何細小的錯誤都將導(dǎo)致重新流片，而其代價將會很大，因此在制造過程中，檢測和量測變得越來越重要，越早發(fā)現(xiàn)問題所在，可挽回的損失越大。

KLA-Tencor副總裁Mark Shirey在發(fā)布會上表示： “更先進的技術(shù)節(jié)點意味著更大的研發(fā)投入，而隨著成本的增加良率的提升就顯得尤為重要，良率與成本需要達到平衡。同時要盡量縮短從研發(fā)到上線，再到最終產(chǎn)品的周期。 KLA-Tencor一直致力于幫助客戶加快產(chǎn)品開發(fā)周期，從而降低成本。KLA-Tencor也與客戶通過緊密合作，當(dāng)客戶在生產(chǎn)和研發(fā)過程中遇到新的挑戰(zhàn)時，KLA-Tencor的工程師都會在第一時間了解到客戶的需求，并借助自身強大的技術(shù)能力幫助客戶解決難題，最終實現(xiàn)和客戶共同進步”。

隨著工藝更加復(fù)雜化,制程控制在整個制程中非常關(guān)鍵

KLA-Tencor的產(chǎn)品線涵蓋了半導(dǎo)體制程的各個環(huán)節(jié)和技術(shù)節(jié)點，包括晶圓表面缺陷、光罩、薄膜等，也同時提供數(shù)據(jù)的分析和儲存。在其它領(lǐng)域，如高亮度LED、MEMS、功率器件等，KLA-Tencor也為客戶提供了大量的先進技術(shù)和機臺。

對于先進制程，如7nm和5nm等設(shè)計節(jié)點，芯片制造商想要找到產(chǎn)品上的疊對誤差、線寬尺寸不均勻和易失效點(Hotspots)的明確起因?qū)⒆兊迷絹碓嚼щy。KLA-Tencor最近推出了5款圖案成型控制系統(tǒng)，主要針對7nm以下的邏輯和尖端內(nèi)存設(shè)計節(jié)點設(shè)計，以幫助芯片制造商實現(xiàn)多重曝光技術(shù)和EUV光刻所需的嚴格工藝寬容度。

這五款支持7納米以下設(shè)計節(jié)點器件的新圖案成型控制系統(tǒng)分別為：

·  ATL疊對量測系統(tǒng)采用獨特的可調(diào)激光技術(shù)，具有1納米波長分辨率，在工藝發(fā)生變化的情況下仍然可以自動保持穩(wěn)定的高精度疊對誤差測量，從而支持快速的技術(shù)提升以及生產(chǎn)過程中精確的晶圓處置。

·  SpectraFilm F1薄膜量測系統(tǒng)采用全新光學(xué)技術(shù)，對單層和多層薄膜厚度和均勻性進行高精度測量，用于監(jiān)測生產(chǎn)中的沉積工藝，并提供帶寬數(shù)據(jù)，從而無需等到生產(chǎn)線終端測試就可以提早預(yù)測器件的電性能。

·  Teron 640e光罩檢測系統(tǒng)采用增強的光學(xué)系統(tǒng)、檢測器和算法功能，可以捕捉關(guān)鍵的圖案和顆粒缺陷并實現(xiàn)高產(chǎn)量檢測，協(xié)助先進的掩模廠推動EUV和光學(xué)圖案光罩的開發(fā)和認證。

·  LMS IPRO7光罩疊對位準量測系統(tǒng)采用新的操作模式，可以在很短的周期時間內(nèi)精確測量器件內(nèi)的光罩圖案放置誤差，從而為電子束掩模制版設(shè)備的校正實現(xiàn)了全面的光罩鑒定，并在IC制造廠減少了與光罩相關(guān)的器件疊對誤差。

·  5D Analyzer X1數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)提供了一個可擴展的開放式架構(gòu)，可接收來自不同的量測和工藝設(shè)備的數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)對全廠范圍內(nèi)工藝變化的先進分析、表征和實時控制。

KLA-Tencor副總裁Mark Shirey表示：“這五款系統(tǒng)將為我們的客戶提供KLA-Tencor最尖端的技術(shù)，幫助他們降低由每個晶圓、光罩和工藝步驟所導(dǎo)致的圖案成型誤差，從制程的源頭進行控制，及早發(fā)現(xiàn)錯誤，避免造成更大的損失。”

目前，全球領(lǐng)先的IC制造商已經(jīng)在使用ATL，SpectraFilm F1和5D Analyzer X1系統(tǒng)，來支持一系列圖案成型控制的應(yīng)用。通過升級和新設(shè)備安裝，Teron 640e和LMS IPRO7進一步增加了KLA-Tencor在尖端掩模廠中眾多的光罩檢測和量測系統(tǒng)的安裝數(shù)量。

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