ASML花十年研发 前道量测到底是啥？

　　不久前的1月20日，全球光刻机龙头ASML正式交付了一台晶圆量测设备YieldStar 385。相比于售价动辄过亿美元的光刻机，这台新设备并未引起过多关注。但实际上，在量测设备领域，ASML已投入了十年的研发。而ASML最新推出的YieldStar 385设备，可用于最领先的3nm制程产线。

　　那么，这种得到全球光刻王者青睐的量测设备到底是什么？

　　在芯片制造全程中，晶圆厂需要在刻蚀、光刻等每一个步骤结束后，对晶圆进行检测，以确认加工参数达到设计要求、排除晶圆表面缺陷，从而保证良率和控制成本。

　　这种贯穿芯片制造全程的检测工艺，就被称为“前道量测”，又称“过程工艺检测”。

　　据SEMI和申港证券研究所统计，前道量测设备（工艺控制检测设备）的价值，占到晶圆厂制造设备总额的10%。

　　前道量测设备：

　　与光刻机联系紧密的关键设备

　　翻开ASML 2020年的财务报告，可以看到在2020年，ASML向客户交付了四套前道量测系统，分别为三套eScan1000多光束检测系统、一套YieldStar 385系统。

　　全球光刻之王为何布局前道量测设备市场？或者说，前道量测设备会对光刻工艺造成怎样的影响？

　　在2020年7月18日ASML官方Facebook账号发布的一条推文中，我们可以找到答案。根据推文《ASML关键量测机台的诞生》，2000年代早期，半导体制造商在使用光学系统检测转印在晶圆上的线路图案时，遇到了瓶颈。

　　具体来说，2000年以后，芯片制程推进至0.13μm（130nm）时，要在0.13μm光刻分辨率的芯片上检测出缺陷，晶圆厂有可能需要中断芯片制造过程。不仅如此，随着摩尔定律向前发展、光刻精度日益提升，晶圆前道量测的任务日益加重，迫切需要更加智能的量测机台。

　　▲ASML官方Facebook账号推文《ASML关键量测机台的诞生》

　　基于此，ASML量测部门工作人员Arie den Boef在约十年前开始研发YieldStar系列量测设备。据ASML官方资料，YieldStar设备可实时将检测资料回传给光刻设备，从而矫正芯片制造过程中的错误。

　　目前，前道量测设备主要用到光学技术和电子束技术。前者通过分析光的反射和衍射光谱，间接进行测量，是晶圆厂主要使用的检测技术；后者根据电子扫描直接放大成像。

　　据SEMI及国金证券的测算，全球半导体检测类设备市场规模超800亿元，其中前道量测设备市场规模约为406亿元。

　　放眼全球前道量测设备市场，外国厂商占据主导地位。

　　其中，仅行业龙头科磊（KLA）就占据过半市场份额，市占率高达约53%。此外，美国应用材料、日本日立、美国耐诺、中国台湾Hermes Microvision、以色列Nova等厂商亦排名前列。

　　除去上述几家厂商，全球晶圆前道量测设备市场中，还有一家日本厂商不得不提——Lasertec。

　　Lasertec的产品可用于当今最先进极紫外光刻（EUV）的前道工艺检测。目前，Lasertec是该领域唯一一家设备制造商。

　　目前，全球范围内仅有台积电和三星电子能够利用EUV技术生产芯片。而这两家企业已确认订购了Lasertec的EUV检测设备。

　　随着利用EUV技术生产的5nm制程芯片纷纷落地商用，Lasertec公司的业绩表现水涨船高。

　　从2019年初以来，Lasertec公司的股价已经飙升逾900%。

　　作为贯穿芯片制造全程的重要设备之一，前道量测设备对于提升芯片良率具备重要意义。

　　据估计，产品良率每降低一个百分点，晶圆代工厂商将损失100～800万美元。