国产明场检测设备交付客户，天准科技加速布局

据媒体报道，近日，天准科技（股票代码：688003.SH）参股的苏州矽行半导体技术有限公司（下文简称“矽行半导体”）重磅宣布，其首台面向12英寸晶圆65~90nm技术节点的宽波段明场缺陷检测设备TB1000正式交付客户。

缺陷检测设备国产化“道阻且长”

检测设备贯穿每一步骤的过程工艺控制，全球市场空间超百亿美元。如果量检测设备不取得突破，我国半导体设备仍有被卡脖子之虞。美国KLA（科磊）在量检测领域市占率高达 52%，是国产替代道路上的最大阻力之一。

缺陷检测设备是提高良率最核心的设备。在晶圆正面已有电路结构时，正面缺陷检测就需要用到有图案缺陷检测设备了，而背面、边缘的检测仍使用无图案缺陷检测设备。有图案缺陷检测分为明场和暗场两种，明场用宽波段的等离子体光源，暗场用单一波长的激光，两者各有优势，形成互补，明场和暗场都是KLA近乎垄断（AMAT和日立有少量份额）。有图案缺陷检测设备相比无图案要更复杂，需将光线扫描晶圆表面每一个点后得到的信号，与记录的完好的正片的相同位置所得信号进行比对，判断被检片该处是否存在缺陷。有图案收集的信息量和所需计算量比无图案高出数量级。

晶圆表面缺陷的光学检测技术，依据其基本光学原理，可分为衍射法、干涉法和散射法。其中，散射法利用缺陷对入射光的散射特性进行缺陷检测，是一种应用广泛的缺陷检测方法，散射法根据照明方法与成像原理等不同又可分为明场散射和暗场散射。尽管明场与暗场均利用了光的散射，但二者在检测原理上存在较大差异。倘若晶圆表面是一个光滑面，其被光线照射时，会发Th镜面反射，而事实上晶圆表面存在颗粒等诸多缺陷，会导致部分入射光的反射方向较预定方向发Th偏离，即发Th散射。明场检测和暗场检测的主要区别就在于，前者检测损失了一部分光强的反射光；后者直接检测散射光。

目前市场上明场光学图形缺陷检测设备的供应商主要为 KLA（39xx 系列及 29xx 系列）以及应用材料（UVision 系列），暗场光学图形缺陷检测设备的供应商主要为 KLA（Puma 系列）和 Hitachi High-Tech（IS 系列）。

明场检测技术难度更高

鉴于明场光学缺陷检测设备的缺陷检测性能强烈依赖于照明与成像系统的检测配置条件，例如，照明光束的偏振态控制、波段选择、截面形状、入射角，以及物镜 NA等，都将影响缺陷散射信号信噪比，而信噪比是决定检测系统对晶圆表面缺陷检测极限的一个关键参数。因此，相较暗场系统，明场系统对技术的要求更高，系统也更复杂。

明场和暗场系统各有优缺点。例如，某些样品在明场系统下对比度好，而另一些则在暗场系统下更清晰，也就是说明场可以帮助更好地捕获特定层上的某些缺陷类型，而暗场能够帮助更好地捕获其它层上的其它缺陷类型。使用明场还是暗场系统主要取决于对被检测层表面关键缺陷的抽获率及工具的所有成本（产能）的平衡考虑。

天准科技持续布局检测，明场检测实现突围

天准科技致力打造卓越视觉装备平台企业，近年来不断加大半导体设备领域布局，是公司持续构建强大战略产品矩阵的重要举措。2020年，天准科技以自有资金或依法筹措的资金，以18,189,203.00 欧元的交易价格，通过在德国设立的全资子公司 SLSS Europe GmbH（以下简称“SLSS 公司”）为收购主体，受让 Deutsche Effecten- und Wechsel-Beteiligungsgesellschaft AG公司和 Ralph Detert 先生合计持有的MueTec 公司的100%股权，并受让MueTec公司债权人的债权 200.00 万欧元。

据了解，MueTec公司的主营业务是面向半导体领域的制造厂商提供针对晶圆类产品的高精度光学检测和测量设备，拥有多年服务于半导体领域客户的经验。在完成收购后，天准科技加强了对MueTec公司各方面的支持。在天准科技的支持下，MueTec公司加大了对其现有产品线的技术升级力度，其Argos系列产品的功能及技术指标在竞争中表现突出，获得德国著名光电半导体制造商的批量订单，订单总额超过350万欧元。

除收购MueTec以外，天准科技还推动成立了矽行半导体，布局挑战更大的半导体微观缺陷检测设备领域。2021年10月29日，天准科技发布公告称，公司拟与徐一华先生、蔡雄飞先生、杨聪先生、温延培先生共同出资人民币1亿元设立苏州矽行半导体技术有限公司。天准科技表示，本次与关联方共同设立公司是根据公司发展战略及业务需要，丰富公司上下游产业链布局，提升公司综合竞争实力。2021年12月27日，苏州高新区与矽行半导体签约，并联合天准科技及业内其他优势单位在苏州高新区合作实施半导体检测设备零部件及产业化项目。

据报道，矽行半导体的技术骨干全部来自国内外知名大学，博硕比例超过80%，拥有多年半导体行业经验，旨在打造国内乃至全球领先的半导体检测装备龙头企业。此次推出明场缺陷检测设备是矽行半导体实现的重要突破，也代表着中国在半导体光学检测设备领域迈出了更加坚实的一步。TB1000实现了精密光机电关键核心部件的自主可控，同时采用了先进的信号处理算法，有效提高信噪比，显著提升了设备在关键制程的缺陷检测灵敏度。对于天准科技而言，TB1000的面世，进一步完善了公司在半导体领域的产品版图。

先进制程下的光学缺陷检测技术亟须探索新方法

传统明场检测方法是当前晶圆缺陷检测的主流技术，但受制于光学成像分辨率极限和弱散射信号捕获能力极限而变得难以为继，因此亟须探索具有更高成像分辨率和更强缺陷散射信号捕获性能的缺陷检测新方法。

2022年，华中科技大学教授刘世元团队在《极端制造》发表综述文章，对过去10年中与光学晶圆缺陷检测技术有关的新兴研究内容进行了全面回顾。

研究人员认为，基于深度学习的缺陷检测方法的实施流程非常简单。首先，捕获足够的电子束检测图像或晶圆光学检测图像。其次，训练特定的神经网络模型，从而实现从检测图像中提取有用特征信息的功能。最后，用小样本集测试训练后的神经网络模型，并根据表征神经网络置信水平的预定义成本函数决定是否应该重复训练。通过与纳米光子学、结构光照明、计算成像、定量相位成像和深度学习等新兴技术的融合，图形化晶圆缺陷光学检测将再次焕发活力。

团队介绍，在研究前景方面，为了提高缺陷检测灵敏度，需要从检测系统硬件与软件方面协同创新；为了拓展缺陷检测适应性，需要更严谨地研究缺陷与探测光束散射机理；为了改善缺陷检测效率，需要更高效地求解缺陷散射成像问题。除了IC制造之外，上述光学检测方法在光子传感、生物感知、混沌光子等领域都有广阔的应用前景。