论坛回顾 | 纳米级精准，半导体量测装备的智能跃迁

9月4日，第13届半导体设备与核心部件及材料展（CSEAC 2025）、第13届中国电子专用设备工业协会半导体设备年会在无锡太湖国际博览中心开幕，展会重要议程半导体量测与测试装备创新发展论坛同步进行。

半导体量测装像一双“透视眼”，在几百道工艺中实时“看”见肉眼不可见的缺陷，决定每颗芯片的生死与良率。

图：德国Cyber TECHNOLOGIES GmbH高级客户经理 韩建刚

德国Cyber TECHNOLOGIES GmbH韩建刚先生在光学形貌测量领域拥有十年丰富经验，专注于为国际半导体顶尖客户提供高精度量测解决方案。

韩先生指出，封测行业正经历从传统封装向先进复杂的2D、2.5D及3D封装的显著转变，这对精密测量技术提出了更高要求，是支撑产品良率的关键。他援引数据预测，到2033年，白光测量行业年营业额将达49亿美金，年复合增长率4.7%，市场前景广阔。

Cyber Technology的解决方案涵盖三大设备系列：面向生产用户的CT系列多传感器融合平台、面向高校科研机构的Vantage系列平台，致力于实现从实验室到量产的无缝过渡。其核心技术在于多传感器技术的融合，包括白光共聚焦显微镜、干涉传感器（用于超精密光滑表面形貌、粗糙度、关键尺寸测量）、反射计（测量外延层厚度）、红外干涉传感器（测量薄膜厚度与空隙间隔）等。

韩先生详细讲解了共聚焦和干涉测量的基本原理，并分享了在先进封装中的具体应用案例：

1. 晶圆前道测量：严格遵循SEMI标准，通过三点式晶圆支撑夹具设计和重力补偿算法，精确测量晶圆翘曲和总厚度变化，确保后道光刻、刻蚀等工序的良率基础。

2. 混合键合与微凸点测量：针对Pitch进入10微米以内、接近光学分辨率极限的挑战，采用大数值孔径镜头配合高速白光干涉技术，可在几秒钟内完成扫描，实现凸点尺寸、直径、高度、体积等参数的全自动、高精度测量。

3. Underfill 测量：针对热处理后表面变化大、边缘曲率高等挑战，采用大口径镜头收集更多边缘数据，并结合全覆盖扫描与数据建模，极大提高了测量的可靠性与精度。

图：中安半导体市场部副总经理 初新堂

中安半导体市场部副总经理初新堂先生分享了公司在无图形晶圆颗粒检测设备领域的进展。初先生拥有二十余年半导体行业经验，其团队开发的设备已在国内装机超过二十台。

初总首先分析了市场需求：全球12寸晶圆厂产能持续扩张，预计2026年将超过每月千万片，设备支出达1400亿美金，加之国产化加速，为检测设备带来了巨大机遇。同时，先进逻辑制程如EUV、GAA晶体管、背面供电、Hybrid Bonding和先进封装技术对过程控制提出了更高要求，缺陷检测至关重要。

无图形颗粒检测设备主要用于监控工艺设备的洁净度、硅片出货100%检测以及研发环节。初总强调，有效使用该设备需要正确的监控步骤、灵敏度设置、卡控标准和监控频率。一台合格的设备需具备：对更高缺陷的容忍度、与行业基准设备的高匹配度、更准确的缺陷坐标定位能力以及更高的产能。

中安半导体推出了ZP3、ZP5、ZP7三代产品，对标行业主流设备，实现了快速技术迭代。其设备采用深紫外激光、大NA物镜、高透反照明系统等，核心子系统国产化率高，通过正向研发保证了性能。ZP7设备在吞吐量和灵敏度匹配方面表现优异，实测数据表明其与基准设备的匹配率可达98%以上。未来优化方向包括激光系统、光学系统、探测器和高速高精度转台等。

图：北京电子测量装备有限公司产品总监 张朝前

北京电子测量装备有限公司产品总监张朝前先生分享了公司在先进封装量测领域的解决方案。

张总指出，AI驱动了半导体市场增长，特别是先进封装市场增速高于行业整体。三维异构集成成为延续摩尔定律的重要路径。先进封装四要素，凸点、重布线层、硅通孔/玻璃通孔、晶圆级封装对光学量测提出了新挑战：工艺复杂性导致缺陷难以分辨、晶圆翘曲严重增加检测难度、需结合AI进行数据分析和良率预测。

张总概述了先进封装中常用的光学量测技术：3D形貌测量白光干涉、共聚焦、AFM、膜厚测量、特征尺寸测量以及光学表面缺陷检测。

图：天准科技副总经理 阎海斌

天准科技副总经理阎海斌先生分享了国产明场有图形纳米级晶圆缺陷检测设备如何助力集成电路制造良率提升。

阎先生回顾了CMOS工艺和先进封装的演进，指出工艺步骤增多、尺寸缩小、新材料应用使得工艺容忍度更低，在线缺陷检测对良率至关重要。晶圆厂良率（Line Yield & CP Yield）深受缺陷密度影响。

阎海斌先生详细介绍了晶圆厂在线缺陷检测的设备体系：光学检测包括明场、暗场、晶边晶背、AOI、电子束检测用于电性缺陷定位，以及缺陷复查和失效分析。明场检测利用反射光成像，对图形层中的缺陷如残留、颗粒最为敏感，是光刻和刻蚀等关键图形工艺环节最主要的检测手段。

明场检测设备面临扫描速度、信噪比、复杂工艺覆盖、晶圆翘曲、吞吐量等多重挑战。解决方案包括：采用宽波段光源复盖不同材料、选择不同光圈和模式、使用更短波长（如DUV）和提高光强以检测更小缺陷、优化算法提升信噪比等。

图：上海御微半导体事业部总经理 聂秋平

上海御微半导体事业部总经理聂秋平先生围绕国内掩模版检测的痛点，分享了公司的产品与解决方案。

聂总指出，光刻是半导体制造核心，掩模版是第三大半导体材料，国内市场规模庞大且增长迅速。掩模版上的任何缺陷都会通过光刻批量复制到晶圆上，造成严重良率损失，因此其缺陷检测要求100%检出、零容忍。目前高端设备获取困难，成熟制程检测也存在产能错配和旧设备老化问题。

御微半导体提供了覆盖掩模版全生命周期的质量控制方案：I6R系列、Halo系列和Raptor系列。Raptor图形检测设备应用于掩模版制造厂和晶圆厂，采用三种检测模式：Die-to-Die、Die-to-Database、Starlight。可以检测图形缺陷和污染缺陷，对于保障光刻质量至关重要。

图：爱德万测试业务发展总监 葛樑

爱德万测试业务发展总监葛樑先生分享了AI等新兴芯片技术对芯片测试领域带来的挑战和需求演进。

葛樑先生指出，AI算力需求催生了高性能大芯片，如英伟达B200 GPU包含两千亿晶体管，集成了GPU芯粒和HBM存储堆栈。这类芯片面临着I/O墙、存储墙、功耗墙、缩放墙等挑战，同时也带来了“测试墙”的挑战。

葛樑先生详细分析了这些挑战对测试的影响：

1. 数字测试：晶体管数量指数增长，测试向量激增，而I/O数量受限。解决方案包括扫描压缩、提升I/O速度（从100Mbps到数Gbps）和测试仪向量深度（需达数十甚至上百Gb）。

2. 功耗测试：芯片功耗高达上千瓦（未来或达数千瓦），测试机需提供数千安培电流，并解决散热和温控问题。在晶圆测试（CP）中，大电流易导致探针烧针，需实时监控和快速保护。

3. 测试流程：多芯粒封装需测试每个芯粒的性能并进行分级绑定（Binning），这对晶圆级测试的温控和单芯粒测试（Singulated Die Test）提出了新要求。HBM测试同样面临堆叠后晶圆翘曲和测试挑战。

4. 高速I/O测试：PCIe、高速以太网等接口速率攀升（32G/64G/112G/224G），测试需应对PAM4信号、通道损耗、同步等挑战。未来Co-Packaged Optics（CPO）技术还将引入光接口测试，面临精密对准和光电协同测试的难题。

爱德万测试的V93000等SOC测试系统及一系列产品正在通过新技术应对这些挑战，为客户提供解决方案。

图：西安和其光电产品总监 赵斯澄

西安和其光电产品总监赵斯澄成先生分享了温度量测和光谱技术在半导体芯片制程中的应用。

赵先生首先分析了高温计市场的机遇与挑战，随后介绍了和其光电的四大技术板块：光纤测温、红外光学测温、晶圆（Wafer）测温、光谱解调技术。

1. 荧光光纤测温：基于余辉时间与温度的关联性，测量范围-100°C至450°C，精度±0.1°C，响应快，寿命长，适用于恶劣环境。

2. 红外辐射测温：基于普朗克黑体辐射定律，产品包括单色、比色测温仪，镜头式和光导管式。精度可达±1.5°C（单色）或±0.5%读数（比色），广泛应用于半导体制造各环节的热过程监控。

3. Wafer测温：TC Wafer：嵌入热电偶传感器，测量范围宽（最高1200°C），响应快，用于薄膜沉积、离子注入、快速退火等。RTD Wafer：采用铂镍等电阻，精度高（±0.05°C），适用于较低温度范围的刻蚀、镀膜等。IC Wafer：嵌入式晶圆测温系统，接触式，精度±0.1°C，采用电池供电。

4. 光谱解调技术：提供多款光谱仪（SC4000, shPro, SA2000+），可用于光谱共焦、干涉测量、物质成分识别等应用。

温度测量贯穿半导体制造几乎所有关键工艺设备（拉晶、外延、沉积、光刻、蚀刻、封装等），对良率和成本控制至关重要。和其光电提供了从硅材料制备到芯片制造、封装的全产业链温度测量解决方案。

参考资料：

中国无锡半导体设备年会

CSEAC

举办地区：江苏

开闭馆时间：09:00-18:00

举办地址：无锡市太湖新城清舒道88号

展览面积：48000㎡

观众数量：58000

举办周期：1年1届

主办单位：中国电子专用设备工业协会