本期话题：

00:54 膜厚测量工艺知多少？

04:13 满足28纳米及以上的工艺制程要求？揭秘OCD设备有何特征

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膜厚测量工艺知多少

幻实（主播）本期节目我们邀请到了睿励科学仪器（上海）有限公司的副总经理、首席运营官王宝全，请王总跟大家打个招呼。

王宝全（嘉宾） 大家好，我是来自睿励科学仪器的王宝全，非常荣幸能和大家一起分享交流。

芯片揭秘主播 幻实（右）对话睿励科学仪器（上海）有限公司副总经理 王保全（左）

幻实（主播） 王总在这个行业从业多久了？

王宝全（嘉宾） 我从事半导体行业有20年左右了。

幻实（主播） 所以您正好见证了行业内的几个周期，您能先给大家介绍一下睿励是一家做什么的公司吗？

王宝全（嘉宾）睿励于2005年在上海成立了总部，有着很深厚的技术积累，同时也非常专注于研发、生产和销售具有自主知识产权的集成电路生产制造工艺装备产业中的工艺检测设备。目前，睿励在售的产品主要有三类，一类是膜厚的量测设备；第二类是缺陷的检测设备；第三类是OCD设备。

我们是国内首家半导体检测和量测设备的供应商。这些设备广泛地应用在集成电路、先进封装、功率器件、光通讯、LED等各行各业，整个设备的使用情况非常良好。

OCD（OpticalCritical Dimension）是现代电子制造技术中的重要测量工具，其原理基于光学反射现象，通过光学系统和数据处理系统实现对被测对象形貌的高精度测量。在进行 OCD测量时，需要对被测对象进行样品准备和操作环境的控制，以达到最佳测量结果。

幻实（主播） 您刚刚所提及的大量信息中，涵盖了三类产品的详细介绍，并强调贵司是首家推出这些产品的企业。无疑，开创先河所需的投入是巨大的。时至今日，国内市场琳琅满目，竞争激烈。那么，您认为究竟什么样的产品才更适应当前国内市场的生存环境呢？

王宝全（嘉宾） 从整体产品角度出发，应首先考虑适应国内供应需求。鉴于目前国内设备厂家的主要客户群体仍在国内，因此，国内厂家应以国内市场为主导，满足内部客户需求。

在市场竞争方面，国内设备企业面临着与国外对手的角逐。由于国内设备企业往往属于后发，若想在竞争中占据优势，除了需要在产品性能上加大投入外，还应在产品的后续服务及其他新产品的研发过程中发挥自身作用。国内设备企业需要采取严谨、稳重的态度，注重理性思考和官方表达，以赢得市场竞争。

半导体前道检测设备细分市场产品占比情况（图源：网络）

幻实（主播） 测膜厚的设备解决什么问题，具体的门槛体现在何处？

王宝全（嘉宾） 膜厚的测量在整个半导体的生产过程中会不断地接触到，因为半导体的核心问题之一就是光刻之后的刻蚀，不断地成膜，在这样一个过程中，对于膜的厚度的控制非常重要。

另外，在测量的过程中，我们无法采用直接接触的方式，而当我们遇到像刚才提到的膜的厚度很薄的情况时，就需要采用非接触测量。另外，从整个工艺控制的角度来看，我们需要测得非常准确，这样一来，对精度等方面都有很高的要求。因此，对于半导体膜厚设备的测量，应该说还是有一定的技术难度。

TFX4000OCD——光学关键尺寸量测（图源：睿励官网）

幻实（主播） 有多少个环节涉及到膜厚的测量呢？

王宝全（嘉宾） 膜厚的测量应用非常广泛，几乎在整个半导体工艺的过程中都需要用到。

幻实（主播） 每个环节的设备是否通用？

王宝全（嘉宾）是不同的，因为每个环节对于设备精度以及其他的一些性能要求，都有差异，从目前来讲，膜厚设备在国内的生产线中得到了普遍的应用，但在一些精度要求很高，或者是一些先进制程的部分环节中，国内的设备还需要继续发力来做到国产替代。

满足28纳米及以上的工艺制程要求？

揭秘OCD设备有何特征

幻实（主播） 感谢王总给我们科普了这么多膜厚量测的知识。今天您想在我们平台上介绍哪一款产品呢？

王宝全（嘉宾） 是一款来自睿励的的OCD设备，睿励的OCD的设备主要用于二维和三维的一些特征尺寸的量测和一些复杂轮廓的分析，它可以测量特征线宽和整个高度、深度、角度等。我们这款设备本身基于睿励比较成熟和先进的4000系列的膜厚测量平台，同时还配备了一个多轴的、高精度的运动控制系统以及睿励自主研发的一个算法。

TFX4000i——薄膜厚度测量设备（图源：睿励官网）

从这个角度来讲，它能够满足我们目前28纳米及以上的工艺制程的要求。实际上，睿励早在2013年就推出了这款设备，最近几年，我们对这款设备进行了升级和改造，并从算法上进一步优化，目前已经得到了多家客户的认证，整体的使用效果也非常不错。

全球量测及检测设备市场规模（图源：VLSI Research）

幻实（主播） 你们前后研发周期是多久？

王宝全（嘉宾） 我们从睿励成立开始，膜厚设备研发之后就开始做OCD的研发，前后持续了十几年。

幻实（主播） 这是日积月累得来的一个结果，所以，半导体行业要取得成就非常不容易。那么，您怎么看待你们现在所处赛道的发展现状？

王宝全（嘉宾） 目前，单纯从国产化率来看，我认为这个细分领域和工艺设备相比，还是稍逊一筹，其中的原因多种多样。

在先进制程这一块，我们和国外的竞争对手相比，还是存在较大的差距，甚至很多设备无法实现国产替代，仍然处于“卡脖子”的状态。国内目前新进入的企业有很多，但随之而来也会存在一些问题，比如同种类型的设备同时会有很多企业去做，而那些高难度的设备往往没有企业涉足，一定程度上存在着资源浪费等问题。但整体来讲，国内的检测设备行业目前处于一个非常好的时机。

2017-2021年中国前道测量设备市场规模变化情况（图源：网络）

幻实（主播）确实，我们会发现有些大型的企业想要进入半导体设备赛道，往往会优先选择一些比较简单的产品来做，这样一来，大家就会感觉这条赛道很拥挤。

王宝全（嘉宾） 是的，从整个市场的角度来看，大家都在做的设备，一方面，相应的市场份额会比较高；另一方面，去找人来做也会更容易；另外，从资本的角度出发，做的东西也能尽快产生效益，所以这个现象是多方面因素导致的。

幻实（主播） 没错。王总今天在我们节目上有没有什么想对外呼吁和发声的？

王宝全（嘉宾） 一方面，这几年对于设备企业来说是一个非常好的机遇期，所以，企业要更多地聚焦于创新，从这个角度上尽快形成自己在技术上的竞争优势，而不仅仅是低价竞争、内卷挖角；另一方面，我也特别希望国家能够加大对半导体检测设备的扶持力度，同时，关注市场的作用，能够用整体的规划思路去支持整个产业的发展。

得益于对先进制程和更高性能芯片的需求增加，芯片制程步骤不断增加，半导体量测设备市场保持着繁荣趋势。2016-2021年，全球量测及检测设备市场接近100亿美元，而中国以约30亿美元左右份额已成为全球最大市场。再看增速，五年以来中国以近30%的增速远超全球市场增速，中国半导体量测设备市场受到了行业密切的关注。

另一方面，精确测量薄膜厚度是确保制程质量的关键环节，这给国内厂商提出了更高的要求。光学干涉误差、分辨率不足、多层膜的复杂性以及成本问题，都是我国在追求更高工艺过程中需要面对的挑战。

在专利垄断横行的当下，科磊、应用材料及日立三家占据了全球70%以上的市场份额，相关设备国内市场国产化率不超过3.5%。探索新的光学技术和算法提高设备的性能和稳定性看起来是一条必由之路，也需要众多国产设备厂商沉下心来努力打磨！我们也希望看到，产业各方的跨界交流、跨学科的合作，综合利用物理、光学、电子等领域的知识，推动国产半导体OCD设备向先进制程中进一步迈进与应用。