2022/7
Overlay设备介绍
1.1
设备介绍
应用于前道制程和先进封装的质量控制根据工艺可细分为检测（Inspection）和量测（Metrology）两大环节。检测指在晶圆表面上或电路结构中，检测其是否出现异质情况，如颗粒污染、表面划伤、开短路等对芯片工艺性能具有不良影响的特征性结构缺陷；量测指对被观测的晶圆电路上的结构尺寸和材料特性做出的量化描述，如薄膜厚度、关键尺寸、刻蚀深度、表面形貌等物理性参数的量测。
芯片工艺中overlay的意思：套刻精度(OverlayAccuracy)。它的基本含义是指前后两道光刻工序之间彼此图形的对准精度(3σ),如果对准的偏差过大,就会直接影响产品的良率。
套刻精度测量通过对晶圆表面特征图案的高分辨率成像和细微差别的分析，用于电路制作中不同层之间图案对图案对齐的误差测量，并将数据反馈给光刻机，帮助光刻机优化不同层之间的光刻图案对齐误差，从而避免工艺中可能出现的问题。
现有套刻精度量测方法主要分为基于图像套刻(imagebasedoverlay，ibo)方法和基于衍射套刻(diffractionbasedoverlay，dbo)方法。ibo和dbo对套刻精度的测量都是间接测量。现有方法中，为了表征ibo和dbo量测套刻精度的准确性，需要采用直接测量套刻精度的方法来实现，现有方法主要是采用特征尺寸测量用扫描电子显微镜(cdsem)套刻(ovl)标识(mark)即cdsemovlmark。
cdsemovlmark包括了由前层标识101组成的阵列和由当前层标识102组成的阵列。现有方法中，在当前层标识102的光刻工艺完成后，还需进行刻蚀工艺将前层标识101裸露出来才能进行前后层偏移量的直接量测，根据采用cdsemovlmark进行直接测量得到套刻精度的测量结构来与ibo和dbo的套刻精度量测结果进行对比，从而实现对ibo和dbo的套刻精度量测结果的准确性进行表征。
1.1
使用cdsemovlmark的弊端
1.不能对所有工艺层(layer)通用，需要根据不同layer工艺属性进行特殊设计
2.不能在光刻当站进行量测，需要经过刻蚀工艺将前层露出来才可以进行量测，与此同时引入了刻蚀工艺对量测结果的影响
3.cdsem量测速度较慢，不利于大规模收集整片晶圆的数据
Overlay设备市场分析
2.1
设备市场分析
根据VSLIResearch的统计，2020年半导体检测和量测设备市场上，检测设备占比为62.6%，包括无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、掩膜检测设备等；量测设备占比为33.5%，包括三维形貌量测设备、薄膜膜厚量测设备、套刻精度量测设备、关键尺寸量测设备、掩膜量测设备等。
竞对关系
目前，全球半导体量测设备市也呈现国外设备企业垄断的格局，全球范围内主要检测和量测设备企业包括科磊半导体、应用材料、日立等。科磊半导体一家独大，根据VSLIResearch的统计，其在检测与量测设备的合计市场份额占比为50.8%cdsem是什么设备，全球前五大公司合计市场份额占比超过了均来自美国和日本，市场集中度较高。在套刻对准量测设备市场中，美国KLA和韩国AUROS目前市占率较大。
3.1
1.国际竞对：KLA
2020年3月，KLA公司宣布推出Archer™750基于成像技术的套刻量测系统和SpectraShape™11k光学临界尺寸（“CD”）量测系统，它们的主要应用是集成电路（“IC”或“芯片”）制造。在构建芯片中的每一层时，Archer750有助于验证特征图案是否与前层对应结构图形对准，而SpectraShape11k则帮助监控三维结构的形状，例如晶体管和存储单元，确保它们符合规格要求。通过识别图案对准或特征形状的细微变化，这些新的量测系统可帮助IC制造商严格控制所需的复杂制程，将高性能存储器和逻辑芯片推向市场，并应用在5G，AI，数据中心和边缘计算等领域。
在制程存在变化的情况下，Archer750套刻量测系统可以提供准确可靠的套刻误差测量结果，同时可以实现的产能也是仅在基于散射测量的套刻系统上才能看到的水平。这一突破性的系统可在各个层之间提供准确，快速的反馈，从而帮助光刻机在线识别制程偏差并改善整体图案完整性，从而更快地提高良率，更稳定地生产高级逻辑，DRAM和3DNAND器件。
SpectraShape11kCD和尺寸形状量测系统是将灵敏度和生产率进行了前所未有的结合，可容纳以前无法涉及材料、结构和芯片形状。SpectraShape11k具有以高精度和高速度测量高级逻辑、DRAM和3DNAND器件功能的能力，可快速识别制程问题并在生产过程中进行严格的制程监控。
3.1
2.国际竞对：韩国AUROS
2021年，韩国AurosTechnology公司开发了一种8英寸的晶圆套刻对准测量设备，为韩国公司首创。套刻对准测量设备用于检查晶圆顶层和底层的电路图形是否正确对齐。
3.2
1.国内竞对：中科飞测
根据中科飞测招股说明书，其量测产品如下图：
已有产品中不包括overlay设备，但不排除其正在研发的可能性。
3.2
2.精测电子
[补充精测电子]：
公司主要从事显示、半导体及新能源检测系统的研发、生产与销售。公司目前在显示领域的主营产品涵盖LCD、OLED、Mini/Micro-LED等各类显示器件的检测设备，包括信号检测系统、OLED调测系统、AOI光学检测系统和平板显示自动化设备等；在半导体领域的主营产品分为前道和后道测试设备，包括膜厚量测系统、光学关键尺寸量测系统、电子束缺陷检测系统和自动检测设备（ATE）等；在新能源领域的主要产品为锂电池生产及检测设备cdsem是什么设备，主要用于锂电池电芯装配和检测环节等，包括锂电池化成分容系统、切叠一体机、锂电池视觉检测系统和BMS检测系统等。
公司的AOI光学检测系统通过单个或多个高清CCD摄像头自动扫描被测品采集图像，运用系统软件进行图形采集识别等处理，自动检查并显示出被测品缺陷，并修复Mura类缺陷。可针对模组、面板、背光、OLED显示屏的光学、图像、外观等进行多功能自动检测，适用于被测品的产线测试需求，多用于平板显示检测。主要产品为2.5DCG素玻璃外观检测系统、中大尺寸OCAPI检测系统、LCD在线AOI检测系统、大尺寸LCDDemura设备、宏观检查机、微观检查机等。
公司在以μ-LED为基础的半导体显示领域，通过不断加大研发投入，开拓创新，在微显示领域不断扩大领先优势。在Micro-LED微显示领域，根据公司特有的ATE、AOI整合的技术进行晶圆段微显示单元的AOI检测，另外在模组段能实现Demura、Gamma、API和AVI多合一的整合检测，在半成品和成品之后（AR/VR阶段），可以对近眼显示实现色彩和视角的检测。
公司现有的半导体检测设备主要分为前道和后道测试设备。公司前道检测主要用于晶圆加工环节，目的是检查每一步制造工艺后晶圆产品的加工参数是否达到设计的要求或者存在影响良率的缺陷，偏向于物理性的检测；后道测试设备主要是用在晶圆加工之后、封装测试环节内，目的是检查芯片的性能是否符合要求，偏向于电性能的检测。
目前公司已形成在半导体检测前道、后道全领域的布局，公司子公司武汉精鸿主要聚焦自动检测设备（ATE）领域（主要产品是存储芯片测试设备），目前已实现关键核心产品技术转移、国产化研发、制造、核心零部件国产化，老化（Burn-In）产品线在国内一线客户实现批量重复订单，CP（ChipProbe，晶片探测）、FT（FinalTest，最终测试，即出厂测试）产品目前已取得相应订单。公司子公司上海精测主要聚焦半导体前道检测设备领域，致力于半导体前道量测检测设备的研发及生产。上海精测膜厚产品（含独立式膜厚设备）、电子束量测设备已取得国内一线客户的批量订单；明场光学缺陷检测设备已取得突破性订单；OCD设备也获得国内一线客户验证通过，半导体硅片应力测量设备等其余储备的产品目前正处于研发、认证以及拓展的过程中。2021年公司在整个半导体板块实现销售收入13,617.16万元，较上年同比增长110.54%。
精测电子的产品之一ArrayAOI设备主要用于TFT（玻璃基板技术）和TPOT（用于OLED制造的一种技术）产品的自动缺陷检测，是公司完全底层开发的产品，具有完全的自主知识产权。该设备能对1850mm*1500mm的玻璃面板进行检测，整个设备由高精度自动光学检查机构构成，实现TFT&TPOT工艺过程的监控。
3.2
3.上海睿励
上海睿励的主要产品分为三类：光学薄膜测量设备；光学关键尺寸测量设备、缺陷检测设备。
TFX3000P是睿励应用于12英寸大规模集成电路前端上的薄膜厚度测量设备，具有高精度、高产能、高性价比的特点，设备稳定可靠，性能与国外同类设备相当，甚至部分领先。
TFX3000OCD是睿励科学仪器（上海）有限公司自主创新开发，具有自主知识产权的集成电路生产线300mm硅片全自动光学关键尺寸（OCD）和形貌测量系统。其在TFX3000系统基础上集成光学关键尺寸测量模块，除具有300mm全自动光学膜厚测量能力外，还可以进行显影后检查（ADI）、刻蚀后检查（AEI）等多种工艺段的二维或三维样品的线宽、侧壁角度（SWA）、高度/深度等关键尺寸（CD）特征或整体形貌测量。可测量二维多晶硅栅极刻蚀（PO）、隔离槽（STI）、隔离层（Spacer）、双重曝光（DoublePatterning）或三维连接孔（VIA）、鳍式场效应晶体管（FinFET）、闪存（NAND）等多种样品。具有高速、准确和非破坏性等特点。
FSD100e是睿励微电子设备(上海)有限公司专为LED市场开发生产的自动光学检测设备（AOI），适用于蓝宝石衬底、图形衬底、外延片和芯片等各种工艺。该系统具有高分辨率、高速、高性价比的特点，并能根据检测结果进行自动分拣。既能为LED生产厂商提高生产效率，又可为进行全面良率管理提供数据。
3.2
4.御微半导体
御微半导体是一家面向集成电路制造、先进封装、化合物半导体、新型显示等领域的半导体设备商。公司聚焦于集成电路光学量检测系统设计与系统集成，围绕集成电路装备自主化，已经形成了掩模版检测、晶圆检测、泛半导体检测、晶圆测量等四大领域6大类量检测产品。
公司推出的全国首台集成电路掩模缺陷检测产品，其关键性能已经达到国际领先水平，获得了全球半导体协会SEMIS2认证，通过全球第一大集成电路制造商认可，并获得重复订单。
公司核心团队均来自国内半导体行业顶尖院所及企业，掌握整套尖端光学设备设计、集成及成像等核心技术，团队曾历时十余载，亲历推动国内中顶级难度的复杂大型装备研发，填补国内空白。目前公司已组建研发、测试、生产、营销、售后等完整体系的人才团队，其中研发人员占比70%以上。
晶圆生产套刻对准测量设备：
高灵敏度：采用高NA，低像差的高性能成像系统
工艺适应性：宽光谱光源且可加偏振，对FinFET制程具有良好的工艺适应性
极佳CoO：超精高速运动平台配合高性能量测算法
用户友好：自动量测模式选择，自动处方生成，节约处方生成时间
工厂自动化：支持SECS/GEMSEMI标准，全面满足工厂自动化需求
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