量測(cè)設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)分析

量測(cè)設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)分析量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備行業(yè)：長(zhǎng)期高回報(bào)、空間機(jī)會(huì)足量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備作為晶圓制造工藝全過(guò)程的控制系統(tǒng)，此類設(shè)備不僅確保產(chǎn)品出貨的穩(wěn)定性和可預(yù)期性，同時(shí)有助于監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中各類生產(chǎn)設(shè)備（如光刻、刻蝕、沉積等）的參數(shù)性能，幫助工程師及時(shí)優(yōu)化調(diào)整，繼而提升整條生產(chǎn)線的運(yùn)行效率。此類設(shè)備是保證生產(chǎn)線迅速進(jìn)入量產(chǎn)階段同時(shí)確保產(chǎn)品良率的重要工具。鑒于國(guó)內(nèi)大力發(fā)展芯片制造產(chǎn)業(yè)，量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備行業(yè)同步迎來(lái)了發(fā)展窗口期?；仡橩LA46年發(fā)展歷程，內(nèi)生外延打造全球龍頭KLA成立于1976年，總部設(shè)在美國(guó)舊金山，公司主要提供先進(jìn)的過(guò)程控制裝備及使用過(guò)程解決方案的相關(guān)服務(wù)，旨在實(shí)現(xiàn)客戶的生產(chǎn)率目標(biāo)，包括良率管理及減少浪費(fèi)。KLA企業(yè)涵蓋四大業(yè)務(wù)部門：半導(dǎo)體過(guò)程控制部門、半導(dǎo)體工藝部門、PCB、顯示和元件檢測(cè)部門以及其他部門?？蛻糁饕瑏喼?、美國(guó)和歐洲領(lǐng)先的半導(dǎo)體、半導(dǎo)體相關(guān)和電子設(shè)備制造商，其產(chǎn)品銷往全球約20個(gè)國(guó)家和地區(qū)。截止2022年6月30日，公司共有約14000名員工，其中近半數(shù)從事研發(fā)及服務(wù)工作。經(jīng)過(guò)20年多年的發(fā)展，目前KLA已經(jīng)成為全球最具規(guī)模的量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)?？v觀KLA的發(fā)展歷程，并購(gòu)模式是其主要發(fā)展戰(zhàn)略。公司在1976年成立之際便敏銳識(shí)別芯片制造的檢測(cè)需求，當(dāng)時(shí)芯片制造普遍良率較低，在增加薄膜層數(shù)及種類后良率進(jìn)一步下降，缺陷檢測(cè)工作急需展開。KLA的第一個(gè)產(chǎn)品是一臺(tái)掩膜檢測(cè)設(shè)備，該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了機(jī)器檢測(cè)零的突破，減少檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)的同時(shí)提高覆蓋范圍，隨后公司深耕晶圓檢測(cè)設(shè)備開發(fā)，在穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)工藝后大舉展開并購(gòu)業(yè)務(wù)。在1997年公司與Tencor合并，Tencor主要從事薄膜量測(cè)設(shè)備開發(fā)工作，與KLA一樣致力于成品檢測(cè)領(lǐng)域，由于雙方的業(yè)務(wù)互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)明顯，與其競(jìng)爭(zhēng)不如利用并購(gòu)實(shí)現(xiàn)共贏，兩家業(yè)界翹楚的合并有助于進(jìn)一步完善KLA-Tencor（科天）前道制程工藝的全覆蓋，真正實(shí)現(xiàn)了1+1>2的效果。此后，公司開始了大舉收購(gòu)并進(jìn)一步掌握豐富的先進(jìn)技術(shù)。根據(jù)KLA官網(wǎng)并購(gòu)信息梳理，KLA共計(jì)完成并購(gòu)25次，這些并購(gòu)全部圍繞檢測(cè)、量測(cè)設(shè)備、相關(guān)零部件以及提供服務(wù)的軟件展開，公司通過(guò)多次并購(gòu)進(jìn)一步鞏固其壟斷地位。并購(gòu)戰(zhàn)略的實(shí)施有助于KLA的業(yè)務(wù)互補(bǔ)與技術(shù)升級(jí)，借此機(jī)會(huì)引入大量科研人才，為加深其研發(fā)厚度打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在產(chǎn)品端進(jìn)一步得到完善后，KLA真正構(gòu)建了以量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備為核心，良率服務(wù)為增值業(yè)務(wù)的完整結(jié)構(gòu)。2019年，KLA察覺到半導(dǎo)體過(guò)程控制裝備的業(yè)務(wù)發(fā)展已經(jīng)接近飽和，便收購(gòu)了以色列的光學(xué)檢測(cè)企業(yè)Orbotech，促使KLA繼續(xù)朝著泛半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的多元化道路繼續(xù)發(fā)展。目前公司在工藝控制領(lǐng)域的相關(guān)業(yè)務(wù)主要由過(guò)程控制部門主導(dǎo)。KLA的設(shè)備可為各類型的芯片提供質(zhì)量檢測(cè)，包括logic、DRAM、3DNAND、MEMS等。設(shè)備包括膜厚量測(cè)及形貌系統(tǒng)（SpectraFilm系列、Aleris系列、ATL系列等）、圖形晶圓缺陷檢測(cè)系統(tǒng)（29xx寬光譜等離子、Puma激光掃描、39xx系列超分辨率寬光譜等離子、Surfscan系列等）、套刻量測(cè)系統(tǒng)（Archer750、ATL100等）等，幾乎實(shí)現(xiàn)前道制程的控制全覆蓋。目前來(lái)看，全球量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備行業(yè)以美國(guó)、日本發(fā)展最為先進(jìn)，包括KLA、應(yīng)用材料、日立等。在各企業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)格局下，KLA以52%的市場(chǎng)占比穩(wěn)居第一，遠(yuǎn)超其他企業(yè)，部分細(xì)分領(lǐng)域（晶圓形貌檢測(cè)、無(wú)圖形晶圓檢測(cè)、有圖形晶圓檢測(cè)領(lǐng)域）甚至可實(shí)現(xiàn)壟斷。由此，我們可通過(guò)KLA的業(yè)績(jī)表現(xiàn)一定程度看出整個(gè)量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備行業(yè)的大致屬性。對(duì)比全球半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)先廠商，長(zhǎng)期來(lái)看KLA在整體股市表現(xiàn)相較于ASML與AMAT呈現(xiàn)更加穩(wěn)定增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)；從基本面角度出發(fā)，2010年-2022年，KLA總收入從18.21億美元增長(zhǎng)至92.11億美元，CAGR為14.47%；凈利潤(rùn)從2.12億美元增長(zhǎng)至33.22億美元，CAGR為25.76%；2010年-2021年，ASML收入從59.94億美元增長(zhǎng)至210.75億美元，CAGR為12.11%；凈利潤(rùn)從13.59億美元增長(zhǎng)至66.62億美元，CAGR為15.55%；2010年-2022年，AMAT收入從95.49億美元長(zhǎng)至257.85億美元，CAGR為8.63%；凈利潤(rùn)從9.38億美元增長(zhǎng)至65.25億美元，CAGR為17.54%。其中具體到各部門而言，過(guò)程控制業(yè)務(wù)對(duì)KLA總收入的貢獻(xiàn)自2019年以來(lái)持續(xù)位列四大部門之首，收入占比穩(wěn)定在公司總收入80%以上。無(wú)論是市場(chǎng)反應(yīng)還是財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，KLA對(duì)比同類半導(dǎo)體廠商都具有更明顯的成長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)及高回報(bào)趨勢(shì)。這一方面反映出近年來(lái)市場(chǎng)對(duì)于過(guò)程工藝控制設(shè)備及其相關(guān)服務(wù)的重視程度不斷提升，同時(shí)也體現(xiàn)出量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備本身的優(yōu)勢(shì)所在。從毛利率角度來(lái)看，KLA的毛利率一直大幅高于ASML、AMAT等企業(yè)，其凈利率也在近幾年與主營(yíng)光刻機(jī)業(yè)務(wù)的ASML持平?？梢娔壳熬A制造商對(duì)于量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備的需求旺盛，同時(shí)推斷此類設(shè)備的綜合盈利能力較高。KLA在全球設(shè)立了許多分公司及分支機(jī)構(gòu)從事銷售、營(yíng)銷及相關(guān)服務(wù)業(yè)務(wù)，公司不僅利用設(shè)備分析晶圓制造過(guò)程中的缺陷及計(jì)量問(wèn)題，同時(shí)可為客戶提供信息及服務(wù)，幫助客戶更好解讀數(shù)據(jù)并分析生產(chǎn)線及制造工藝中的問(wèn)題，這種良率管理的服務(wù)有助于進(jìn)一步幫助企業(yè)形成規(guī)模優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步構(gòu)建更高的生態(tài)壁壘，此類提供產(chǎn)品加服務(wù)的商業(yè)模式更是坡長(zhǎng)雪厚的優(yōu)勢(shì)賽道，有助于與客戶建立深入的長(zhǎng)期關(guān)系。這也為其他半導(dǎo)體設(shè)備廠商提供可借鑒思路，各企業(yè)不僅要在核心競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品的技術(shù)質(zhì)量上進(jìn)一步有所提升，同時(shí)需配備靈活的定制化服務(wù)，進(jìn)一步穩(wěn)定客戶群體，提升粘性。量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備行業(yè)空間廣闊，行業(yè)發(fā)展?jié)摿ψ愀鶕?jù)2021年ASMI對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備細(xì)分市場(chǎng)占有率分析，過(guò)程診斷設(shè)備（檢測(cè)/量測(cè)設(shè)備）市場(chǎng)占比11%，略少于刻蝕&清洗、薄膜沉積類設(shè)備的一半。在行業(yè)增長(zhǎng)與國(guó)產(chǎn)需求的雙重驅(qū)動(dòng)下，目前國(guó)內(nèi)該行業(yè)仍存在較大需求缺口，市場(chǎng)規(guī)模具備較大成長(zhǎng)空間。量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備貫穿晶圓制造全過(guò)程，國(guó)產(chǎn)需求迫在眉睫在集成電路芯片的制造過(guò)程中，幾乎每一環(huán)節(jié)都需要工藝檢測(cè)設(shè)備的加入。根據(jù)量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備的監(jiān)控內(nèi)容差異可將此類設(shè)備分為兩大類：Metrology測(cè)量關(guān)鍵參數(shù)：膜厚測(cè)量、套殼誤差測(cè)量、關(guān)鍵尺寸測(cè)量、晶圓形貌測(cè)量；Inspection檢測(cè)關(guān)鍵缺陷：無(wú)圖案檢測(cè)、有圖案檢測(cè)、缺陷復(fù)檢、光罩/掩模板檢測(cè)。從實(shí)現(xiàn)手段出發(fā)，可將工藝控制設(shè)備分為：光學(xué)、電子束、電性、X光等，其中光學(xué)相關(guān)的設(shè)備市場(chǎng)份額占比為75.2%。在集成電路芯片前道制造過(guò)程中，工藝檢測(cè)設(shè)備需要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中每一環(huán)節(jié)的產(chǎn)出品均進(jìn)行無(wú)損傷的定量測(cè)量及缺陷檢測(cè)工序，以確保圓片在進(jìn)入下一道工藝前的各項(xiàng)參數(shù)及性能可以達(dá)到相關(guān)指標(biāo)要求，對(duì)于后續(xù)可能出現(xiàn)缺陷的圓片進(jìn)行分類同時(shí)剔除不合格的產(chǎn)品，確保制造過(guò)程的穩(wěn)定性，有助于避免后續(xù)工藝的浪費(fèi)。膜厚及關(guān)鍵參數(shù)測(cè)量設(shè)備：晶圓片在制造過(guò)程中需要經(jīng)歷多次各種材料的薄膜沉積步驟，薄膜的厚度及均勻度會(huì)最終影響產(chǎn)品的性能，因此生產(chǎn)過(guò)程中需實(shí)時(shí)檢測(cè)薄膜的厚度及其重要參數(shù)指標(biāo)的情況，確保產(chǎn)品良率客觀。目前基于多界面光學(xué)干涉原理的光學(xué)薄膜測(cè)量設(shè)備是最為常用的設(shè)備，通過(guò)對(duì)薄膜實(shí)測(cè)光譜的回歸迭代最終得出薄膜厚度及光學(xué)常數(shù)。在實(shí)際操作過(guò)程中，對(duì)光譜的測(cè)量方式中最常用的是橢圓偏振技術(shù)，光源發(fā)出的光以一定角度入射圓片表面，最終接收端通過(guò)對(duì)反射光的分析得出最終結(jié)果，得益于較高的精確度與穩(wěn)定性，可適應(yīng)目前的復(fù)雜多層膜結(jié)構(gòu)及超薄膜結(jié)構(gòu)的測(cè)量。未來(lái)隨著芯片制程精度的提升，芯片上的可監(jiān)控范圍不斷縮小、薄膜種類進(jìn)一步增多，對(duì)光學(xué)薄膜測(cè)量設(shè)備的要求逐漸向靈敏度更高、測(cè)量穩(wěn)定性更好的方向發(fā)展。表面形貌測(cè)量設(shè)備：目前的形貌測(cè)量主要通過(guò)接觸式測(cè)量的方式對(duì)表面的圓片表面的形貌進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)儀器的探針在圓片表面劃過(guò)，形貌的數(shù)據(jù)信號(hào)便可傳遞到終端設(shè)備，當(dāng)遇到有起伏的表面時(shí)便可得到有起伏的信號(hào)輸出結(jié)果。但此類設(shè)備未來(lái)需考慮如何減少探針頭接觸圓片帶來(lái)的損傷問(wèn)題以及探針頭本身的損傷問(wèn)題，同時(shí)由于探針頭較為堅(jiān)硬的，對(duì)于一些軟質(zhì)表面存在無(wú)法測(cè)量的問(wèn)題。關(guān)鍵尺寸（CD）的測(cè)量設(shè)備：在集成電路芯片中，柵極的尺寸精確度尤為重要，在光刻和刻蝕工藝后要求柵極尺寸基本不發(fā)生變化，作為電路中最微小的結(jié)構(gòu)，柵極的細(xì)微變化會(huì)對(duì)整體性能產(chǎn)生巨大影響，此時(shí)便需要對(duì)關(guān)鍵尺寸進(jìn)行測(cè)量。該功能主要通過(guò)電子顯微鏡（CD-SEM）實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備可利用電子束移動(dòng)快速且精準(zhǔn)的識(shí)別圖形進(jìn)而完成線寬的測(cè)量。在未來(lái)，集成電路芯片的關(guān)鍵尺寸將越來(lái)越小、圖形也會(huì)逐漸趨向3D形態(tài)發(fā)展，量產(chǎn)后掃描速度要求更快，這些趨勢(shì)將給CD-SEM的升級(jí)提出的更多挑戰(zhàn)。套刻誤差測(cè)量設(shè)備：套刻誤差用來(lái)測(cè)量不同步驟形成電路圖形的平面距離并發(fā)現(xiàn)其差異，目前最常使用的套刻誤差測(cè)量系統(tǒng)是光學(xué)成像系統(tǒng)，其基本原理是利用光學(xué)顯微成像技術(shù)獲得目標(biāo)圖形的數(shù)字化圖像，進(jìn)而利用數(shù)字圖像處理算法得出每一層套刻目標(biāo)圖形的邊界位置，在得出中心位置后即可計(jì)算出圓片第n層與第n+1層圖形結(jié)構(gòu)中心的平面距離，即套刻誤差。由于套刻測(cè)量存在系列誤差，例如由測(cè)量系統(tǒng)引發(fā)的圖形位移、帶測(cè)圓片引發(fā)的圖形位移、總測(cè)量不確定度等，如何減少測(cè)量誤差成為了后續(xù)研究的關(guān)鍵問(wèn)題。具體應(yīng)用于前道芯片制造工藝中的缺陷檢測(cè)設(shè)備主要是對(duì)圓片表面的顆粒及殘留異物的檢查，以及工藝過(guò)程中圓片存在的缺陷檢查。包含無(wú)圖形的表面缺陷檢測(cè)及有圖形的表面缺陷檢測(cè)設(shè)備。無(wú)圖形表面缺陷檢測(cè)設(shè)備：無(wú)圖形缺陷檢測(cè)主要用于檢測(cè)制造過(guò)程中物料的品質(zhì)問(wèn)題、薄膜沉積與CMP的工藝控制以及晶圓背面污染情況等。該設(shè)備工作原理是，將激光光束照射到圓片表面，通過(guò)采集散射光或者反射光，再利用算法提取并比對(duì)表面是否存在缺陷問(wèn)題。目前為配合采取更高的靈敏度檢測(cè)，需要采用更短的光學(xué)波長(zhǎng)，目前研發(fā)多采用深紫外和紫外波段的激光器作為照明光源。未來(lái)可進(jìn)一步結(jié)合多光源照明與信息提取的算法優(yōu)化提升檢測(cè)速度與靈敏度，同時(shí)需優(yōu)化采集通道的分布及其孔徑大小，進(jìn)一步優(yōu)化采集信號(hào)。有圖形表明缺陷檢測(cè)設(shè)備：有圖形缺陷檢測(cè)是對(duì)刻蝕圖形直接進(jìn)行缺陷檢測(cè)的設(shè)備。當(dāng)前的有圖形檢測(cè)設(shè)備大致分為光學(xué)檢測(cè)和電子束檢測(cè)兩種主要技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備。其中光學(xué)檢測(cè)的主要原理是將激光光束照在圓片上，通過(guò)圓片的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全掃描，如果在掃描過(guò)程中遇到缺陷則會(huì)發(fā)出信號(hào)并最終記錄下缺陷位置，利用算法進(jìn)一步對(duì)缺陷進(jìn)行分析及解構(gòu)；電子束缺陷檢測(cè)則是利用聚焦電子束對(duì)圓片表面進(jìn)行掃描，通過(guò)接受反射的二次電子進(jìn)而將其轉(zhuǎn)換為圖像，通過(guò)比對(duì)得出刻蝕或者曝光工藝后的缺陷問(wèn)題。電子束設(shè)備相較于光學(xué)設(shè)備而言具有更高的分辨度，可以識(shí)別出更加微小的缺陷，但掃描速度更慢，整體二者各有優(yōu)劣。未來(lái)，如何進(jìn)一步提升電子束掃描的速度是重要的研究課題，目前大致方向包括提升電子束的電流密度以及實(shí)現(xiàn)電子束掃描和圖像采集并行運(yùn)行。各類檢測(cè)/量測(cè)設(shè)備技術(shù)同源性、通用性強(qiáng)，龍頭值得長(zhǎng)期看好應(yīng)用光學(xué)檢測(cè)技術(shù)的設(shè)備占比具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，為75.2%。光學(xué)設(shè)備依靠光學(xué)原理，通過(guò)對(duì)晶圓表面的非接觸式的搜索最大程度降低對(duì)晶圓片的破壞，并利用得到的光信號(hào)進(jìn)行處理分析，由于光學(xué)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓快速、批量的檢測(cè)，得以滿足晶圓廠商對(duì)于量產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)要求，目前應(yīng)用范圍十分廣泛。在量測(cè)領(lǐng)域包括關(guān)鍵尺寸量測(cè)設(shè)備（CD）、晶圓介質(zhì)薄膜量測(cè)設(shè)備、套刻精度量測(cè)設(shè)備、三維形貌量測(cè)設(shè)備等；在缺陷檢測(cè)領(lǐng)域主要包括納米圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備、無(wú)圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備、掩膜板缺陷檢測(cè)設(shè)備等。根據(jù)VLSIResearch和QYResearch的報(bào)告，2020年全球半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)中，應(yīng)用光學(xué)檢測(cè)技術(shù)、電子束檢測(cè)技術(shù)及X光量測(cè)技術(shù)的設(shè)備市場(chǎng)份額占比分別為75.2%、18.7%及2.2%。光學(xué)量測(cè)設(shè)備整體技術(shù)同源性較強(qiáng)，其中光學(xué)膜厚量測(cè)設(shè)備、非成像關(guān)鍵尺寸量測(cè)設(shè)備（OCD）通?；跈E圓偏振技術(shù)。過(guò)去的橢圓偏振儀普遍采用瓊斯矩陣，該方法可利用偏振分析器測(cè)量偏振態(tài)，但瓊斯矩陣測(cè)量一次僅可得到4個(gè)變量值，測(cè)量面較窄，也就導(dǎo)致適用材料種類較少；同時(shí)當(dāng)光學(xué)元件或樣品具有去偏振效應(yīng)的時(shí)候，瓊斯矩陣無(wú)法準(zhǔn)確表達(dá)這種去偏振效應(yīng)，為了能對(duì)具有去偏振效應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，便升級(jí)引入了斯托克斯矢量來(lái)對(duì)光進(jìn)行描述。而最新的橢偏儀常采用穆勒矩陣的方式接受信息，該方法則基于斯托克斯偏振理論，可利用矩陣描述器件的偏振特性及偏振光的傳輸，進(jìn)而推導(dǎo)出期間的偏振相關(guān)損耗。穆勒矩陣橢偏儀是一種利用測(cè)量參數(shù)的關(guān)聯(lián)性而集成數(shù)據(jù)處理方式，一次測(cè)量可以獲得16個(gè)參數(shù)值，所以測(cè)量面更寬，可適用于各類各向同性/各向異性微納薄膜、納米光柵結(jié)構(gòu)等測(cè)量對(duì)象的幾何厚度、幾何關(guān)鍵尺寸等形貌信息以及材料光學(xué)特性的信息提取。光源、橢偏儀、光學(xué)系統(tǒng)是光學(xué)量測(cè)儀器的主體組成部分，其質(zhì)量好壞可直接影響設(shè)備的性能。從光源的角度來(lái)看，光強(qiáng)的穩(wěn)定性可影響設(shè)備可用性、壽命等指標(biāo)，光源中所配置的稀有氣體并不是越純?cè)胶?；橢偏儀以及光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也會(huì)對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性、性能產(chǎn)生影響。光學(xué)檢測(cè)設(shè)備能夠在前段（FEOL）和后段（BEOL）工藝階段發(fā)現(xiàn)良率缺陷，并且為光刻圖案提供關(guān)鍵的工藝認(rèn)證和系統(tǒng)性缺陷識(shí)別。目前光學(xué)檢測(cè)設(shè)備主要分為明場(chǎng)檢測(cè)及暗場(chǎng)檢測(cè)兩大類，整體來(lái)看二者的技術(shù)較為相似，明場(chǎng)是指照明光角度與采集光角度完全或部分相同，最終成像是通過(guò)反射光形成；而暗場(chǎng)是指照明光角度與采集光角度完全不同，最終的成像是通過(guò)被圖形表面的結(jié)構(gòu)散射得到。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前二者的差別更多體現(xiàn)在照明光路與采集光路的物理空間是否分離上。明場(chǎng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備的發(fā)展進(jìn)一步追求更亮的光學(xué)照明、更大的數(shù)值孔徑、更大的成像視野等，使用光源包括氙燈、汞放電燈、激光持續(xù)放電燈。在針對(duì)不同類型圓片進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，明場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備可利用不同的配置特征進(jìn)行多種組合，當(dāng)前設(shè)備已經(jīng)可實(shí)現(xiàn)萬(wàn)種配置。暗場(chǎng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備由于光路分離，在照明光上也有更多類型的選擇，包括激光光源、環(huán)形光、光纖照明等，整體暗場(chǎng)檢測(cè)追求更高的成像分辨率、檢測(cè)掃描速度以及更高效的噪聲控制。暗場(chǎng)光學(xué)檢測(cè)對(duì)于具有周期排列特性的圖形表面檢測(cè)效果更佳，由于周期性特質(zhì)在暗場(chǎng)中可通過(guò)散射將激光打到若干確定的空間立體角，進(jìn)而放置和衍射角度對(duì)應(yīng)的矩形或者圓形光闌，便可實(shí)現(xiàn)有效遮擋從而最大程度壓縮圖像的背景噪聲，得到更好的缺陷信號(hào)的信噪比。目前國(guó)內(nèi)量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)針對(duì)不同技術(shù)的設(shè)備突破有所差異，但整體而言精測(cè)電子、中科飛測(cè)、上海睿勵(lì)等龍頭企業(yè)在光學(xué)設(shè)備上優(yōu)勢(shì)更加明顯。在光學(xué)量測(cè)設(shè)備方面，上海精測(cè)以橢圓偏振技術(shù)為核心開發(fā)了適用于半導(dǎo)體工業(yè)應(yīng)用的膜厚測(cè)量及光學(xué)關(guān)鍵尺寸量測(cè)系統(tǒng)的系列產(chǎn)品；光源方面以武漢頤光為代表，在與華中科技大學(xué)等國(guó)內(nèi)頂尖高校合作開發(fā)后研制出各類橢偏儀，并廣泛應(yīng)用于量測(cè)設(shè)備中。睿勵(lì)光學(xué)薄膜測(cè)量設(shè)備TFX1000銷售到150mm集成電路生產(chǎn)線并投入生產(chǎn)；2011年，睿勵(lì)推出自主研發(fā)的適用于65nm和45nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)的300mm硅片全自動(dòng)精密薄膜和線寬測(cè)量系統(tǒng)（TFX3000）；2013年，睿勵(lì)適用于28nm要求的光學(xué)測(cè)量設(shè)備開始在12寸生產(chǎn)線銷售。中科飛測(cè)一直立足于高尖端光學(xué)檢測(cè)設(shè)備的研發(fā)工作，在光源方面同樣具備技術(shù)優(yōu)勢(shì)，企業(yè)聚集了大批具有光學(xué)和算法經(jīng)驗(yàn)的工程師及專家。在光學(xué)檢測(cè)開發(fā)方面，目前國(guó)內(nèi)中科飛測(cè)、上海睿勵(lì)等公司在明/暗場(chǎng)光學(xué)缺陷檢測(cè)方面均有設(shè)備批量出貨；針對(duì)28nm的納米圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備均處于研發(fā)狀態(tài)，中科飛測(cè)、上海精積微（精測(cè)電子孫公司）目前已公布了相應(yīng)的研發(fā)計(jì)劃，相應(yīng)產(chǎn)品研發(fā)成功后在擴(kuò)充公司產(chǎn)品線同時(shí)將進(jìn)一步完善國(guó)內(nèi)檢測(cè)設(shè)備供應(yīng)布局。電子束相關(guān)設(shè)備在量測(cè)方面主要應(yīng)用在關(guān)鍵尺寸量測(cè)，在檢測(cè)領(lǐng)域則用于電子束缺陷檢測(cè)、電子束缺陷復(fù)查。對(duì)柵極關(guān)鍵尺寸的把握可使用光學(xué)與電子束兩種技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，但二者的功能有著較為明顯的差異，基于衍射光學(xué)的關(guān)鍵尺寸（OCD）測(cè)量設(shè)備可以一次性獲得諸多工藝尺寸參數(shù)，便利性較強(qiáng)，但存在一定的測(cè)量誤差；而電子束關(guān)鍵尺寸量測(cè)設(shè)備利用掃描電子顯微鏡（CD-SEM）有助于進(jìn)一步提升測(cè)量精度，但CD-SEM的測(cè)量速度較慢且不利于集成，因此更多時(shí)候作為關(guān)鍵的輔助性設(shè)備進(jìn)行使用。在檢測(cè)方面主要包括兩種類型：電子束缺陷檢測(cè)設(shè)備及電子束缺陷復(fù)查設(shè)備，二者關(guān)系密切，在檢測(cè)流程中分步使用。電子束缺陷檢測(cè)設(shè)備主要配合集成電路先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)工藝使用，與明/暗場(chǎng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備相比對(duì)于圖形的物理缺陷（顆粒、突起、橋接、空穴）等有更高的分辨率，對(duì)于電壓襯度、開路、短路、電阻過(guò)大等缺陷也會(huì)有更高的識(shí)別度，但因?yàn)槠鋻呙璺绞綖橹瘘c(diǎn)掃描，整體進(jìn)度過(guò)慢，難以滿足廠商對(duì)生產(chǎn)吞吐量的需求，因而無(wú)法全面鋪開使用。目前國(guó)內(nèi)的主要設(shè)備是東方晶源生產(chǎn)的EBI系列，該產(chǎn)品經(jīng)過(guò)多次升級(jí)優(yōu)化目前已達(dá)到較為成熟的水平。電子束缺陷復(fù)查設(shè)備同樣是一種掃描電子顯微鏡，可通過(guò)高倍率觀察缺陷的形貌特征、尺寸、缺陷所在位置的背景環(huán)境并進(jìn)行分析，從而判斷缺陷產(chǎn)生的原因和對(duì)應(yīng)的工藝步驟，并對(duì)此進(jìn)行針對(duì)性的缺陷改善。國(guó)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)是精測(cè)電子，其生產(chǎn)的Review-SEM系列產(chǎn)品對(duì)光學(xué)檢測(cè)結(jié)果具有較高分辨率的復(fù)查、分析、分類功能，目前已交付中芯國(guó)際。突破封鎖形勢(shì)嚴(yán)峻，量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化成為必經(jīng)之路國(guó)內(nèi)目前正在大力推進(jìn)芯片制造產(chǎn)能的進(jìn)一步擴(kuò)張，極力提升芯片國(guó)產(chǎn)化率，鑒于量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備對(duì)于提升良率的重要意義，整體晶圓廠產(chǎn)線的國(guó)產(chǎn)化會(huì)大幅提升國(guó)內(nèi)對(duì)于量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備的需要。當(dāng)晶圓廠在開辟新產(chǎn)線時(shí)，生產(chǎn)類設(shè)備在剛剛進(jìn)廠時(shí)，其參數(shù)往往無(wú)法滿足產(chǎn)線的需求，因?yàn)楫a(chǎn)線的每一道工藝都有其特殊需要，此時(shí)量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備的介入有助于完善生產(chǎn)類設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，使得產(chǎn)線迅速匹配相應(yīng)需要并快速實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。當(dāng)前的芯片國(guó)產(chǎn)化仍基于成熟工藝開展，而在先進(jìn)工藝階段推進(jìn)緩慢，對(duì)于高端芯片的制造仍存在許多需要攻克的問(wèn)題。14nm及以下的先進(jìn)生產(chǎn)線研發(fā)、舊產(chǎn)線引入新設(shè)備時(shí)，均需要量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行過(guò)程工藝控制，來(lái)提升產(chǎn)品良率，同時(shí)進(jìn)一步提高生產(chǎn)設(shè)備的匹配程度。隨著近年來(lái)各晶圓廠工藝、產(chǎn)能的不斷迭代，檢測(cè)/量測(cè)設(shè)備市場(chǎng)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。但目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備的生產(chǎn)廠家無(wú)法實(shí)現(xiàn)過(guò)程工藝的全覆蓋，各企業(yè)覆蓋范圍存在一定差異。根據(jù)企業(yè)布局，國(guó)內(nèi)廠商在納米圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模最大，可達(dá)18.9億美元，目前精測(cè)電子已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，同時(shí)中科飛測(cè)也在研發(fā)階段；關(guān)鍵尺寸量測(cè)設(shè)備僅精測(cè)電子一家可投入使用，目前設(shè)備市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)7.8億美元；套刻精度量測(cè)設(shè)備僅中科飛測(cè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證階段；晶圓介質(zhì)薄膜量測(cè)設(shè)備方面，雖然精測(cè)電子、中科飛測(cè)、上海睿勵(lì)均實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但整體市場(chǎng)放量不足，僅有2.3億美元的市場(chǎng)規(guī)模。整個(gè)過(guò)程控制設(shè)備領(lǐng)域仍呈現(xiàn)高度依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀。目前國(guó)內(nèi)晶圓廠主要依賴進(jìn)口KLA相關(guān)量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備完成良率的提升，可以說(shuō)KLA在中國(guó)的客戶幾乎包含了所有晶圓廠。不論是本土的中芯國(guó)際、華虹宏利，抑或是合資企業(yè)如三星、Intel等。伴隨著國(guó)內(nèi)強(qiáng)大需求，中國(guó)市場(chǎng)也成為KLA最大的海外市場(chǎng)，從財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)來(lái)看，KLA在大陸的營(yíng)收自2017年以來(lái)呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。國(guó)內(nèi)量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備企業(yè)同步發(fā)力，國(guó)產(chǎn)化替代踏上征程目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)在量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域的代表企業(yè)有精測(cè)電子、中科飛測(cè)、賽騰股份等。各企業(yè)的產(chǎn)品側(cè)重整體差異較大，其中精測(cè)電子已在膜厚設(shè)備獲得重復(fù)訂單；中科飛測(cè)主要布局無(wú)圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備、圖形晶圓缺陷檢測(cè)設(shè)備以及三維形貌量測(cè)設(shè)備等；賽騰股份深耕晶圓檢測(cè)裝備領(lǐng)域，公司擁有SUMCO、三星、協(xié)鑫、奕斯偉、中環(huán)半導(dǎo)體、金瑞泓等優(yōu)質(zhì)客戶。精測(cè)電子：基本實(shí)現(xiàn)量測(cè)設(shè)備全面布局，深耕技術(shù)自研精測(cè)電子于2006年成立于武漢，經(jīng)過(guò)一系列拓展目前已經(jīng)發(fā)展成為集半導(dǎo)體、面板、新能源一體的高新技術(shù)企業(yè)。受面板投資周期性影響，公司在2018年大力拓展業(yè)務(wù)，以子公司上海精測(cè)為切入點(diǎn)進(jìn)軍半導(dǎo)體市場(chǎng)，目前已成為前道過(guò)程工藝控制的國(guó)內(nèi)領(lǐng)軍企業(yè)。在具體業(yè)務(wù)方面，公司在技術(shù)及功能層面基本實(shí)現(xiàn)前道制程的量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備全覆蓋。其中代表產(chǎn)品包括上海精測(cè)的膜厚量測(cè)設(shè)備、OCD關(guān)鍵尺寸量測(cè)設(shè)備、電子束缺陷復(fù)查設(shè)備；精積微的光學(xué)缺陷檢測(cè)設(shè)備等。公司深耕半導(dǎo)體板塊的技術(shù)研發(fā)。自2018年上海精測(cè)成立以來(lái)，公司研發(fā)費(fèi)用逐年增加，高薪引進(jìn)大批技術(shù)人員，其中不乏碩士、博士。由于上海精測(cè)的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)基本是從0開始，前期高強(qiáng)度的研發(fā)投入也在一定程度影響了精測(cè)電子的整體業(yè)績(jī)，該公司目前凈利潤(rùn)依舊為負(fù)值，但整體呈上漲趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)前期的研發(fā)投入，精測(cè)近幾年在業(yè)務(wù)層面實(shí)現(xiàn)突破，不僅實(shí)現(xiàn)了核心零部件的深度自研，同時(shí)在系列產(chǎn)品上得到實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，上海精測(cè)已成為國(guó)內(nèi)覆蓋面較廣、進(jìn)度領(lǐng)先的半導(dǎo)體量測(cè)/檢測(cè)設(shè)備供應(yīng)商。具體而言，公司目前在電子束設(shè)備上