复享光学:用光谱技术来打开芯片微纳结构的大门

作者: 李延

(集微网报道)芯片制造过程是一个漫长的链条,很多重要工艺环节都需要精密的检测手段发现缺陷,确保良率从而降低生产成本、提高控制工艺。现在,就有一家国内企业正将自己在微纳光谱分析上长达10年的积累带入半导体行业。这就是诞生于高校实验室的复享光学。复享以光子学的物理模型为基础,结合神经网络分析的光谱智能技术,创新性地打造包括频率、动量、位置、偏振、相位等全面而智能的光谱技术,提供检测系统的核心零部件和解决方案,为半导体检测注入了一股新鲜的活力。

中芯国际资深副总裁、中芯北方总经理张昕(右二)参观复享展台

用光谱来解决微纳结构的挑战

 “以前我们常常对微纳结构进行光谱表征,后来发现将光谱表征反过来推演微纳结构上,就能解决半导体行业一些‘卡脖子’的问题。”复享光学首席发展官章炜毅谈到他们是如何敲开了半导体行业的大门,“我们发现自己在科研行业的积累能很好的应用在微纳相关的半导体量测当中,所以就顺理成章地进入这个行业。”

芯片生产有很多复杂的工序,在光刻、镀膜、刻蚀、CMP、量测等生产环节中都需要对薄膜厚度、反射率、关键尺寸进行检测,这是复享光学的产品发挥作用的地方。

作为一种重要手段,光学检测其实已经融入到半导体生产的检测过程中,比如用光学显微镜检测晶圆表面缺陷,还有在产线监控中使用的视觉成像系统。不过,随着工艺的进展,芯片的微纳结构越来越小,传统的视觉成像检测就显得有些无能为力,“以量测为例,当制程小于光波长后,由于衍射极限的原因,再也无法通过视觉观察晶圆上的图案。这个时候,唯一的在线方法就是通过光谱进行测量。”章炜毅表示。光谱检测技术是利用器件色散把光的能量按照波长进行一维展开的测量技术,如果再配以强大的AI技术,就可以应对器件工艺不断缩小所带来的挑战。

从科研领域起家的复享光学专注于光谱技术研究多年,对这个领域有一些很独到的见解。“光谱里面蕴藏丰富的信息,比如说相位、偏振、时序信息等,以前这些都很容易被忽略,一般的检测也不需要,复享在这一块有深入的研究积累,我们认为在微纳结构里有很多信息可以通过多层次信息被表征出来的。”

以光谱技术为基础,复享光学发展了其另外两项技术:角分辨技术和共焦技术。按照章炜毅的解读,基于显微镜发展起来的共焦技术实现了对空间的分辨,角分辨技术则实现了对动量的分辨。

围绕这三大核心技术,复享发展出两大类产品:光源模块和光谱系统。两类产品灵活搭配,不但可以用在传统芯片的检测中,还可以用于新兴的光电子芯片检测中。

应对“卡脖子”问题

让复享光学进入半导体领域的一个重要原因就是解决半导体供应链被“卡脖子”的问题。

 “大家发现制程工艺上很多设备的核心部件,都需要国产化,所以说卡在脖子就被卡在了核心零部件上。”章炜毅说。

所以,复享光学有一个明确的定位,做一个半导体设备的核心零部件供应商,“整个半导体产业链已经非常成熟,我们不会直接服务于Fab,主要是服务于Fab的核心装备厂家,通过提供一些关键模组和技术来帮他们解决问题。”

复享光学就是要用光谱模组技术解决产业中的一些痛点问题。章炜毅表示:“我们会基于客户的需求,结合自己的产品理念,用模块化的产品帮助客户实现系统设计,赋予他们更大的自由度去发挥想象力。”

据他介绍,半导体设备厂商在设计系统的时候,会面临量测算法,光路搭建等问题,复享就可以去帮助他们做一些定制化的设备或者定制化的服务。“我们的优势在于具有一个光机电软的核心团队,能够满足客户的一些没有被国外大厂所能满足的本土化需求,并能提供定制化的产品。”

正是凭借过硬的技术实力和灵活的商业模式,复享光学的产品已经在一年不到的时间内就进入到客户设备验证测试。章炜毅认为这既高兴又痛苦,“同行都认为复享进步很快,但对我们来讲却很煎熬,因为这对我们团队能力,研发流程和管理体系等都提出了很高的要求。”

复享光学过去一直处在科研市场,现在转进到工业市场,就是希望企业能更上一个台阶。“我们不光要满足于科研客户的需要,还想把产品用到工业中,因为工业应用对产品的稳定性、一致性要求很高,对于整个生产体系会有一个巨大的提升,这也是我们要进入这个市场希望实现的一个目标。”

章炜毅强调:“这也是得益于时代的机遇,当然我们也不能违背客观的科学规律,还是需要慢慢的去打磨产品。”

据悉,光刻、刻蚀、镀膜、量测、CMP等环节中的多个头部设备企业都已经与复享展开了业务合作,这是实现该领域国产替代的重要一步,也为其进阶到高端光谱模组的供应商打下了坚实的基础。

当前的中国半导体产业正面临一个难得的机遇期,章炜毅对此的判断是“很短暂又宝贵”,因为全球化的趋势还是不可逆的,所以国内厂商一定要抓住这个机会。而且,还是要多学习国外同行的长处,因为他们毕竟有自己的领先之处。

至于未来的市场前景,复享光学还是持非常乐观的态度。章炜毅表示:“先进制程也是一个长期演进的过程,现在中国也能做到14nm工艺,但如果对照台积电的2~3nm,存在代差距,需要努力追赶,所以国产设备还是有很多的机遇在里面的。”

“另外,除了逻辑芯片以外,第三代半导体也是个巨大的新兴的市场,还在快速发展阶段。”章炜毅认为这个市场也给予复享光学等国内厂商很多机会,“例如,对于碳化硅等第三半导体材料制备,中国是走在前面的,国内客户的需求是很难被国外厂商快速响应的,这就给了我们这种本土厂商很大的机会。”

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