缺陷审查一直是半导体制造的一个组成部分，作为监测和控制制造过程中各个步骤质量的手段。随着特征的持续缩放和收缩，感兴趣的缺陷（DOI）的大小也继续减少。这些较小的缺陷直接影响设备产量，并需要极高分辨率的成像来检测和区分缺陷与过程变化噪声。
图案控制是一系列关键的计量步骤，用于确保在晶圆上创建和塑造正确的材料尺寸、位置和组合物。
在当今复杂的设备架构下，如果没有在线计量测量和提供实际关键尺寸和位置反馈的在线计量，就不可能创建晶体管和互连，确保新结构与之前工艺步骤的结构完全一致。
芯片制造商依靠图案化晶圆检测、缺陷分类和审查、计量和统计分析来设计制造配方，并确保工艺和工具在整个制造过程中遵守工艺窗口参数。数据被广泛收集和使用，随着工艺技术变得越来越复杂，大量数据收集、统计技术和机器学习被用于改进配方和芯片性能和产量。
图案化晶圆检测以高速扫描晶圆，以识别可能影响成品芯片功能和性能的潜在颗粒、图案缺陷和其他情况。电子束审查使潜在缺陷得以可视化和表征。从计量中获得的数据可确保设备和结构保持精确的物理尺寸和电气特性。
应用材料公司的检测、审查和计量技术有助于简化准确和完整的测量和成像，从而为客户的高价值挑战提供解决方案。这些技术包括光学邻近校正掩模鉴定和自对准双重和四重图案化。先进的算法和机器学习与尖端的光学和电子束技术相结合，增强数据生成并有助于加速获取可操作信息，使芯片制造商能够缩短产品上市时间并优化大批量生产的产量。
Enlight™ 光学检测系统
半导体设计和工艺日渐复杂，导致晶圆厂成本飙升。此外，日益上升的成本等因素限制了晶圆生产流程中检测工序的数量。先进晶体管的特征尺寸极小，导致几乎无法从噪音中辨别影响良率的缺陷。在制造 3D 结构和实施复杂的多重图形工艺时，微小的偏差可能积聚，从而产生影响良率的致命缺陷。所有这些挑战都表明，需要加大检测频度。
Enlight 光学检测系统是应用材料公司工艺控制重塑方案的一个组成部分，使芯片制造商能够达到所需的极高检测灵敏度、更频繁地检测、收集更多的数据、提高良率、降低单位晶圆成本。该系统把领先业界的速度与高分辨率及先进光学扫描技术（每次扫描能收集更多的数据）相结合。其独特的架构具有市面上最大的数值孔径，可实现高分辨率扫描和独特的 3D 偏振控制，从而抑制晶圆噪音。它还是唯一具有同步明场和灰场检测通道及灵活图像计算功能的系统。所有这些功能可实现在生产过程中生成优质的大数据。
通过生成大数据，Enlight 系统使关键缺陷的采集成本降低三倍。成本的下降，让芯片制造商能够增加晶圆制造过程中的检测工序数量，同时还能快速准确地明确根本原因。大数据还让芯片制造商能实施在线监控，及时预测和检测偏差。
应用材料公司的突破性技术 ExtractAI™ 是其方案中不可或缺的组成要素，它与 Enlight 系统的大数据功能相配合，可解决缺陷检测中面临的最艰巨挑战：从噪音中识别影响良率的致命缺陷。ExtractAI 利用机器学习和统计处理算法，独特地在 Enlight 系统与应用材料公司享誉业内的电子束检视分类系统 SEMVision™ 之间建立了实时连接。这种技术特别高效，它可引导 SEMVision 逐一检视小至 0.001% 的潜在缺陷，从而提取晶圆上的所有相关缺陷。在源源不断的晶圆处理过程中，ExtractAI 实时学习，越来越快地创建完全分类且彻底无噪音的晶圆缺陷图。
晶圆制造厂采用应用材料公司的 Enlight 光学检测、ExtractAI 技术和 SEMVision 电子束检视能力，能够比以往更快速地获得更多的可执行数据，从而降低成本、提升良率、缩短产品上市时间。
Enlight® 2 Optical Inspection
随着半导体设计和工艺复杂性的增加，晶圆厂成本也在飙升。除其他因素外，成本上升使得最小化 CoO 和优化制造序列中的战略控制点之间的经典权衡变得更加困难，从而导致对检查步骤数量的更严格限制。同时，尖端晶体管的极小特征尺寸使得影响良率的缺陷几乎不可能与噪声区分开来，并且在制造 3D 结构和执行复杂的多重图案化步骤时，微小的差异会演变为影响良率的缺陷。
Enlight® 2 明场光学检测系统是应用材料公司重塑工艺控制方法的一部分，以便芯片制造商能够实现所需的检测灵敏度、更频繁地进行检测、收集更多数据、提高良率并降低每个晶圆的成本。该系统结合了业界领先的速度、高分辨率和先进的光学元件，每次扫描可捕获更多数据。其独特的架构具有市场上最高的数值孔径，可实现高分辨率扫描，并具有独特的 3D 偏振控制，可抑制晶圆噪声。它也是唯一具有同时具有明场和灰场检测通道的系统，能够在生产中生成高质量的大数据。
新的信号增强、噪声抑制和吞吐量功能使 Enlight 2 在性能上比 Enlight 系统更胜一筹：
一种具有 16 位成像的新型深度学习检测引擎，称为 SELFI™，能够检测和分类超过 10 亿张缺陷图像，并将感兴趣的缺陷捕获率提高多达 3 倍。
新的 SideView™ 模块能够对晶圆表面进行倾斜照明，几乎使三维缺陷的灵敏度翻倍。
一种新的光偏振模块，称为 GF Polaris™，为灰场检测提供 360° 偏振控制，将晶圆噪声降低 50%。
一种新的望远镜将系统吞吐量提高了 40% 以上，将能力提高到每小时 27 个晶圆。
一种新的混合 CPU-GPU-DSP 架构可提供 4 倍的 CPU 性能、5 倍的数据存储速度和 2.5 倍的网络速度。
处理速度和成像灵敏度的这些改进使芯片制造商能够在遵守 CoO 准则的同时增加制造过程中的检测步骤数量，并快速执行准确的根本原因确定。
芯片制造商倾向于降低检测工具的灵敏度以最大限度地减少干扰检测，但这会增加遗漏关键缺陷的风险。为了缓解这一挑战，Applied ExtractAI® 使用大数据帮助客户在在线监控期间快速创建完全分类的无噪声地图。
Enlight 2 系统的预测能力与 Applied 的第二代 ExtractAI™ 技术相结合，在明场光学晶圆检测和我们行业领先的电子束审查系统 SEMVision® 之间提供了实时智能链接。这三者产生了基于 AI 的自适应模式识别，工艺工程师可以利用它来产生关于良率缺陷的可行见解，芯片制造商也可以利用它降低拥有成本、提高良率、加速节点开发、加快收入时间并在节点的整个生命周期内增加利润。
VeritySEM™ 6D 关键尺寸 (CD) 计量
随着我们使用的产品和周围的世界变得更加智能，对芯片和介电材料使用的需求也不断增长，介电材料是很好的电绝缘体和储能元件……想想电容器和存储单元吧！半导体行业广受欢迎的电介质是玻璃，因为它具有更低的电损耗、更好的热稳定性、更高的刚度和透明度。玻璃在光学互连中不断发展，玻璃的光学清晰度使其适用于许多应用中的光信号传输，包括虚拟现实和增强现实（VR和AR）、MEMS、CMOS图像传感器、存储器和逻辑、射频和功率电子器件，以及扇出晶圆级封装。
电介质的大规模量产对工艺控制带来了挑战。介电结构和薄膜在制造过程中容易受到不必要的充电，因此晶圆的处理方式必须与硅片不同。电介质是在多种尺寸的晶圆上制造的，具有广泛的厚度、不透明度、导电性……并且可能包括2D和3D结构的混合。图案的尺寸通常在0.1微米到>100微米之间变化，需要极其严格的工艺变化，这对器件性能至关重要。CD-SEM（临界尺寸扫描电子显微镜）在晶圆处理和精密测量方面具有通用性，可以针对电介质进行定制，并满足不同程度计量和工艺控制的要求。
作为广受欢迎且为全球大多数芯片制造商使用的广受欢迎的VeritySEM 6i系统的扩展，应用材料公司的 VeritySEM 6D CD计量系统能够对介电材料（包括玻璃和蓝宝石）以及化合物半导体和传统硅进行先进的计量和过程控制。自动晶圆处理系统可自行调整，以支持具有不同电气和物理特性，如晶圆厚度和翘曲的6英寸、8英寸和12英寸直径的晶圆。 VeritySEM 6D系统还提供了高成像分辨率和检测效率，以最大限度地提高吞吐量，而先进的自动化和业界领先的机队匹配精度实际上消除了对设备操作的人力需求。 高规格的精确度使 VeritySEM 6D 系统能够进行许多器件结构（包括功率器件中的垂直晶体管）所需的先进 3D 和高纵横比 (HAR) 图案测量。
VeritySEM® 10 Critical Dimension (CD) Metrology
在测量半导体器件图案时，CD-SEM（临界尺寸扫描电子显微镜）通常被称为“晶圆厂的标尺”，因为它可以产生最精确的亚纳米测量值。一旦光刻扫描仪将图案（例如线条和空间）从掩模转移到光刻胶上，CD-SEM 便可用于测量图案的临界尺寸。这些测量会持续校准扫描仪和工艺，以确保图案在蚀刻到晶圆上之前是正确的。随着 EUV 和高 NA EUV 的光刻胶变得越来越薄，测量器件特征的临界尺寸变得更具挑战性。我们需要更薄的光刻胶，以便能够在与深紫外线相比少 10 倍的光子下显影掩模图案。此外，更薄的光刻胶有助于防止 EUV 形成的密集线条相互坍塌。当转向高 NA 时，光刻胶会变得更薄，以补偿高 NA EUV 扫描仪的焦深损失。
Applied VeritySEM® 10 CD-SEM 计量平台专为测量使用 EUV 和高 NA EUV 图案化的特征的关键尺寸而设计。该系统使用业界领先的亚纳米电子束分辨率，可快速捕获晶圆上 13 到 36 个精确的 CD 测量值。更高的分辨率和扫描速率可实现更快的 EUV 扫描仪校准，从而帮助客户加速工艺配方开发、最大限度提高 HVM 产量并提高其大型光刻模块投资的投资回报率。低着陆能量用于最大限度地减少与 EUV 和高 NA EUV 的更薄、更精细的光刻胶的相互作用，以保持图案保真度，同时满足严格的计量生产要求。
VeritySEM 10 还增强了全栅 (GAA) 晶体管和 3D NAND 内存计量。领先的背散射电子 (BSE) 技术采用新的探测器架构，用于 3D 计量和 GAA 的极高纵横比特征，可实现高达 50% 的更紧密匹配和更高分辨率的 eTilt 成像。阶梯式互连不断增加的 3D NAND 设备可以利用专门优化的工作点，高效收集二次电子 (SE)，并采用先进的算法，从而提高在这些深层结构底部成像 CD 时的准确性和稳定性。此外，大视场 (LFOV) 图像生成能力与更高的焦深相结合，可以实现更紧密匹配和更精确的完整 3D NAND 阶梯式计量。
VeritySEM 10 加入了 VeritySEM 系列，该系列在全球拥有 1,400 多个系统。VeritySEM 是 BSE 技术的先驱，拥有目前大批量制造中可用的最高分辨率 SEM 柱。
SEMVision® G10 Defect Analysis
缺陷检查一直是半导体制造中不可或缺的一部分，是监控和控制制造过程中各个步骤质量的手段。随着特征的不断缩小和缩小，目标缺陷 (DOI) 的尺寸也不断减小。这些较小的缺陷直接影响器件产量，需要极高分辨率的成像来检测和区分缺陷与工艺变化噪声。此外，随着器件架构的日益复杂以及向 3D 结构的过渡，如环绕栅极 (GAA) 晶体管，不仅需要更高的分辨率来检测缺陷，还需要更高的分辨率来表征缺陷。这使芯片制造商能够确定问题的根本原因并采取适当的纠正措施，以加快生产速度和上市时间。
SEMVision G10 缺陷检查系统集成了新颖的冷场发射 (CFE) 技术，并提供业界领先的 1nm 以下分辨率，以应对当今的许多挑战。这种高分辨率是 EUV 光刻胶检查的关键推动因素，电子束剂量减少了 10 倍以上，而传统电子束工具已开始缺乏必要的图像质量。该系统提供广泛的成像功能，包括使用 Elluminator™ 技术，该技术已成为背散射电子 (BSE)、透视 (ST) 成像和高纵横比 (HAR) 缺陷检测的行业标准。对于无图案晶圆，G10 可使用增强光源和新光学元件进行全面、高生产率的检查，从而能够光学检测 <13nm 的缺陷。SEMVision G10 还利用并扩展了最先进的自动化解决方案，从而提高了晶圆厂的生产率并加速了大批量制造的进程。
广受欢迎的 Purity® ADC（自动缺陷分类）引擎配备了先进的机器学习功能，成为一站式解决方案，不仅可以过滤掉干扰缺陷，还可以提供高纯度、完全分类的良率限制缺陷帕累托图。这种帕累托图在先进技术节点中尤为重要，因为光学晶圆检测工具的误报率正在增加。这种市场领先的技术是代工厂和内存工厂公认的标准，用于正确分类大量缺陷并准确监控统计过程控制。基于 CFE 的高分辨率图像通过检测更小的缺陷并提供比基于 TFE 的系统更高的缺陷细节灵敏度来提高此过程的质量。
G10 加入了 SEMVision 系列，该系列在全球拥有 2,000 多个系统。自近二十年前推出以来，SEMVision 一直引领在线缺陷审查市场。虽然 G7 将继续服务于成熟的技术节点，但采用 CFE 技术的 SEMVision G10 将开启 GAA 晶体管、EUV 和先进内存缩放等先进 3D 结构缺陷检测和表征的新时代。
PrimeVision® 10 eBeam Inspection
随着半导体器件和架构的复杂性和垂直规模不断增长，在试图加快上市时间时，缺陷减少和控制成为更大的挑战。制造工艺继续增加更多步骤，工艺窗口越来越紧，需要更高的 2D 和 3D 成像灵敏度。识别最影响良率的缺陷变得极具挑战性，因此，电子束检测系统应运而生，对器件开发、工艺调试和工艺控制也越来越重要。即便如此，当今的尖端芯片也需要速度更快的电子束检测系统，超越速度较慢的传统电子束系统。
PrimeVision 10 电子束检测系统将新颖的冷场发射 (CFE) 技术与最先进的背散射电子 (BSE) 检测相结合，为每种缺陷类型提供了飞跃的成像速度和灵敏度：埋藏在堆叠中的缺陷、深沟槽缺陷、纳米图案偏差和电气缺陷。该系统通过使用具有高电流密度的 CFE 对大面积进行成像并快速提供可操作的结果，加速了大批量制造中的工艺开发和工艺调试。同时，BSE 检测技术使芯片制造商能够检测到夹在层之间的深层良率关键缺陷，并支持将 3D 器件（如全栅晶体管）投入量产。
PrimeVision 10 系统采用多维检测方案，可提供一流的成像效果。 CFE 超越了传统的基于 TFE 的检测系统分辨率限制，能够以更快的速度区分纳米级“致命”缺陷和干扰（假缺陷）。 高电流密度与新型高功率激光器相结合，可实现更快的电压对比成像，对短路、开路或漏电流具有高灵敏度。 还包括基于 GDS 的分级方案，该方案将每个缺陷与其 GDS 位置相匹配，以进一步提高灵敏度和分类。
Reveal Defect Analysis and Process Characterization
高性能故障分析和工艺控制对于成功制造半导体芯片越来越重要，尤其是随着器件变得越来越复杂。近年来，奇异化合物半导体基板和更厚材料堆栈的使用越来越多。这些材料堆栈包含许多高纵横比 3D 结构，需要频繁处理和表征。制造化合物半导体对工艺控制提出了额外的挑战，因为器件是在具有各种厚度、不透明度和电导率的不同晶圆尺寸上制造的。
Reveal™ 系统是一种在线工具，支持各种晶圆尺寸和厚度的标准半导体和复合半导体（导电和非导电）基板。Reveal Ga 配置了双 SEM 和镓 FIB 镜筒；Reveal Xe 配备双 SEM 和氙气等离子 FIB 镜筒；Reveal TR（倾斜和旋转）配备单个 SEM 镜筒。对于所有配置，SEM 镜筒可以倾斜 0、15 和 45 度，并且平台可以旋转。这些倾斜和旋转功能对于 FIB 横截面成像和缺陷或特定结构表征的详细地形成像至关重要。 Reveal 系统提供来自多个探测器的多视角图像。顶部探测器强调材料对比度，侧面探测器强调地形信息。配备能量滤波器用于背散射电子 (BSE) 成像，EDX 探测器提供材料分析。这些在线功能对于成功的过程监控、缺陷控制和根本原因分析 (RCA) 至关重要，同时还能缩短周期时间。
Reveal Ga 和 Reveal Xe 提供基于配方的在线铣削功能，具有高分辨率 SEM 多视角横截面图像。在线 FIB 铣削功能和自动 SEM 审查将分析时间缩短至几个小时，而故障分析实验室的 TEM 分析通常需要几天时间。可以铣削多个晶圆位置以进行均匀性分析。这种全晶圆功能可以快速深入了解提高产量所需的整个结构和材料成分。
Reveal Xe 使用惰性气体进行铣削，从而降低污染并提高材料去除率。 Reveal Xe 可提供高通量等离子 FIB 铣削，这是横截面分析、分层、3D 重建和 3D 计量所需的。该系统的深度可达 250µm。Reveal Xe 系统通过多个软件组件得到增强，这些组件相互协作，可全面掌控故障和过程分析。基于广为采用的 Verity® 7i CD-SEM 引擎的计量服务器可将关键尺寸 (CD) 测量值叠加在横截面或自上而下的分层图像上。然后，嵌入式数据立方体应用程序使用分层图像重建 3D 特征，以实现结构和横截面的完整 3D 可视化，并完成计量。增强的缺陷分析（包括缺陷映射和量化）也可在三维景观中执行。这些新功能使用户能够持续监控设计规范与生产结果之间的相关性，这可能会揭示出可能对产量产生负面影响的缓慢移动的工艺差距。
Reveal 系列加入了 SEMVision® 系列，该系列在全球拥有超过 2,000 套系统。SEMVision 自近二十年前推出以来一直引领在线缺陷检查市场。
Vera Optical Inspection
随着我们向更智能、更互联的电子产品迈进，它们需要更多基于成熟工艺节点的专业半导体。这些应用需要在芯片制造过程中进行系统性缺陷检测以最大限度提高产量，以及进行潜在缺陷检测以提高可靠性。
作为 Applied 的 ICAPS（物联网、通信、汽车、电源和传感器）产品组合的一部分，Vera® 明场图案化晶圆检测系统使用深紫外 (DUV) 激光源为非前沿节点芯片制造商提供全面的晶圆检测选项。Vera 系统使芯片制造商能够以较低的拥有成本检测各种缺陷，包括具有高检测灵敏度的潜在可靠性缺陷。
基于 Enlight® 平台的独特架构，Vera 光学系统通过高 NA 光学元件和双通道检测（明场和灰场照明）提供高分辨率和一流的灵敏度，以及新颖的检测算法和增强的生产率功能。Vera 系统还具有先进的 3D 偏振控制，可增强缺陷信号并降低噪音。 Vera 与 Applied 的 ExtractAI® 技术兼容，可实现与 Applied 的 SEMVision® 缺陷分析工具的基于 AI 的连接。ExtractAI 可帮助客户在在线监控期间快速创建完全分类的无噪声地图。
Vera 系统结合了独特的架构、检测能力和生产力功能，可帮助具有成熟工艺节点的晶圆厂通过潜在缺陷检测提高产品可靠性并实现零缺陷，并为以下应用提供全面的缺陷信息。
1. 关键图案化模块末端检查（蚀刻和 CMP）
2. 产品 ADI（光刻胶显影后）
3. 短环 ADI、PCM（便携式保形掩模）和其他光刻应用
Aera 6 Mask Inspection
Applied Aera™ 6 掩模检测系统是第六代基于 193nm 的检测工具，独特之处在于将真实的航空成像与尖端的高分辨率成像相结合。
Aera 6 配备了新的光刻级镜头和双 CCD 系统，在标准高分辨率应用和航空检测中均具有增强的信噪比，同时提高了吞吐量。这些功能使其成为内存和逻辑最先进节点的首选工具，包括具有积极光学邻近校正的节点，例如逆向光刻和 EUV 掩模检测。该系统执行高度敏感的掩模检测，这是双重和四重图案光刻技术所必需的，同时保持非常低的误报率。
Aera 6 系统旨在模拟光刻扫描仪，与其他具有先进掩模的高分辨率检测系统相比，其检测成功率更高。结合其固有的自动缺陷分类（印刷或非印刷），并专注于先进的 AI 算法解决方案，该系统允许掩模制造商将 ArF 技术扩展到下一代节点。
Aera 6 系统扩展了掩模车间和晶圆厂的掩模检测功能，以延长掩模使用寿命并降低与掩模相关的成本。这些功能包括早期雾度检测、完整的 193nm 和 EUV 曝光退化监控、边缘位错缺陷的 2.5nm 分辨率审查以及使用 IntenCD™ 系统的全掩模临界尺寸 (CD) 均匀性映射。
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