计量学

高精度测量的科学与技术，在半导体制造中至关重要，用于验证芯片尺寸和薄膜厚度。

在半导体制造和高科技硬件制造中，量测是超精密测量的科学与实践。它涉及使用专业的光学、X射线或电子束系统来检查和验证硅晶圆上微观结构的物理尺寸、薄膜厚度和材料特性。由于现代微芯片的元件以个位数纳米为单位测量，量测工具必须以原子级精度运行，以确保物理结构与预期设计相匹配。 量测在芯片制造过程中集成在数百个单独的步骤中。与寻找缺陷或外来颗粒的检测工具不同，量测工具专门测量沟槽深度、栅极宽度和层对准等物理参数。如果量测系统检测到某个工艺步骤已偏离其严格的公差范围，工程师可以暂停生产，在数千片晶圆被毁之前重新校准机器。 对于投资者而言，量测公司是半导体资本支出（capex）的关键指标。随着芯片架构向全环绕栅极（GAA）晶体管和高带宽内存等复杂3D结构过渡，对先进量测的需求呈指数级增长。高增长的量测公司通常享有溢价估值和高客户粘性，因为其专有测量技术对于芯片制造商实现盈利的制造良率至关重要。

一家半导体晶圆代工厂正在制造3纳米芯片，其目标栅氧化层厚度恰好为1.20纳米。该代工厂的光学量测工具对一片样品晶圆进行测量，检测到厚度为1.28纳米。由于这0.08纳米的偏差超过了0.02纳米的允许容差，生产线自动暂停以进行重新校准，从而使该代工厂避免了生产出数千片有缺陷的晶圆。