日立HITACHI:半导体测设备公司简介
一、日立的传奇历程
发展历程回溯
（一）早期崛起（1910 - 1940 年代）
1910 年，小平浪平创立日立，从电气修理车间起步。1911 年研制 2kVA 变压器，1914 年交流电表投产，1915 年完成 10,000hp 水力涡轮机，展现电气设备研发实力。1924 年制造日本首辆大型直流电力机车，1932 年涉足升降机、电冰箱，业务多元化。二战期间，通过生产本土短缺电机积累工业制造基础，为后续发展奠基。
（二）战后扩张与技术突破（1950 - 1970 年代）
1951 年起，水电设备（转浆式水轮机）、工业设备（带钢冷轧机）不断突破。1956 年成立日立电缆、金属株式会社，1958 年电子显微镜获世博会金奖，1959 年晶体管计算机问世，1961 年全自动洗衣机、反应堆研发，1964 年参与新干线制造，1968 年混成大规模集成电路、控制计算机成功，1970 年新干线交通控制系统，1974 年半导体组装线自动化、大型计算机投放，1977 年场致发射电镜分辨率创纪录，1978 年研制全球最大最快计算机。此阶段，日立在电子、计算机、交通等多领域技术领先，为半导体量检测积累电子、精密制造能力。
（三）全球化与半导体布局（1980 - 2000 年代）
1980 年高压直流输电线、核聚变设备，1981 年磁带摄像机、彩色显象管技术，1982 年日立欧洲公司、超级计算机，1983 年 1 - MEGABIT ROM 投产，1984 年 256 - 千比特 DRAM 量产，1985 年“JT - 60”托卡马克、CAD/CAE 系统，1986 年扫描电镜技术（记录电子旋转），1987 年模糊控制、背投液晶显示器，1988 年神经网络、四足机器人，1989 年超导体计算机、MR 设备，1990 年高清晰度 TFT 液晶、64 - megabit DRAM，1991 年电气机车控制、高敏显像管，1993 年新干线（270 公里时速）、基因测序仪，1994 年日立（中国）成立、32 位 RISC 处理器，1995 年 1 千兆位 DRAM、10Gbit/秒光纤设备，1997 年非接触式 IC 卡、DVD - RAM 驱动器，1998 年 320Gbit/秒光学传输、单电子内存，1999 年硬件实时管理技术。此阶段，日立在半导体存储、显示、芯片等领域技术深厚，为量检测设备研发提供存储、显示、计算支撑，全球化布局助力半导体行业影响力扩张。
（四）21 世纪创新与半导体量检测深耕（2000 年代至今）
2000 年起，垂直磁化记录、电子政府认证、移动网络技术，2002 年静音笔记本、0.3 平方毫米 IC 芯片、便携式 DNA 分析系统，在半导体相关技术持续创新。在半导体量检测领域，2006 年 CD - SEM（CG4000）、2011 年 CG5000、2015 年 CG6300/CS4800、2019 年 CG7300 迭代，LS 系列（2022 年 LS9600）发展，扫描电镜（CT1000、CR7300）、检测方案（IS 系列、LS 系列）、计量数据解决方案完善，专利布局（明场/暗场散射、ADC 技术等）支撑，成为半导体量检测重要参与者，技术发展与全球半导体产业升级同步。
日立（HITACHI），自1910年诞生于日本，便踏上了波澜壮阔的发展征程。从最初的电气修理小店，到如今屹立于全球500强之林，日立的每一步都镌刻着创新与拼搏。旗下的日立高新技术集团（Hitachi High - Tech，THH），1947年前身创立，早期投身半导体制造与检测、科学医疗等领域，为半导体量检测的崛起积攒了雄厚的技术资本。
半导体量检测的崛起之路
• 20世纪80年代：LS系列启航
晶圆表面缺陷检测的LS系列首款产品LS5000横空出世，开启了日立在该领域的长期耕耘。截至2022年，LS系列已迭代十余代，最新的LS9600以高通量、高灵敏度傲视群雄，成为晶圆表面检测的利器。
• 计量/CD - SEM领域：技术登峰
2006年，CG4000作为首款超精细图案CD量测SEM亮相，拉开技术迭代序幕。2019年的CG7300更是EUV时代的翘楚，原子级别误差量测，尽显技术实力。配套的CD - SEM数据站、Recipe Director和终端PC软件，让量测操作如虎添翼，实时、便捷、精准。• 扫描电镜：微观世界的探索者
CT1000集成EDS，3D观察缺陷并分析元素，7nm制程轻松驾驭；CR7300高速扫描，光束速度翻倍，缺陷检测快人一步，电子光学与高速成像系统的创新，引领行业潮流。
中国市场：深度融入，共筑未来
1994年，日立叩开中国大门，上海日制产业有限公司成立。2002年更名，1999年获半导体业务经营权，2000年后青岛、苏州办事处相继设立。其业务涵盖半导体产品、医疗设备等技术咨询，深度参与中国半导体产业升级，成为中国半导体发展的重要伙伴。
二、专利矩阵：技术创新的硬核支撑
（一）全球专利：趋势与布局
• 申请趋势：四阶段演进
◦ 缓慢发展（1996前）：1975年涉足量检测，1981年首件重点分支专利，初期蓄力。
◦ 稳步增长（1997 - 2007）：电子基晶圆缺陷检测、关键尺寸量测申请激增，技术沉淀。
◦ 蓬勃发展（2008 - 2012）：专利量占半，企业整合（如日精科学、瑞萨东日本半导体）助力，CG4000等产品问世。
◦ 势头回落（2013至今）：转向软件算法，拥抱AI与图像处理，技术布局更趋智能。
• 技术分布：聚焦核心
晶圆缺陷检测占60%，是技术布局核心；三维形貌和薄膜厚度量测持续研发，薄膜厚度量测最早布局；关键尺寸量测专利虽少，精度极高（如原子级别误差），彰显技术深度。
（二）明场与暗场散射：光路的艺术
晶圆缺陷检测系统可检测晶圆上的物理缺陷（称为颗粒的异物）和图案缺陷，并获取缺陷的位置坐标（X, Y）。缺陷可分为随机缺陷和系统性缺陷。随机缺陷主要由附着在晶圆表面的颗粒引起，因此其位置无法预测。晶圆缺陷检测系统的主要作用是检测晶圆上的缺陷并找出其位置（位置坐标）。
另一方面，系统性缺陷由掩膜和曝光工艺条件引起，会出现在所有投射管芯的电路图案的同一位置。它们发生在曝光条件非常苛刻且需要精细调整的位置。
晶圆缺陷检测系统通过比较相邻管芯的电路图案图像来检测缺陷。因此，传统的晶圆缺陷检测系统有时无法检测到系统性缺陷。
检测可在有图案的工艺晶圆或裸晶圆上进行。这两种情况各有不同的系统配置。以下是典型检测系统的说明：图案晶圆检测系统和非图案晶圆检测系统。
坐标与缺陷检测原理
图案晶圆检测系统
图案晶圆检测系统有多种类型，包括电子束检测系统、明场检测系统和暗场检测系统。每种系统都有其独特功能，但基本检测原理相同。
在半导体晶圆上，相同图案的电子器件并排制造。顾名思义，随机缺陷通常由灰尘等颗粒引起，且发生在随机位置，重复出现在特定位置的可能性极低。
因此，图案晶圆检测系统可通过比较相邻芯片（也称为管芯）的图案图像并获取差异来检测缺陷。
检测原理1
有图案晶圆缺陷检测原理
通过电子束或光线沿管芯阵列捕获晶圆上的图案。通过待检测管芯的图像（1）与相邻管芯的图像（2）的对比来检测缺陷。如果无缺陷，通过数字处理将图像1减去图像2的结果为零，即未检测到缺陷。相反，如果管芯（2）的图像中存在缺陷，该缺陷将如所示保留在相减后的图像（3）中，随后检测到缺陷并记录其位置坐标。
非图案晶圆检测系统
非图案晶圆检测系统用于晶圆制造商的晶圆出货检测、器件制造商的晶圆进料检测，以及使用 dummy 裸晶圆进行设备清洁度监控的设备状态检查。设备制造商在出货检测时和器件制造商在设备进料检测时也会进行设备状态检查。
为检查设备清洁度，将用于清洁度监控的裸晶圆装入设备，然后移动设备内部的载物台以监控颗粒的增加情况。
检测原理2
非图案晶圆缺陷检测原理
展示了非图案晶圆缺陷检测的原理。
由于没有图案，无需图像对比即可直接检测缺陷。
激光束投射到旋转的晶圆上，并沿径向移动，使激光束能够照射晶圆的整个表面。
检测原理3
非图案晶圆缺陷检测原理
当激光束投射到旋转晶圆的颗粒/缺陷上时，光线会发生散射并被探测器检测到，从而检测到颗粒/缺陷。根据晶圆旋转角度和激光束的半径位置，计算并记录颗粒/缺陷的位置坐标。镜面晶圆上的缺陷除颗粒外，还包括COP等晶体缺陷。
通常，明场检测系统用于图案缺陷的详细检查，而暗场检测系统可高速检测，适用于大量晶圆的缺陷检测。
在电子束检测系统中，电子束照射到晶圆表面，检测发射的二次电子和背散射电子。此外，电子束检测系统根据器件内部布线的导电性，将二次电子的量检测为图像对比度（电压对比度）。如果检测到高深宽比接触孔底部的导电性，则可以检测到超薄厚度的SiO₂残留。• 明场散射（60%光路专利）
◦ 光束调整：优化晶圆背面折射（JP3480176B2）、增大光束直径（JP2001311608A）、缺陷形变光学设计（JP2009168479A），提升分辨率与缺陷识别。
◦ 入射角调整：多焦点比对（JPH02170279A）、散射光增强（JP2006138754A），提高检测灵敏度。
◦ 光学元件改进：蝇眼透镜（JP2005084450A）、屏蔽栅（JP2013235018A）优化，减少光学干扰。
◦ 硬件配套：探测器（电子倍增、矫正驱动电压）、光源（紫外激光、脉冲分光器）专利，筑牢检测根基。
• 暗场散射（70%光路专利）
◦ 光束调整：强度差调制（JP4931502B2）、多照明成像（JP2008275540A）、光强度调制（US11346791B2），增强微小缺陷检测。
◦ 入射角调整：落射与倾斜照明增强（JP3996728B2）、入射角优化（JP4387089B2），扩大缺陷检测范围。
◦ 光学元件改进：倍率检测系统（JP2005283190A）、透镜/滤光器（JP2012177714A、JP2010190722A）改进，提升暗场性能。
◦ 硬件创新：探测器（光子计数、光电倍增管）、光源（多波长混合）专利，赋能暗场检测更上层楼。
三、重点产品：专利落地的硕果
（一）DI系列：暗场检测的智能化跃迁
DI2800:日立传统暗场检测方法检测缺陷，适用于工艺监测和筛选，使用散射强度模拟技术来优化照明和检测光学器件，能够对制造过程中形成的图形化晶圆缺陷进行高度灵敏的检测。
DI4600:是一种用于检测半导体生产线上图案化晶圆上颗粒和缺陷的工具，通过结合片状光束光学元件和空间滤波器的光分离，实现了高灵敏度和高吞吐量。DI4600能够实现半导体生产线中高精度的缺陷监测，利用高级缺陷审查和分析的自动化手段，即自动缺陷分类（Automatic Defect Classification，ADC），该手段显著提高了缺陷分类的性能和准确性。DI4600涉及的重点专利包括对自动缺陷分类方法这一技术的持续迭代，具体为：设置一单独的缺陷选择单元，在短时间内将上游检查设备检测到的缺陷与检查设备对齐（JP2006261162A）；优先地执行具有高优先级的ADR/ADC中断而与低优先级的ADC相关联的处理系统的算法（JP4681356B2）；将与多个检查数据对应的类别分配给一个缺陷（JP3726600B2）；将具有与已审查缺陷相同定义的缺陷类别分配给未审查缺陷，以便有效地利用关于晶片上占多数的未审查缺陷的信息（JP4317805B2）；图像的亮度关联条件由缺陷提取设备的ADC功能中的亮度特征分类确定，无须使用加速电压即可实现缺陷和晶圆的简单元素分析并加快处理时间（JP2014130745A）；自动地确定观察目标的质量，并根据用户的指示提取并显示的观察对象的判断结果进行校正（JP5707291B2）。
（二）LS系列：晶圆表面检测的技术长征
LS系列又称为晶圆表面检测系统，主要用于检测具有镜面抛光表面的未图形化晶圆上的缺陷。通过激光散射技术，实现图形化前晶圆表面微小污染物和各种类型缺陷的高灵敏度和高通量检测。LS系列自20世纪80年代第一台LS5000推出后，日立维持了晶圆缺陷检测领域技术研究的持续性，有十几代产品的迭代，从其相关的重点专利也可看出其技术的演进。
1. 技术迭代历程：自 LS5000 推出后，历经光束调整/入射角调整（偏振光计算、细光束分辨率提升等）、多波长激光脉冲利用（降低相干性、提高散射光准确性）、光通量/有效照明优化（精度与灵敏度兼顾、光束扩束等）阶段，近年还涉及激光偏振与强度调节、偏振检测与雾度测量等技术，实现多维度技术升级。
2. 技术优势：三个阶段技术交叉迭代，通过对光束、波长、光通量的全方位优化，持续提升检测的高灵敏度和高通量，完美适配半导体制造中晶圆表面缺陷检测的严苛要求，体现日立在该领域的技术领先性与持续创新能力。
• 光束调整/入射角调整：偏振光计算（JPH09210918A）、细光束分辨率（US5973785A）、聚焦点与倾斜角优化（JP3858571B2、JP4183492B2），筑牢检测基础。
• 多波长激光脉冲：降低相干性（JP2003130808A）、混用光源（JP4988224B2），提升散射光准确性，适配多样晶圆。
• 光通量/有效照明：强度与精度平衡（JP2005156516A）、光束扩展（JP2007192759A、JP2011252841A），近年更涉激光偏振（JP6328468B2）、偏振检测雾度（JP6738254B2），技术迭代无止境，确保每代产品都能应对半导体制造的严苛挑战。
四、行业引领与未来展望
（一）行业标杆：技术与专利的双轮驱动
日立在半导体量检测领域专利覆盖广、研发团队强，晶圆缺陷检测为核心，明场/暗场散射技术精湛，产品（CD - SEM、LS系列等）市场认可度高，是半导体产业良率提升的关键推手，引领行业技术发展潮流。
（二）未来蓝图：智能与全球并进
• 技术智能化：ADC技术深度融合AI，图像识别、数据处理智能化，光路与硬件设计嵌入AI算法，检测精度与效率再上新台阶。
• 市场全球化：扩大亚洲、欧美及新兴半导体市场份额，定制化解决方案满足全球需求，巩固行业领导地位。
• 新兴领域拓展：适配量子芯片、新型存储器件检测，研发前沿技术，拓展业务边界，续写半导体量检测的传奇篇章。
日立，以百年底蕴为基，以创新专利为翼，在半导体量检测领域翱翔，未来必将继续引领行业，为全球半导体产业的繁荣贡献磅礴力量。
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