前段製程設備(Front-End Equipment)是在矽晶圓上製作電晶體與導線等積體電路結構的「前段製程(Front-End-of-Line:FEOL/BEOL)」中所使用之設備的總稱。占半導體製造設備市場的主要區塊,涵蓋曝光、蝕刻、薄膜沉積、清洗、檢測、量測等多種設備類別。
主要的前段製程設備類別如下。曝光機(微影設備)在晶圓塗佈光阻後,以光(EUV/DUV)轉印光罩上的圖案(由艾司摩爾、尼康(Nikon)、佳能(Canon)製造)。蝕刻設備以光阻圖案為遮罩,選擇性地去除矽、絕緣膜與金屬(科林研發、東京威力科創(TEL)、應用材料)。薄膜沉積設備以 CVD、PVD、ALD 沉積薄膜(應用材料、科林研發、ASM International)。
清洗設備用於去除製程之間的晶圓污染(SCREEN Holdings、東京威力科創),檢測設備偵測圖案缺陷與微粒(科磊、應用材料、日立高新技術),量測設備量測膜厚、線寬(CD)、疊對(overlay)等參數(科磊、日立高新技術、Nanometrics)。離子佈植設備則將摻雜物植入晶圓(Axcelis、應用材料)。
前段製程由數百~上千個以上的製程步驟連續組成,因此各設備的稼動率、精度與產出量(throughput)對整體成本與品質影響甚鉅。透過 APC(Advanced Process Control)系統收集並回饋各步驟的製程資料,進行整體製造的品質管理。
市場結構方面,應用材料、科林研發、東京威力科創、艾司摩爾、科磊前5大廠商占全球前段製程設備市場約70%以上,呈寡占結構。隨著往先進節點(3nm 以下)推進,EUV 微影與 ALD 薄膜沉積等高附加價值設備的需求急增,前段製程設備市場整體持續擴大。