KLA半導(dǎo)體量測檢測設(shè)備技術(shù)介紹

實(shí)習(xí)生作者：蘇國寶?上海交通大學(xué) 博士在讀

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前言：

在半導(dǎo)體制造邁入埃米級工藝與三維集成的關(guān)鍵階段，量測檢測設(shè)備已成為制程良率與性能的核心保障。作為全球半導(dǎo)體量測領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，KLA公司通過光學(xué)、電子束、AI與實(shí)時(shí)傳感技術(shù)的深度融合，構(gòu)建了覆蓋晶圓制造、光罩檢測、先進(jìn)封裝的全流程解決方案，持續(xù)突破微觀尺度下的精度極限。

面對EUV光刻套刻誤差（<1nm）、3D NAND超高層堆疊（>200層）、GAA晶體管復(fù)雜形貌等挑戰(zhàn)，KLA的39xx系列寬光譜檢測系統(tǒng)與Archer套刻量測設(shè)備以亞納米級分辨率實(shí)現(xiàn)缺陷定位與工藝校準(zhǔn)；eDR電子束復(fù)檢系統(tǒng)結(jié)合Simul-6深度學(xué)習(xí)算法，將納米級缺陷分類效率得到了提升；SpectraShape?光學(xué)建模技術(shù)則通過非接觸三維量測，精準(zhǔn)解析高k介質(zhì)與金屬互聯(lián)的界面特性。此外，CIRCL集群系統(tǒng)與Klarity AI平臺(tái)的協(xié)同，標(biāo)志著檢測技術(shù)向智能化、集成化的跨越，為3nm以下制程與Chiplet異構(gòu)集成提供閉環(huán)控制能力。

KLA的技術(shù)演進(jìn)不僅是對摩爾定律的延續(xù)，更是整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)量檢測設(shè)備的標(biāo)桿，學(xué)習(xí)并了解KLA公司的產(chǎn)品系列以及關(guān)鍵參數(shù)對助力我們國產(chǎn)化有巨大幫助。

我們整理了KLA檢測、量測、以及工藝管理的所有產(chǎn)品系列，包括產(chǎn)品定位以及試用的工藝節(jié)點(diǎn)，并對每個(gè)系列產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了說明，這里從KLA最典型性的幾款檢測與量測、工藝管理設(shè)備出發(fā)進(jìn)行簡單介紹。

一、缺陷檢測與復(fù)檢設(shè)備

1.?圖形化晶圓缺陷檢測系統(tǒng)

39xx系列

型號(hào)：3935、3955（大陸最高階為3935）

技術(shù)：超分辨深紫外光源（DUV）+智能算法，支持7nm以下工藝良率分析。

應(yīng)用：多層光刻后圖案缺陷檢測（橋接、缺失），適配先進(jìn)邏輯與存儲(chǔ)芯片制造。

29xx系列

型號(hào)：2950、2930

技術(shù)：寬頻等離子體掃描+SR-DUV光源，覆蓋7nm至2X節(jié)點(diǎn)。

應(yīng)用：高速高靈敏檢測，適用于高密度DRAM和3D NAND結(jié)構(gòu)。

Voyager系列

型號(hào)：Voyager 1035

技術(shù)：斜入射激光+深度學(xué)習(xí)算法（DefectWise?）+高靈敏度探測器

優(yōu)勢：智能噪音分離，精準(zhǔn)定位納米級缺陷。

2.?無圖形晶圓檢測系統(tǒng)

Surfscan系列

型號(hào)：SP9、SP5XP

技術(shù)：DUV光源+明/暗場成像+SURFmonitor?表面質(zhì)量模塊。

應(yīng)用：檢測5nm以下顆粒與霧狀缺陷，支持先進(jìn)襯底質(zhì)量控制。

3.?電子束檢測系統(tǒng)

eSL10與eDR系列

型號(hào)：eSL10、eDR7380

技術(shù)：高能電子束多模掃描+Simul-6深度學(xué)習(xí)算法，eSL10分辨率達(dá)1.5~2nm。

應(yīng)用：納米級缺陷復(fù)檢（接觸孔堵塞、金屬殘留）

4.?先進(jìn)封裝檢測設(shè)備

Kronos 1190

技術(shù)：高分辨率光學(xué)+DefectWise AI，支持2.5D/3D封裝缺陷檢測。

應(yīng)用：150nm缺陷檢測，優(yōu)化TSV和混合鍵合工藝良率。

二、量測設(shè)備

1.?套刻誤差量測系統(tǒng)

Archer系列

型號(hào)：750（工藝節(jié)點(diǎn)≤7nm）、500LCM（工藝節(jié)點(diǎn)2X/1X）

技術(shù)：波長可調(diào)成像技術(shù)，精度達(dá)亞納米級，支持EUV光刻多層對準(zhǔn)。

ATL系列

技術(shù)：基于散射測量，實(shí)時(shí)激光校準(zhǔn)，適配高精度套刻控制。

2.?關(guān)鍵尺寸與薄膜量測

SpectraShape?系列

型號(hào)：12k、10K

技術(shù)：光學(xué)關(guān)鍵尺寸（OCD）三維建模，非接觸測量線寬、側(cè)壁角度，精度達(dá)0.1nm。

SpectraFilm系列

型號(hào)：F1（≤7nm）、LD10（16nm）

技術(shù)：光譜橢偏儀+FoG算法，精準(zhǔn)分析高k介質(zhì)與金屬薄膜厚度。

3.?幾何形貌與電磁學(xué)量測

PWG系列

技術(shù)：雙面納米形貌量測，動(dòng)態(tài)監(jiān)測晶圓翹曲應(yīng)力，優(yōu)化3D NAND堆疊良率。

CAPRES系列

型號(hào)：microRSP?、CIPTech

應(yīng)用：microRSP?微米探針?biāo)狞c(diǎn)法非破壞電阻測量、CIPTech納米探針多點(diǎn)無損測量，快速獲取MTJ磁阻參數(shù)。

三、原位工藝管理設(shè)備

1.?溫度監(jiān)控系統(tǒng)

EtchTemp系列

型號(hào)：EtchTemp-HD（200/300mm）

技術(shù)：無線原位測溫，控CD均勻性，適配等離子蝕刻工藝。

HighTemp-400

范圍：-40°C至400°C

應(yīng)用：高溫沉積與退火工藝熱均勻性優(yōu)化。

2.?數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

PlasmaSuite與LithoSuite

功能：等離子蝕刻多維度分析、光刻熱分布建模，實(shí)時(shí)校準(zhǔn)工藝參數(shù)。

Klarity平臺(tái)

技術(shù)：AI驅(qū)動(dòng)良率分析，整合檢測數(shù)據(jù)，提供根因預(yù)測與工藝閉環(huán)控制。

總結(jié)：KLA設(shè)備覆蓋半導(dǎo)體制造全流程，通過光學(xué)、電子束、AI與實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)的融合，目前仍然是世界半導(dǎo)體量檢測設(shè)備的領(lǐng)頭羊。國產(chǎn)化產(chǎn)品與之對標(biāo)的詳細(xì)對比后續(xù)會(huì)持續(xù)更新，數(shù)據(jù)如有遺漏或者是錯(cuò)誤，在此感謝各位行業(yè)專家補(bǔ)充指正。