行业巨擘：KLA半导体量测检测设备技术介绍

原创 关牮 JamesG 半导体综研 2025年05月14日 11:31 上海

前言：

在半导体制造迈入埃米级工艺与三维集成的关键阶段，量测检测设备已成为制程良率与性能的核心保障。作为全球半导体量测领域的领导者，KLA公司通过光学、电子束、AI与实时传感技术的深度融合，构建了覆盖晶圆制造、光罩检测、先进封装的全流程解决方案，持续突破微观尺度下的精度极限。

面对EUV光刻套刻误差（<1nm）、3D NAND超高层堆叠（>200层）、GAA晶体管复杂形貌等挑战，KLA的39xx系列宽光谱检测系统与Archer套刻量测设备以亚纳米级分辨率实现缺陷定位与工艺校准；eDR电子束复检系统结合Simul-6深度学习算法，将纳米级缺陷分类效率得到了提升；SpectraShape™光学建模技术则通过非接触三维量测，精准解析高k介质与金属互联的界面特性。此外，CIRCL集群系统与Klarity AI平台的协同，标志着检测技术向智能化、集成化的跨越，为3nm以下制程与Chiplet异构集成提供闭环控制能力。

KLA的技术演进不仅是对摩尔定律的延续，更是整个半导体行业量检测设备的标杆，学习并了解KLA公司的产品系列以及关键参数对助力我们国产化有巨大帮助。

我们整理了KLA检测、量测、以及工艺管理的所有产品系列，包括产品定位以及试用的工艺节点，并对每个系列产品的关键技术进行了说明，这里从KLA最典型性的几款检测与量测、工艺管理设备出发进行简单介绍。

一、缺陷检测与复检设备

1. 图形化晶圆缺陷检测系统

39xx系列

型号：3935、3955（大陆最高阶为3935）

技术：超分辨深紫外光源（DUV）+智能算法，支持7nm以下工艺良率分析。

应用：多层光刻后图案缺陷检测（桥接、缺失），适配先进逻辑与存储芯片制造。

29xx系列

型号：2950、2930

技术：宽频等离子体扫描+SR-DUV光源，覆盖7nm至2X节点。

应用：高速高灵敏检测，适用于高密度DRAM和3D NAND结构。

Voyager系列

型号：Voyager 1035

技术：斜入射激光+深度学习算法（DefectWise®）+高灵敏度探测器

优势：智能噪音分离，精准定位纳米级缺陷。

2. 无图形晶圆检测系统

Surfscan系列

型号：SP9、SP5XP

技术：DUV光源+明/暗场成像+SURFmonitor™表面质量模块。

应用：检测5nm以下颗粒与雾状缺陷，支持先进衬底质量控制。

3. 电子束检测系统

eSL10与eDR系列

型号：eSL10、eDR7380

技术：高能电子束多模扫描+Simul-6深度学习算法，eSL10分辨率达1.5~2nm。

应用：纳米级缺陷复检（接触孔堵塞、金属残留）

4. 先进封装检测设备

Kronos 1190

技术：高分辨率光学+DefectWise AI，支持2.5D/3D封装缺陷检测。

应用：150nm缺陷检测，优化TSV和混合键合工艺良二、量测设备

1. 套刻误差量测系统

Archer系列

型号：750（工艺节点≤7nm）、500LCM（工艺节点2X/1X）

技术：波长可调成像技术，精度达亚纳米级，支持EUV光刻多层对准。

ATL系列

技术：基于散射测量，实时激光校准，适配高精度套刻控制。

2. 关键尺寸与薄膜量测

SpectraShape™系列

型号：12k、10K

技术：光学关键尺寸（OCD）三维建模，非接触测量线宽、侧壁角度，精度达0.1nm。

SpectraFilm系列

型号：F1（≤7nm）、LD10（16nm）

技术：光谱椭偏仪+FoG算法，精准分析高k介质与金属薄膜厚度。

3. 几何形貌与电磁学量测

PWG系列

技术：双面纳米形貌量测，动态监测晶圆翘曲应力，优化3D NAND堆叠良率。

CAPRES系列

型号：microRSP®、CIPTech

应用：microRSP®微米探针四点法非破坏电阻测量、CIPTech纳米探针多点无损测量，快速获取MTJ磁阻参数。

三、原位工艺管理设备

1. 温度监控系统

EtchTemp系列

型号：EtchTemp-HD（200/300mm）

技术：无线原位测温，控CD均匀性，适配等离子蚀刻工艺。

HighTemp-400

范围：-40°C至400°C

应用：高温沉积与退火工艺热均匀性优化。

2. 数据分析系统

PlasmaSuite与LithoSuite

功能：等离子蚀刻多维度分析、光刻热分布建模，实时校准工艺参数。

Klarity平台

技术：AI驱动良率分析，整合检测数据，提供根因预测与工艺闭环控制。

总结：KLA设备覆盖半导体制造全流程，通过光学、电子束、AI与实时监控技术的融合，目前仍然是世界半导体量检测设备的领头羊。国产化产品与之对标的详细对比后续会持续更新，数据如有遗漏或者是错误，在此感谢各位行业专家补充指正。