[光学原理与应用-476]：不同检测设备（如 KLA、Hitachi、Nova）使用的具体波长配置和技术路线。
在半导体制造过程中，检测设备（如KLA、Hitachi、Nova等公司生产）广泛用于缺陷检测、薄膜测量、关键尺寸（CD）监控和表面形貌分析。这些设备通常依赖光学、电子束或混合技术，并使用特定的波长配置和技术路线来实现高灵敏度和高分辨率。以下是这几家主要厂商在不同检测设备中常用的波长配置和技术路线的详细说明：
一、KLA（科磊）
1. 缺陷检测设备（如：29xx系列、39xx系列）
- 技术路线：
- 明场（Brightfield）与暗场（Darkfield）成像结合
- 激光扫描 + 宽带等离子体光源（Broadband Plasma Source）
- 多角度照明与多通道探测（Multi-angle illumination & multi-pixel detection）
- 常用波长配置：
- 深紫外（DUV）波段：193 nm、248 nm（常用于ArF/ KrF光刻后检测）
- 可见光至近红外：400–700 nm（宽带光源覆盖多个波长）
- 激光源：通常使用 266 nm、355 nm 固体激光器进行高灵敏度扫描
- 特点：
- 利用短波长提高空间分辨率，适用于先进节点（<10nm）
- 宽带光谱可用于材料识别和薄膜干扰分析
2. 光学散射测量（OCD, Optical Critical Dimension）
- 设备示例：Archer 系列
- 技术路线：光谱椭偏仪（Spectroscopic Ellipsometry, SE）+ 角度分辨散射（AROCD）
- 波长范围：
- 190–1000 nm 连续光谱（氙灯或氘灯）
- 包含 DUV（193–250 nm）、VIS 和 NIR
- 优势：
- 高精度建模复杂结构（FinFET、EUV图形化）
- 多波长联合反演提升测量稳定性
二、Hitachi（日立）
1. 电子束缺陷检测（EBI, Electron Beam Inspection）
- 设备示例：CG6300、REVIEWR系列
- 技术路线：
- 扫描电子显微镜（SEM）原理
- 多电子束或单电子束高速扫描
- 二次电子/背散射电子成像
- “等效波长”概念（非光学波长）：
- 电子束能量：500 eV – 1 keV（低电压减少损伤）
- 对应德布罗意波长：约 0.05 Å – 0.02 Å
- 特点：
- 分辨率可达亚纳米级
- 用于EUV图形化后的微小桥接、坍塌等缺陷检测
- 速度较慢，常作为光学检测后的复查工具
2. 光学检测设备（如：LC3x00系列）
- 技术路线：明场成像 + DUV照明
- 波长配置：
- 使用 266 nm 或 280 nm 深紫外LED或激光
- 结合高NA物镜实现高分辨率
- 应用场景：
- 前道宏观缺陷检测（particle, scratch, residue）
三、Nova（现为Onto Innovation的一部分）
1. OCD（光学关键尺寸测量）
- 设备示例：nFX 系列
- 技术路线：
- 光谱反射仪（Spectroscopic Reflectometry, SR）
- 光谱椭偏仪（SE）
- 偏振敏感散射测量（Mueller Matrix Ellipsometry）
- 波长配置：
- 190–1000 nm 范围内连续光谱
- 特别强调 DUV 区域（190–280 nm），以增强对浅层结构的敏感性
- 创新点：
- Mueller矩阵测量可捕捉各向异性结构信息（如侧壁角度变化）
- 支持EUV光刻胶、多重图形工艺中的复杂堆叠结构建模
2. 集成XRF薄膜厚度测量
- 使用X射线荧光（XRF）技术
- 激发源：X射线管（非传统“波长”，但对应特征X射线能量）
- 如 Cr靶：Kα ≈ 5.4 keV（波长约 0.23 nm）
- 测量金属薄膜（Co, Ru, W, TiN等）厚度与成分
四、对比总结表
| 厂商 | 设备类型 | 主要技术路线 | 典型波长/能量配置 | 分辨率/用途 |
|---|---|---|---|---|
| KLA | 宽带等离子体检测 | 明/暗场 + 多角度照明 | 193–700 nm（DUV-VIS-NIR） | 高灵敏度缺陷检测（<10nm节点） |
| OCD测量 | 光谱椭偏 + AROCD | 190–1000 nm | CD、侧壁角、膜厚联合测量 | |
| Hitachi | 电子束检测 | SEM 成像 | 电子束能量 0.5–1 keV（波长 ~0.05 Å） | 极高分辨率缺陷复查（<3nm） |
| DUV光学检测 | 明场成像 | 266 nm / 280 nm | 宏观缺陷快速扫描 | |
| Nova | OCD / MM-SE | 光谱反射/椭偏/Mueller矩阵 | 190–1000 nm（强DUX覆盖） | 复杂结构建模，EUV工艺支持 |
| XRF薄膜测量 | X射线荧光 | X射线能量 1–15 keV（波长 0.08–1.2 nm） | 超薄金属层成分与厚度 |
五、趋势与发展
向更短波长发展：
- 更多设备引入 DUV（<280 nm）甚至真空紫外（VUV, <190 nm） 提升对微小结构的敏感性。
多模态融合：
- KLA与Nova推动 OCD + AFM/SAXS 数据融合建模
- Hitachi 推出 eBeam + Optical hybrid inspection
机器学习辅助：
- 所有厂商均采用AI算法优化信号处理、降噪、分类与预测建模。
EUV工艺专用配置：
- 针对EUV光刻引入的新缺陷模式（stochastic defects），设备普遍增强 低电压eBeam 和 高动态范围光学采集。
结论
不同厂商根据其技术专长选择不同的波长配置与技术路线：
- KLA：主打宽光谱光学检测与高通量缺陷扫描，强调多波长协同；
- Hitachi：专注电子束技术，在分辨率上领先，适合先进制程复查；
- Nova：深耕OCD与薄膜测量，擅长利用DUV光谱与偏振信息提升模型精度。
随着制程进入3nm及以下，未来将更加依赖 多物理场联合检测（光+电+X射线）以及 原位、实时监测能力，波长配置也将进一步扩展至极端紫外（EUV, 13.5 nm）周边区域用于特殊应用。