在半導體產業的精密制造鏈條中，晶圓檢測是保障芯片良率的關鍵環節。隨著芯片制程不斷向7nm及以下突破，對檢測技術的精度、效率提出了嚴苛要求。目前行業內主流的晶圓檢測技術——光學檢測、電子束檢測及原子力顯微鏡檢測，憑借各自技術原理，在不同檢測場景中發揮著重要的作用，共同構筑起晶圓質量的“防護網”。
光學檢測技術以“光的傳播與交互”為核心原理，是晶圓檢測中應用廣泛的基礎技術。其本質是通過高分辨率光學系統向晶圓表面發射特定波長的光束，利用光的反射、折射、散射及干涉特性捕捉晶圓信息。當光束照射到晶圓表面的劃痕、缺陷或圖形異常區域時，光的傳播路徑會發生改變，高精度圖像傳感器將這些變化轉化為電信號，經算法處理后生成缺陷的位置、尺寸及類型數據。該技術具備非接觸、高速的優勢，檢測速度可達每秒數十幀，適用于晶圓制造全流程的批量缺陷篩查，尤其在28nm以上制程的外觀缺陷檢測中效率突出。
電子束檢測技術依托“電子與物質的相互作用”實現超高精度檢測，是先進制程的核心檢測手段。其原理是通過電子槍發射高能電子束聚焦于晶圓表面，電子與晶圓材料的原子發生碰撞后，會激發產生二次電子、背散射電子等信號。不同材料、不同結構的區域激發的電子信號存在差異，通過探測器收集這些信號并轉化為圖像，即可精準識別納米級的缺陷及電路特征。該技術的分辨率可達0.1nm級別，能有效檢測出光學檢測無法識別的微小缺陷，但檢測速度相對較慢，更適用于7nm以下先進制程的關鍵步驟檢測，如光刻膠圖形精度驗證、金屬布線缺陷排查等。
原子力顯微鏡檢測技術則以“原子間作用力”為核心，實現對晶圓表面的原子級形貌表征。其核心部件是帶有納米級探針的懸臂梁，當探針接近晶圓表面時，探針原子與晶圓表面原子會產生范德華力等相互作用力，導致懸臂梁發生微小形變。通過激光束反射法檢測這種形變，并結合反饋控制系統實時調整探針與晶圓的距離，即可將原子級的表面形貌轉化為三維圖像數據。該技術不僅能檢測表面缺陷，還能獲取表面粗糙度、彈性模量等物理特性，適用于晶圓表面涂層質量檢測、納米結構尺寸測量等高精度場景，為制程優化提供微觀層面的數據支撐。
三種檢測技術各有側重、互為補充，共同滿足晶圓檢測的多元化需求。光學檢測以效率立足批量篩查，電子束檢測以精度攻克先進制程難題，原子力顯微鏡檢測則以微觀表征助力技術研發。在半導體產業向更高精度邁進的過程中，深入理解各技術的核心原理，才能根據實際需求選擇檢測方案，為芯片制造的每一個環節提供可靠保障。
更新時間：2025-12-18
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