[半导体检测-7]：半导体检测技术：无图案晶圆检测与图案晶圆检测

前言：

半导体检测技术中，无图案晶圆检测与图案晶圆检测是两种重要的检测方式，它们在检测原理、应用场景及挑战等方面存在显著差异。以下是对这两种检测技术的详细分析：

一、无图案晶圆检测

1. 检测原理

无图案晶圆检测主要关注晶圆表面的物理缺陷，如颗粒、划痕、凸起等。在检测过程中，通常使用激光扫描技术。激光束在旋转的晶圆表面上进行径向扫描，确保光束投射到晶圆表面的所有部分。当激光束遇到晶圆表面的颗粒或其他缺陷时，该缺陷会散射一部分激光。根据光强分布，可以直接检测散射光（暗场照明）或作为反射光束强度的损失（明场照明）。晶片的旋转位置和光束的径向位置定义了晶片表面上缺陷的位置。

2. 应用场景

无图案晶圆检测在生产前进行，以确认晶圆在出厂时是否合格。只有缺陷极少的晶圆才会被用于后续生产。此外，在晶圆经历被动或主动工艺环境之前和之后，也会进行测量，以确定来自特定工艺机台的粒子贡献的基线。

3. 面临的挑战

随着制造进入深纳米级，对缺陷的检测要求越来越高。无图案晶圆的亚100纳米检测因规模问题而变得复杂，信噪比（SNR）成为决定检测系统对晶圆表面颗粒和其他缺陷检测极限的关键参数。环境湿度等表面化学污染也会导致SNR降低，从而影响检测精度。为了克服这些挑战，检测工具采用了高度复杂的光学空间滤波、散射信号的偏振分析以及专门的信号处理算法来探测有表面雾气存在时的缺陷。

二、图案（电路图图案）晶圆检测

1. 检测原理

图案晶圆检测不仅关注晶圆表面的物理缺陷，还关注图案缺陷，如电路图案的断线、短路等。检测系统通常将晶圆上测试芯片的图像与相邻芯片（或已知无缺陷的“黄金”芯片）的图像进行比较。图像处理软件从另一个图像中减去一个图像，在减法过程中，其中一个芯片中的任何缺陷都不会归零，而在减法图像中清楚地显示出来。这种方法可以精确地定位并区分缺陷。

2. 应用场景

图案晶圆检测在生产过程中进行，以确保每个晶圆的电路图案都符合设计要求。此外，在晶圆加工的不同阶段，也需要进行图案晶圆检测，以及时发现并纠正潜在的缺陷。

3. 面临的挑战

图案晶圆检测面临的主要挑战是检测精度和速度之间的平衡。随着特征尺寸的减小，对检测精度的要求越来越高。然而，高精度检测往往意味着更长的检测时间，这会影响生产效率。此外，图案表面散射的复杂性会降低到检测器的总光子通量，从而导致晶圆检测的整体周期更长。为了克服这些挑战，制造商不断开发新的检测技术和算法，以提高检测精度和速度。