Na cadeia de fabricação de precisão da indústria de semicondutores, a detecção de wafers é um elemento fundamental para garantir a eficiência dos chips. Com o processo de chip continuamente avançando para 7nm e abaixo, a precisão e a eficiência da tecnologia de detecção são exigidos. Atualmente, as principais tecnologias de detecção de wafer na indústria - detecção óptica, detecção de feixe de elétrons e detecção de microscópio de força atômica, com seus respectivos princípios técnicos, desempenham um papel importante em diferentes cenários de detecção para construir juntos a "rede de proteção" da qualidade do wafer.

Tecnologia de detecção óptica com "propagação e interação da luz" como princípio central, é a tecnologia básica amplamente aplicada na detecção de wafers. Sua essência é emitir um feixe de comprimento de onda específico para a superfície do wafer através de um sistema óptico de alta resolução, usando as propriedades de reflexão, refração, dispersão e interferência da luz para capturar a informação do wafer. Quando o feixe é irradiado para a área de arranhões, defeitos ou anormalidades gráficas na superfície do wafer, o caminho de transmissão da luz muda e os sensores de imagem de alta precisão convertem essas mudanças em sinais elétricos que são processados por algoritmos para gerar dados sobre a localização, tamanho e tipo do defeito. Esta tecnologia tem a vantagem de alta velocidade e sem contato, com velocidades de detecção de até dezenas de quadros por segundo, e é adequada para a detecção de defeitos em lote em todo o processo de fabricação de wafers, especialmente na detecção de defeitos de aparência em processos acima de 28nm.

A tecnologia de detecção de feixe de eletrônicos baseia-se na "interação de eletrônicos e substâncias" para alcançar a detecção de alta precisão e é o principal meio de detecção de processos avançados. Seu princípio é a emissão de feixes de eletrônicos de alta energia através de uma arma eletrônica focados na superfície do wafer, após a colisão de átomos de eletrônicos e materiais do wafer, estimulará a geração de eletrônicos secundários, eletrônicos de espalhamento de volta e outros sinais. Os sinais eletrônicos estimulados por diferentes materiais e regiões de diferentes estruturas são diferentes, e esses sinais são coletados e convertidos em imagens por meio de detectores para identificar com precisão defeitos e características de circuito em nanoescala. A resolução da tecnologia pode atingir o nível de 0,1 nm, pode efetivamente detectar pequenos defeitos que a detecção óptica não pode reconhecer, mas a velocidade de detecção é relativamente lenta e é mais adequada para a detecção de etapas-chave de processos avançados abaixo de 7 nm, como a verificação de precisão gráfica fotográfica, a verificação de defeitos de fiação metálica, etc.

A tecnologia de detecção de microscópio de força atômica tem como núcleo a "força interatómica" para realizar a caracterização morfológica atômica da superfície do wafer. Seu componente central é um feixe de suspensão com uma sonda de nanoescala, quando a sonda se aproxima da superfície do wafer, os átomos da sonda e os átomos da superfície do wafer geram forças de interação como a força de Van der Waal, causando pequenas deformações no feixe de suspensão. A detecção dessa deformação por meio do método de reflexão de feixe laser e, em combinação com o sistema de controle de feedback, ajustando a distância entre a sonda e o wafer em tempo real, podem transformar o perfil da superfície a nível atômico em dados de imagem tridimensional. Esta tecnologia não só pode detectar defeitos de superfície, mas também pode obter propriedades físicas como rugosidade da superfície, módulo elástico e outros, e é adequada para cenários de alta precisão como a detecção de qualidade do revestimento da superfície do wafer, medição do tamanho da nanoestrutura e fornecer suporte de dados a nível microscópico para a otimização do processo.

Cada uma das três tecnologias de teste tem foco e se complementa para atender às diversas necessidades de teste de wafer. A detecção óptica baseia-se na triagem em lote com eficiência, a detecção de feixe de elétrons supera os desafios de processos avançados com precisão, e a detecção de microscópio de força atômica ajuda a tecnologia de pesquisa e desenvolvimento com a caracterização microscópica. No processo de avanço da indústria de semicondutores para uma maior precisão, compreender profundamente os princípios fundamentais de várias tecnologias para escolher soluções de teste de acordo com as necessidades reais e fornecer uma garantia confiável para cada etapa da fabricação de chips.