半導體檢測設備種類｜晶圓檢測、光罩檢測應用方式一次看！

在晶片製造過程中，從光罩、晶圓到最終的晶片，每個階段的缺陷都可能影響產品良率與穩定度。一顆微粒落在光罩圖案上，可能在曝光時被複製到大量晶圓上，一道蝕刻製程的側壁輪廓偏差，可能導致後續元件電性異常。

晶圓檢測在半導體製程中，便是在缺陷擴散之前及早發現、定位並分類，讓工程師能即時調整製程參數或排除異常機台。本文將介紹半導體檢測設備的分類、檢測與量測的差異，以及晶圓與光罩檢測的常見項目，協助企業理解不同設備的用途與選型考量。

半導體檢測設備是什麼？檢測與量測差在哪？

半導體製造過程中的品質管控，主要透過「檢測」（Inspection）與「量測」（Metrology）兩種方式進行，兩者的目標與方法不同，但在產線上是互補的關係。

檢測著重於「找出缺陷」，透過大面積快速掃描，比對相鄰圖案或參考資料，定位製程中隨機產生的微粒、刮傷、針孔或圖案變形，對產能與缺陷捕捉率的要求較高。量測的重點則在於「測量數值」，針對特定點位進行高精度、高重複性的物理尺寸測量，例如：線寬、疊對、膜厚或高低差，對精確度與重複性的要求較高。

半導體檢測與量測比較表

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半導體檢測設備種類有哪些？從光罩與晶圓製程認識機台功能

半導體檢測設備可以依據檢測對象分為光罩檢測與晶圓檢測兩大類，每個類別下又有針對不同缺陷類型的專用設備。霖豐代理的VPTek便能針對不同的檢測需求，提供一系列符合產線自動化與高精度要求的方案。

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光罩（Reticle）缺陷檢測

光罩是曝光製程中將電路圖形轉移到晶圓上的元件，光罩上的任何缺陷都會在曝光過程中被複製到大量晶片上，會大大影響製程的良率。光罩缺陷的半導體檢測設備目標是在光罩進入產線之前，確認圖案面沒有影響曝光的異常。

VPTek STORM 3000採UV雷射光學系統，能同時運用反射光與透射光，還支援Die-to-Database、Die-to-Die與SL模式，提供高精度、高效率的檢測能力，適用於光罩圖案面的缺陷檢測。官方應用範圍以180／130nm製程節點為主，導入前仍需用實際光罩、缺陷樣本與檢測配方確認靈敏度和產能。

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IC Mask Blanks基板缺陷檢測

IC Mask Blanks基板缺陷檢測是指在光罩尚未蝕刻電路圖案之前，對基板與多層膜表面進行全面掃描，檢測是否有顆粒、刮痕、凹坑、凸起等缺陷，確認基板本身的品質，避免後續蝕刻製程完成後才發現基板已有問題。

VPTek STORM 3000U以STORM 3000半導體檢測設備為基礎，針對光學成像、資料傳輸與快取流程進行調整，並支援SMIF Pod自動上下料、自動複檢、缺陷分類與基板分級，官方資料標示其對應200nm檢測精度需求，實際的檢出能力仍須依材料、膜層與缺陷對比確認。

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IC Mask雙表面顆粒檢測

IC Mask雙表面顆粒檢測是指同時檢測光罩的正面保護膜與背面玻璃基板的顆粒與髒污，確認光罩在兩個表面都沒有污染。顆粒如果附著在光罩表面，可能在製程中掉落到圖案面造成缺陷，影響曝光的完整性。

VPTek IRIS 530配置上下兩組光學系統，結合明場與暗場照明，可同時檢測Pellicle面與Glass面的顆粒，並將缺陷位置與圖形位置以視覺化方式呈現，這類型的半導體檢測設備適用於Mask Shop出貨檢查與Fab廠光罩日常監控，檢測區域可依膜框內外和兩側表面分別設定。

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晶圓表面缺陷檢測

晶圓檢測是半導體製程中，使用光學、雷射或電子束等技術，系統性掃描晶圓表面，記錄缺陷位置與類型，用來監控製程與提升良率，晶圓檢測涵蓋的缺陷包括微粒、刮傷、圖案異常與薄膜缺陷等。

VPTek Tornado 2000是支援4、6、8吋晶圓的全自動光學檢測平台，可執行2D與3D缺陷檢測，並支援明暗場照明、分區ROI、AI缺陷分類與MES資料整合。Tornado 3000則對應8、12吋晶圓，應用範圍涵蓋前段、中段及先進封裝製程，並提供SMIF、FOUP與Open Cassette等進料配置。

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晶圓CD／OVL量測

CD量測（Critical Dimension Metrology）用於測量線寬、間距或其他關鍵圖案尺寸等數據，確認圖案是否符合設計規格，OVL量測（Overlay Metrology）則用於測量不同曝光層之間的對準精度，讓多層圖案能正確疊合。

VPTek Tornado 2100是支援4、6、8吋晶圓的全自動光學CD／OVL量測設備，提供白光、RGB和UV等照明選項，並可透過灰階閾值、灰階變化率與直線擬合等方法量測線寬，設備支援依Recipe自動執行量測。

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晶圓檢測（Wafer Inspection）項目有哪些？

晶圓檢測的範疇涵蓋了晶圓表面特徵和2D／3D的缺陷捕捉，廠房通常會依據產線的晶圓尺寸導入對應的機台。以VPTek半導體檢測設備為例，Tornado 2000支援4吋、6吋與8吋晶圓，適合成熟製程或化合物半導體產線；而Tornado 3000主要對應8吋與12吋晶圓，兩者皆可應用於高精度的晶圓2D與3D缺陷檢測。

從晶圓類型與狀態評估

晶圓在製程中的狀態會影響光學檢測的難度，裸晶圓表面沒有圖案，所以晶圓檢測著重微粒、刮傷與表面粗糙度，光學系統需要處理高反射表面的訊號干擾。圖案化晶圓已有電路圖形，檢測時需要區分真實缺陷與圖案本身的正常變化，對演算法的要求較高。此外，晶圓表面的薄膜厚度與材質也會影響光學檢測的靈敏度。

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製程階段與缺陷的檢測

晶圓製造經過數百道工序，不同站點容易產生的缺陷類型不一，因此工程師需要依據製程階段設定晶圓檢測配方，選擇對應的項目與靈敏度參數，以下為晶圓各製程階段常見的檢測項目：

半導體各製程階段檢測項目與常見缺陷比較表

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光罩檢測（Photomask Inspection）項目與應用

光罩是半導體曝光製程的重要元件，光罩缺陷通常分為「致命性缺陷」與「非致命性缺陷」，致命性缺陷會影響曝光的圖案完整性，導致晶圓上的電路異常，非致命性缺陷雖然不影響當下曝光，但在後續製程中會造成問題。選型時應先確認光罩類型、載具、資料格式與目標缺陷，再進行樣品測試。

VPTek STORM 3000U用於Mask Blank的顆粒、刮傷、針孔及髒污檢測，STORM 3000對應圖案化光罩，可比較Die、設計資料及透反射影像，IRIS 530負責處理Pellicle與Glass雙表面顆粒監控。

半導體檢測設備如何選型？從檢測目的、技術規格與成本完整評估

市面上的半導體檢測設備規格必須回到產線需求評估，在缺陷靈敏度、量測重複性、單片檢測工時、自動化程度與總持有成本之間取得平衡。

製程檢測目的

首先，要先了解導入半導體檢測設備是為了「研發階段的良率提升」還是「量產階段的機台監控」，研發階段可能需要更高的檢測靈敏度與更彈性的配方設定，量產階段則更重視檢測速度與穩定度，以及與產線自動化系統的整合能力。

技術層面的評估

評估時不宜只看光學解析度是否對應最小線寬，而應確認目標缺陷尺寸、缺陷與背景的對比、檢出靈敏度、缺陷捕捉率、誤報率，以及單片檢測時間。若有 2D／3D 檢測、自動缺陷分類（ADC）、Wafer Map 輸出或 MES 連線需求，也必須逐項確認其為標準功能或選配功能，並以實際資料格式與系統介面進行整合測試。

成本上的考量

設備成本不只有採購價格，還包括保養耗材、校正、軟體授權、停機時間、人員訓練、複檢工時，以及後續擴充費用。像是VPTek Tornado 2000提供多尺寸晶圓相容、雙Port循環上下料與軟硬體配置選項，Tornado 3000則對應8、12吋晶圓與多種工具。不過實際總持有成本仍應依每小時處理片數、稼動率、維護條件與產線產品組合試算，不能只依產品標示作判定。

製程需求選型

應依晶圓尺寸、光罩規格、載具與工廠自動化需求選型，並確認設備的 Load Port、載具規格、SECS／GEM或其他通訊介面、資料輸出格式，以及AMHS整合條件。不同設備的自動化支援程度可能因機型與選配而異，採購前建議以工廠規格書逐項確認，避免導入後增加人工搬運或介面修改成本。

半導體檢測設備選型，就找霖豐評估製程需求！

晶圓檢測與光罩製程面對的缺陷來源、檢測尺度及自動化條件不同，設備評估必須從樣品與製程資料開始。如果企業正在為產線尋找能兼顧產能與精度的半導體檢測設備，霖豐提供的VPTek能處理晶圓或光罩的製程，歡迎與我們聯繫，了解更多資訊，並由專業團隊協助評估需求與設備配置。

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