背景：
晶圆表面缺陷检测设备主要检测晶圆外观呈现出来的缺陷，损伤、毛刺等缺陷，主要设备供应商KLA，AMAT，日立等，其中KLA在晶圆表面检测设备占有市场52%左右。
缺陷检测设备是提高良率最核心的设备。在晶圆正面已有电路结构时，正面缺陷检测就需要用到有图案缺陷检测设备了，而背面、边缘的检测仍使用无图案缺陷检测设备。有图案缺陷检测分为明场和暗场两种，明场用宽波段的等离子体光源，暗场用单一波长的激光，两者各有优势，形成互补，明场和暗场都是KLA近乎垄断（AMAT和日立有少量份额）。
有图案缺陷检测设备相比无图案要更复杂，需将光线扫描晶圆表面每一个点后得到的信号，与记录的完好的正片的相同位置所得信号进行比对，判断被检片该处是否存在缺陷。有图案收集的信息量和所需计算量比无图案高出数量级。 晶圆表面缺陷的光学检测技术，依据其基本光学原理，可分为衍射法、干涉法和散射法。其中，散射法利用缺陷对入射光的散射特性进行缺陷检测，是一种应用广泛的缺陷检测方法，散射法根据照明方法与成像原理等不同又可分为明场散射和暗场散射。尽管明场与暗场均利用了光的散射，但二者在检测原理上存在较大差异。倘若晶圆表面是一个光滑面，其被光线照射时，会发Th镜面反射，而事实上晶圆表面存在颗粒等诸多缺陷，会导致部分入射光的反射方向较预定方向发Th偏离，即发Th散射。明场检测和暗场检测的主要区别就在于，前者检测损失了一部分光强的反射光；后者直接检测散射光。
目前市场上明场光学图形缺陷检测设备的供应商主要为 KLA（39xx 系列及 29xx 系列）以及应用材料（UVision 系列），暗场光学图形缺陷检测设备的供应商主要为 KLA（Puma 系列）和 Hitachi High-Tech（IS 系列）。
鉴于明场光学缺陷检测设备的缺陷检测性能强烈依赖于照明与成像系统的检测配置条件，例如，照明光束的偏振态控制、波段选择、截面形状、入射角，以及物镜 NA等，都将影响缺陷散射信号信噪比，而信噪比是决定检测系统对晶圆表面缺陷检测极限的一个关键参数。因此，相较暗场系统，明场系统对技术的要求更高，系统也更复杂。 明场和暗场系统各有优缺点。例如，某些样品在明场系统下对比度好，而另一些则在暗场系统下更清晰，也就是说明场可以帮助更好地捕获特定层上的某些缺陷类型，而暗场能够帮助更好地捕获其它层上的其它缺陷类型。使用明场还是暗场系统主要取决于对被检测层表面关键缺陷的抽获率及工具的所有成本（产能）的平衡考虑。
检测设备分类：
电子束设备和光学检测设备
电子束设备：扫描电子显微（电子束和晶圆表面产生二次电子，X射线等）获取高分辨率的图像，然后用图像处理表面缺陷（凹坑，凸起，尖角，沟槽等）表面容貌和材料信息，分辨率可达5-10nm。
光学检测设备：
1、无图案晶圆容貌缺陷：（凹坑，凸起，尖角，沟槽），使用光束对晶圆进行照射，收集反射光和散射光信息进行缺陷判断，进一步可分为无图案晶圆表面检测和宏观缺陷检测设备。该方法使用一个激光发射器发射一束激光对晶圆表面的一个位置进行照射，在侧面使用一个散射器收集散射光形成的散射光分布图，然后用算法进行判断散射光分布图是否存在缺陷。KLA使用SR-DUV光，检测精度在10nm以下。
2、晶圆表面缺陷 用2D相机视觉检测：使用相机+镜头的方案，相机视觉通常检测大于0.5um的缺陷。优点：由于光检测设备视野大（比电子束和激光束），成像快，检测速度快。
需要解决的问题：由于晶圆的翘曲镜头的景深很小需要高速实时自动对焦技术(视觉也能解决最佳清晰度自动对焦问题)。
图像处理算法：缺陷（划痕，毛刺，损伤，气泡等）识别通常是传统视觉算法和深度学习算法的结合，缺陷检测的稳定性是一个巨大的挑战，缺陷检测对视觉稳定检测要求非常高，通常设备使用方对合格率要求非常高，所以对机器视觉的算法，光源打光等要求很高。
