工艺检测设备是应用于工艺过程中的测量类设备和缺陷(含颗粒)检查类设备的统称。在集成电路芯片生产过程中，在线工艺检测设备要对经过每一道工艺(或数道相近工艺)的圆片进行无损的定量测量和检查，以保证I艺的关键物理参数(如薄膜厚度、线宽、沟/孔深度、侧壁角等)满足工艺指标，发现可能出现的“致命”缺陷并对其进行分类，剔除不合格的圆片，避免后续工艺的浪费。同时，工艺检测设备可以帮助工程师及时我出生产设备或工艺流程出现的偏移或问题，及时进行纠正或解决，从而保证芯片(Die) 的成品率，以及最终生产线芯片出货的稳定性和可预期性。

工艺检测设备的另-个重要作用是帮助工程师在工艺开发和试生产时优化生产类设备(如光刻、薄膜、刻蚀、CMP等设备)的运行参数和光掩模的设计，查找影响芯片工艺质量的缺陷，发现并消除缺陷来源，继而优化整个工艺流程，缩短开发时间，快速提升成品率并实现量产。因此，工艺检测设备是保证集成电路芯片生产线快速进人量产阶段并获取稳定的高成品率和高经济效益的关键性设备。

集成电路芯片制造工艺流程中在线使用的工艺检测设备种类繁多，应用于前段芯片制造工艺的主要检测设备分为如下4类。

(1)圆片表面的颗粒和残留异物检查，以及工艺过程中國片的缺陷和异物的检查和分类。

(2)薄膜材料的厚度和物理常数( 如折射率、消光系数、组分和应力等)的测量。

(3)四片在光刻胶曝光显影后、刻蚀后和CMP工艺后的关键尺寸(CD) 和形貌结构的参数测量。

(4)套刻对准的偏差测量。

在后段封装工艺中，芯片倒装(Fip-Chip)、 圆片级封装(Wafer-LevelPackge)和硅通孔( Through Silicon Via, TSV)等先进工艺要求对凸点(Bump)、通孔(TSV)、 铜柱(Copper Pla)等的缺损/异物残留及其形状、间距、高度的一致性，以及再布线层(erisribtionon Layr, RDL)进行无接触定量检查和测量。

在集成电路工业发展的早期，检测通常是在无图形的监控阳片上进行的。随着制造工艺的发展，单个芯片的价值越来越高。为了获取尽量高的芯片成品率(Die Yild),需要严格控制四片之间、同一四片上芯片之间的工艺一致性。因此，对工艺过程中的圆片进行在线检测成为必然，这就要求检测设备必须具备智能化的图像识别功能，能够快速、准确地找到工艺流程中规定的测量区域去完成检查和测量，并且自动地将数据实时上传至生产线控制终端系统，为各工艺段的生产设备的参数微调提供依据，并预警设备异常，从而保证每道工艺均落在容许的工艺窗口内，使整条生产线平稳、连续地运行。对于一个24h不间断生产的现代化量产线，总检测次数十分庞大，因此检测设备的吞吐量也成为与灵敏度、准确性、稳定性同样重要的指标，是检测设备更新换代和同类设备之间比较的一个重要参考。

针对集成电路芯片制造工艺中采用的不同材料及结构，工艺检测设备分别采用了包括宽波段光谱(紫外到红外)、电子束、激光和x射线等多种不同技术。随着工艺不断向细微化发展，集成电路单元的几何尺寸越来越小，器件形成过程中的结构也越来越复杂，并由传统的二维平面结构向三维结构转变(如FinFET、3D NAND和TSV等)，这些都对检测设备的灵敏度、可适用性及稳定性等不断提出了新的挑战，也为工艺检测设备的技术发展和进步提供了动力。工艺检测设备不仅要确保集成电路芯片生产线快速实现量产和取得高成品率，还要对生产类设备进行定量的监控，确保生产类设备正常运行，为生产设备的维护、保养和验收提供依据，帮助工程师排查生产设备出现的异窗。

随着芯片结构的不断细微化和工艺的不断复杂化，工艺检测设备在先进的前段生产线中起着越来越重要的作用。根据相关数据统计，日前工艺检测设备投资占整个前段工艺设备总投资的10%-15%。如同其他集成电路工业专用设备，工艺检测设备的供应商主要集中在美国、日本、以色列等少数国家。近十年来，一-批服务先进集成电路生产线的中国设备企业逐渐成长起来， 其中包括生产和研发工艺检测设备的睿易科学仪器(上海)有限公司和深圳中科飞测科技有限公司。