缺陷是制约20nm及以下制程芯片良率提升的关键。当前，三星和台积电已率先实现7nm节点量产和5nm节点准量产，集成电路缺陷在线检测在满足量产速度的同时还需要满足与节点尺寸相当的检测灵敏度，这对IC制造缺陷检测提出了空前的挑战。

IC制造过程中光刻掩模版制造、晶圆制造、清洗、抛光、研磨、涂胶、等关键环节都会引入缺陷，环境污染也会引入缺陷，需要对IC制造的每个环节进行实时缺陷检测。同时，随着越来越多的材料如Si3N4、石墨烯、Ge及III-V等被引入到IC制造的不同环节中，导致缺陷的成分种类增多，需要检测缺陷的成分以确定污染源，缺陷成分检测将成为IC制造又一个新的挑战。

缺陷检测主要包括掩模版缺陷检测和前道工艺晶圆缺陷检测。先进的光刻始于表征良好的掩模，掩模版是芯片制造的“模子”，掩模缺陷通过光刻批量复制到芯片上，因此掩模版要求“零”缺陷。7nm节点极紫外（EUV，波长13.5nm）光刻掩模版采用反射式纳米多层结构，基底缺陷使多层结构产生畸变，高度为1nm左右的多层畸变可产生与光刻波长相当的波前相位差，因此EUV掩模版缺陷检测灵敏度在高度方向要求达到原子级（1nm左右），等效缺陷检测灵敏度要求达到10nm量级。EUV掩模缺陷检测需要使用基于极紫外光源的Actinic检测技术，这项技术只有少数发达国家掌握，对我国实行技术严格封锁和禁运。

前道晶圆（裸晶圆/有图形晶圆）缺陷产生于光刻前后，其检测灵敏度需要与晶体管关键尺寸相当，7nm节点缺陷检测灵敏度要求达到10nm以内，这已经超过了目前光学检测技术及设备的分辨率极限；在线检测在满足缺陷检测灵敏度的同时，还要满足量产检测速度。根据Intel发布的需求数据，标准商用EUV掩模版检测速度为<1h/片，7nm节点裸晶圆检测速度为26片/h，有图形晶圆检测速度为1片/h。

我国集成电路90%的高端芯片、装备和材料依赖进口，制造过程中的缺陷在线检测设备长期被德、日、美等少数发达国家垄断，且对我国技术封锁，国内缺陷在线检测设备的开发落后1-2代，自主知识产权和技术积累有限，研究基础薄弱，一些关键部件如EUV掩模版缺陷检测技术和设备长期处于空白，落后国外20年，这中局面极大地限制了我国集成电路制造水平。

在上一代国家集成电路制造02专项中，缺陷在线检测设备的研发投入相对较少，我国在该领域存在明显短板，设备水平远落后于发达国家，因此，缺陷检测设备是我国半导体产业链中最薄弱的环节之一，研发集成电路高灵敏度缺陷在线检测技术与装备迫在眉睫。

最新进展：（简要介绍本问题的最新进展，及未来面临的关键难点与挑战）

在7nm节点尺寸集成电路缺陷在线检测领域，光学检测主要采用多通道激光散射和更短波长照明技术，同时结合先进的信息处理技术进一步提高缺陷检测灵敏度。该类缺陷检测设备主要被美国KLA-Tencor、德国Zeiss、日本LaserTech、日立等国际大公司垄断。上述公司在技术上进行了系列创新，在EUV掩模版缺陷检测设备方面，德国Zeiss采用AIMS系统并结合极紫外照明Actinic 及明场成像技术对极紫外掩模板缺陷进行在线复检，复检速度<1h/片；日本LaserTech利用极紫外照明及基于Actinic暗场检测技术，实现对高度为1nm、等效直径为11nm的极紫外掩模衬基缺陷进行快速检测，检测速度45min/片；在前道晶圆缺陷在线检测设备方面，美国KLA-Tencor公司几乎垄断了所有设备，在技术上KLA-Tencor主要采用明/暗场相结合的方法，并结合一系列创新算法使缺陷在线检测灵敏度达到10nm以内，图形晶圆检测速度1h/片，裸晶圆检测满足量产速度要求。国内极紫外掩模版缺陷检测技术和设备长期处于空白状态；前道晶圆缺陷在线检测设备水平只达到28-40nm节点，仅有深圳中科飞测公司提供相应检测设备，主要采用深紫外激光散射扫描的检测方法，尚未进入产线应用阶段；20-14nm节点前道晶圆检测设备目前仍处于国家专项资助研发阶段；7nm节点的集成电路制造缺陷在线检测设备仍处于空白状态。在线检测速度也落后于国外对应产品。

未来缺陷在线检测技术及设备面临空前挑战。缺陷检测需要在满足量产速度的同时，满足高检测灵敏度的要求。缺陷高度检测灵敏度需要达到原子级，等效检测灵敏度要达到10nm以内。需要利用Actinic方法进行检测，我国在该方面的技术储备为零。前道晶圆缺陷检测需要满足7nm以下检测灵敏度的要求，裸晶圆检测速度26片/h，有图形晶圆1片/h。AFM和SEM虽然具有较高的检测灵敏度，由于其检测时间长、操作流程复杂、体积庞大、成本高，无法满足量产速度的需求。光学检测方法速度能满足量产要求，但进入7nm及以下节点其检测灵敏度已超过光学检测的分辨率极限；同时，缺陷成分检测技术在全球范围内仍处于研究探索阶段，尚未出现相应的检测设备，随着IC制造中越来越多新材料的应用，缺陷成分检测需求将大大增加。

重要意义：（简要介绍本问题取得突破后，对本领域或相关其他交叉领域科技发展的重大影响和引领作用，以及可能产生的重大科技、经济和社会效益）

集成电路领域是国际科技竞争的主战场和大国博弈焦点。对于集成电路缺陷检测技术及设备，一方面现有最先进技术设备被少数几个发达国家垄断，对我国技术封锁；另一方面，世界范围内7nm及以下节点的缺陷在线检测技术仍未成熟，设备缺口仍然巨大，谁率先掌握了相应关键技术，谁就掌握了未来主导权，这对我国来说既是机遇又是挑战。因此，突破下一代节点集成电路制造缺陷在线检测技术，不但可以打破以美国为首的技术封锁，解决“卡脖子”问题，还将提升我国制造业整体水平，为交叉领域科技发展产生重大影响力和引领推动作用，同时带来巨大经济效应和国际影响力，占领国际竞争至高点。