By 工業應用部 王克倫 

半導體的發明是為了取代真空管電路，也因為半導體的出現，使得電子產品體積大幅縮小。半導體屬於電晶體電路，隨著科技進步，晶圓大小由最初的2吋、4吋，進而到5、6、8至12吋。 目前市場主流為8吋及12吋晶圓，而製造技術也由單純的電晶體元件發展出消費性產品、邏輯性電路產品、記憶體電路產品等。伴隨著摩爾定律，半導體製造的線路寬度也由釐米到微米，進而到次微米，而在12吋晶圓上已進入到奈米級的線寬。 

隨著線寬縮小，便可增加每片晶圓上的晶粒數量，代表每個晶粒上的電晶體數量也隨之提升。這些進展使得電子產品的體積得以不斷縮小，但功能卻愈來愈強大，對人類的生活產生巨大影響。然而，半導體的製造成本很高，因此必須妥善監控每段製程，一發現問題就及時修正，以減少所耗費的時間成本與資源。 

在次微米時代前，顯微鏡便廣泛應用在半導體製造中每個站點的晶圓檢驗上。從前段的光罩、離子植入、曝光、蝕刻、晶圓清洗、晶圓測試到晶圓出貨、乃至後段的封裝測試，皆有顯微鏡的參與。 

但由於傳統光學式顯微鏡受限於鏡片研磨角度，解析度最大極限只能達到約350奈米，因此對於小於350奈米的線寬，顯微鏡便難以發揮功能。尤其12吋晶圓對於生產效率的要求更高，加上大量採用結合光、機、電的自動化檢查機台，快速取代了顯微鏡微觀檢查的功能。但這並不意味顯微鏡將會消失在半導體的製造流程中。在後段封裝及測試流程中，顯微鏡仍是不可或缺的工具。 

在前段廠，顯微鏡可用於矽晶圓的外觀檢查，主要以暗視野確認是否有刮傷及灰塵；若是光罩檢查，則可用明視野確認線路正常與否，但因線路上還覆有石英玻璃。因此在物鏡的選擇上需考量倍率、工作距離，以及石英玻璃的厚度；此外，還可搭配螢光來檢驗蝕刻後光阻劑是否殘留。 

在後段封裝進料上，會以明暗視野對晶圓、晶片、導線架進行短路、斷路、刮傷、灰塵的檢查，還會在封裝製程檢驗焊墊表面及打線完後的焊點檢驗，並在完成雷射修補後觀察修補後的狀況。 在測試廠，會以實體顯微鏡用來觀察探針是否正常，並對探針進行清潔與維修；而高倍顯微鏡則是用來檢查針測痕跡，因為在測試時是以探針觸及焊墊的表面，但因接觸時的力量大小差異，可能會在焊墊上留下痕跡，此時可藉由顯微鏡確認焊墊是否因為力量過大而遭打穿，或是力量過輕造成測試錯誤。