Industri semikonduktor umumnya memerlukan deteksi cacat permukaan pada wafer yang efisien dan akurat, sehingga dapat menangkap cacat yang efektif dan mencapai deteksi{0}waktu nyata. Teknik pendeteksian permukaan yang lebih umum dapat dibagi menjadi dua kategori: metode kontak jarum dan metode non-kontak, dengan metode kontak jarum sebagai representasi dari metode kontak; Metode non kontak dapat dibagi menjadi metode gaya atom dan metode optik. Dalam penggunaan khusus, dapat dibagi menjadi pencitraan dan non pencitraan.
Metode sentuhan jarum, seperti namanya, merupakan metode pendeteksian permukaan yang dideteksi melalui kontak antara jarum dan bahan yang diuji, dan merupakan salah satu metode paling awal dalam industri manufaktur. Informasi bentuk dan kontur permukaan yang diuji dikirimkan ke sensor melalui stylus, sehingga ukuran dan bentuk stylus sangatlah penting. Menurut prinsip deteksi metode sentuhan jarum, kontur sebenarnya dari objek yang diukur hanya dapat dideteksi ketika jari-jari ujung jarum mendekati 0. Namun, semakin tipis ujung stylus, semakin besar tekanan yang dihasilkan pada permukaan yang diukur, dan stylus rentan terhadap keausan, menggores permukaan objek yang diukur. Untuk permukaan berlapis dan logam lunak, deteksi kontak dapat dengan mudah merusak permukaan sampel yang diuji dan umumnya tidak cocok untuk digunakan.
Pada tahun 1981, Binnig dan Rohrer menemukan Scanning Tunneling Microscope (STM). STM memanfaatkan efek terowongan kuantum, dengan ujung jarum dan permukaan benda diukur sebagai dua kutub. Gunakan ujung jarum yang sangat tipis untuk mendekati permukaan sampel, dan bila jaraknya sangat dekat, persimpangan terowongan akan terbentuk. Jarak antara ujung jarum dan permukaan sampel dijaga konstan, sehingga ujung jarum dapat bergerak secara tiga dimensi pada permukaan sampel. Ketinggian atom yang dirasakan oleh ujung jarum ditransmisikan ke komputer, dan setelah-pemrosesan, morfologi tiga-dimensi permukaan objek yang diuji diperoleh. Karena keterbatasan STM, Binnig et al. mengembangkan mikroskop kekuatan atom (AFM) berdasarkan STM. AFM mendeteksi gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara ujung jarum dan spesimen, sehingga cocok untuk material konduktif dan{10}}non-konduktif.
Pemindaian mikroskop optik-bidang dekat (SNOM) memanfaatkan karakteristik bidang-dekat di dekat permukaan sampel yang diuji untuk mendeteksi morfologi permukaannya. Resolusinya jauh melebihi batas resolusi mikroskop konvensional (λ/2).
Metode deteksi pencitraan yang umum digunakan dalam industri semikonduktor saat ini meliputi deteksi optik otomatis, deteksi sinar X-, deteksi berkas elektron, dll. Pemindaian mikroskop elektron (SEM) adalah alat penelitian objek mikroskopis yang ditemukan pada tahun 1965. SEM menggunakan berkas elektron untuk memindai sampel, menyebabkan emisi elektron sekunder, yang dapat menghasilkan gambar morfologi permukaan sampel yang diperbesar. Gambar jenis ini diperbesar titik demi titik dan mempunyai urutan tertentu. Keunggulan SEM adalah resolusinya yang sangat tinggi.
Kombinasi teknologi pengujian non-sinar X-destruktif dan teknologi pemrosesan gambar digital dapat melakukan deteksi-resolusi tinggi pada koneksi internal di perangkat. Agilent memiliki pangsa pasar yang tinggi, dengan produk khasnya termasuk sistem 5DX.
Teknologi Automatic Optical Inspection (AOI) adalah teknik deteksi berdasarkan prinsip optik. Ini mendeteksi cacat pada permukaan sampel melalui pergerakan platform instrumen presisi, perangkat akuisisi gambar, dan teknologi pemrosesan gambar digital. Keunggulannya adalah kecepatan pendeteksiannya yang cepat. Peralatan AOI telah berkembang pesat di Tiongkok dalam beberapa tahun terakhir dan dianggap memiliki potensi pasar yang cukup besar. Teknologi AOI memperoleh gambar melalui sensor CCD atau CMOS, mengubahnya dari analog ke digital, mengirimkannya ke komputer, memprosesnya secara digital, dan membandingkannya dengan gambar standar.
