缺陷檢測（Defect Inspection）是在半導體晶圓製造過程中，偵測晶圓表面或電路圖案上的微粒（微小異物）、刮傷、圖案缺陷、結晶缺陷等，以及早發現製程異常的檢測步驟。對整條產線的良率管理與品質保證扮演不可或缺的角色。
缺陷檢測的主要方式大致分為光學式與電子束式（e-beam）。光學式以雷射或白光掃描晶圓，偵測散射光、繞射光的變化。由於能高速檢測大面積，適合嵌入產線進行線上（inline）檢測。分為明場（偵測正反射光）與暗場（偵測散射光）2種模式，依欲偵測的缺陷種類分別使用。
電子束式（e-beam）檢測設備將電子束照射於晶圓表面，偵測二次電子與背向散射電子，能以高解析度偵測光學式難以發現的奈米級微小缺陷。檢測速度雖比光學式慢，但對於偵測 10nm 以下的極微小缺陷不可或缺。
缺陷資料會依種類、大小、位置以晶圓圖（bin map）呈現，由製程工程師進行模式分析（晶圓全面、晶粒內、特定製程所致等）。藉由導入運用機器學習的自動缺陷分類（ADC：Automatic Defect Classification）技術，可在減少誤判（Nuisance）的同時提高缺陷偵測的準確度。
主要的缺陷檢測設備廠商有科磊（KLA，全球市占最大）、應用材料（SEMVision 系列）、日立高新技術（Hitachi High-Tech）。缺陷檢測會安插在 CVD 薄膜沉積後、蝕刻後、CMP 後、清洗後等許多步驟之間，在先進節點會實施數十處以上的線上檢測。