電子束量檢測是半導體量檢測領域的主要技術類型之一，在半導體制程不斷微縮，光學檢測對先進工藝圖像識別的靈敏度逐漸減弱的情況下，發(fā)揮著越來越重要的作用。電子束量檢測設備對于檢測的精度、可適用性、穩(wěn)定性、吞吐量等要求很高，其研發(fā)和設計非常具有技術挑戰(zhàn)性。
作為布局該領域最早的國內企業(yè)之一，東方晶源已先后成功推出電子束缺陷檢測設備EBI，關鍵尺寸量測設備CD-SEM（12英寸和6&8英寸），電子束缺陷復檢設備DR-SEM，占據(jù)電子束量測檢測三大主要細分領域，產品多樣化和產品成熟度走在前列。同時，經過持續(xù)的迭代研發(fā)，三大產品線全力升級、性能指標進一步提升，引領國內電子束量測檢測產業(yè)高速發(fā)展。

EBI：歷時三代煥新，檢測速度提升3-5倍
EBI（電子束缺陷檢測設備）是集成電路制造中不可或缺的良率監(jiān)控設備。其基本原理是結合掃描電鏡成像技術、高精度運動控制技術、高速圖像數(shù)據(jù)處理和自動檢測分類算法等,在集成電路制造關鍵環(huán)節(jié)對晶圓及集成電路的物理缺陷和電性缺陷進行檢測，避免缺陷累積到后續(xù)工藝中。 東方晶源早在2019年就成功研發(fā)并推出的SEpA-i505是國內首臺電子束缺陷檢測設備，可提供完整的納米級缺陷檢測和分析解決方案，在2021年便進入28nm產線全自動量產。經過數(shù)年研發(fā)迭代，新一代機型SEpA-i525在檢測能力和應用場景方面得到進一步拓展。在檢測速率方面，新款EBI產品可兼容步進式和連續(xù)式掃描，連續(xù)掃描模式適用于存儲Fab，結合自研探測器的性能優(yōu)化，較上一代機型能帶來3倍-5倍的速度提升；新開發(fā)的電子光學系統(tǒng)可支持negative mode檢測方式和40nA以上的檢測束流；同時引入多種wafer荷電控制方案，降低荷電效應對圖像的影響。在應用場景方面，東方晶源的EBI設備也從邏輯Fab領域延伸至存儲Fab，可以為客戶解決更多的制程缺陷問題。
此外，東方晶源EBI設備基于DNA缺陷檢測引擎，采用圖前臺與運算后臺低耦合，支持同步online/offline inspection。集成多種先進缺陷檢測算法（D2D、C2C等），可以滿足用戶不同應用需求，有效提高Capture Rate，降低Nuisance Rate。采用的自動缺陷分類（ADC）引擎，其Model-Based ADC模塊基于深度學習、自動特征選取、融合置信度的聚類算法，可以有效提升自動缺陷分類的Purity和Accuracy；Rule-Based ADC模塊則保留了人工經驗的靈活性，在小樣本的場景下可以快速創(chuàng)建。

（2）CD-SEM：面向6/8/12英寸產線全面布局
CD-SEM（關鍵尺寸量測設備）主要是通過對于關鍵尺寸的采樣測量，實現(xiàn)對IC制造過程中，光刻工藝后所形成圖形尺寸進行監(jiān)控，以確保良率。東方晶源的CD-SEM分為12英寸和6&8英寸兼容兩個產品系列，均已進入用戶產線，可支持Line/Space、Hole/Elliptic、LER/LWR等多種量測場景，滿足多種成像需求。 12英寸CD-SEM新一代機型SEpA-c430經過2年的迭代，在量測性能和速度上實現(xiàn)全面提升，目前也在多個客戶現(xiàn)場完成驗證。該產品的量測重復精度達到0.25nm，滿足28nm產線需求；通過提升電子束掃描和信號檢測，產能提高30%；新推出的晶圓表面電荷補償功能，可以提高光刻膠量測的能力。新機型還增加了自動校準功能，可確保較高的量測一致性，為產品的大規(guī)模量產做好了準備。
除12英寸產品外，東方晶源6&8英寸CD-SEM產品相較國際大廠新設備的交期長、價格高具有更高的性價優(yōu)勢。面向第三代半導體市場推出的SEpA-c310s，不僅實現(xiàn)了6&8 英寸兼容，同時還可兼容不同材質的晶圓（例如GaN/SiC/GaAs），兼容不同厚度的晶圓（例如350um，1100um）。該產品已在多個頭部客戶實現(xiàn)了量產驗證。
值得一提的是，2022年底東方晶源ODAS LAMP產品已正式發(fā)布。ODAS LAMP全稱為Offline Data Analysis System, Large Scale Automatic Measurement Purpose產品，中文名稱為大規(guī)模CD量測離線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
ODAS LAMP作為CD-SEM量測設備的配套工具，目的在于方便CD-SEM用戶利用設計版圖離線創(chuàng)建和修改CD-SEM recipe，并且提供對CD-SEM量測結果的review功能，也可以在CD-SEM圖像上進行離線再量測，提升機臺利用率。

DR-SEM：瞄準新需求，開拓新領域
DR-SEM（電子束缺陷復檢設備）是東方晶源最新涉足的細分領域。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2024年12英寸產線DR-SEM需求量約為50臺。未來3-4年，12英寸產線DR-SEM設備總需求量約為150臺，具有廣闊的市場空間。2023年東方晶源推出首款SEpA-r600，目前已經出機到幾個頭部客戶進行產線驗證。在設備開發(fā)過程中，得益于公司前期的技術積累，開發(fā)進程得以顯著縮短。圖像質量已達到客戶需求，CR>95%，接近成熟機臺水平。
在輔助光學系統(tǒng)復檢OM的研發(fā)方案選擇中，東方晶源獨立開發(fā)出一套全新光學窗口成像系統(tǒng)。借助于這套系統(tǒng)，目前已完成對unpatterned wafer的光學復檢功能的開發(fā)，實現(xiàn)了auto bare wafer review的功能，滿足客戶對70nm左右defect的復檢需求。也就是說，東方晶源的DR-SEM設備不僅能夠進行pattern wafer auto review ，也能夠進行unpattern wafer review功能，并附帶缺陷元素分析。 另外，DR-SEM的高電壓電子槍能夠滿足客戶對淺層缺陷的分析，同時對較深的孔底部也能夠有明顯的信號。根據(jù)針對客戶需求深度拆解，這款DR-SEM設備還引入了全彩OM，能實現(xiàn)色差調整，以滿足不同film內部color defect的檢測，為客戶提供更多的表征手段。未來，東方晶源新一代DR-SEM設備將結合下一代自研EOS，搭配深紫外DUV輔助光學檢測系統(tǒng)，預期可滿足更先進制程全流程的defect復檢需求。

從2021年6月EBI設備通過產線驗證進入全自動量產以來，東方晶源加快研發(fā)步伐，先后又成功推出12英寸CD-SEM、6&8英寸兼容CD-SEM、DR-SEM多款產品，并持續(xù)通過迭代升級提升設備性能和效率，解決了國產半導體發(fā)展中的關鍵難題，領跑國內相關領域發(fā)展。未來，東方晶源將圍繞集成電路良率管理繼續(xù)深耕，為產業(yè)帶來更多的硬件和軟件產品，推動行業(yè)發(fā)展和進步。