三大产品线全力升级 东方晶源引领国内电子束量测检测发展

电子束量检测是半导体量检测领域的主要技术类型之一，在半导体制程不断微缩，光学检测对先进工艺图像识别的灵敏度逐渐减弱的情况下，发挥着越来越重要的作用。电子束量检测设备对于检测的精度、可适用性、稳定性、吞吐量等要求很高，其研发和设计非常具有技术挑战性。
作为布局该领域最早的国内企业之一，东方晶源已先后成功推出电子束缺陷检测设备EBI，关键尺寸量测设备CD-SEM（12英寸和6&8英寸），电子束缺陷复检设备DR-SEM，占据电子束量测检测三大主要细分领域，产品多样化和产品成熟度走在前列。同时，经过持续的迭代研发，三大产品线全力升级、性能指标进一步提升，引领国内电子束量测检测产业高速发展。
 
EBI：历时三代焕新，检测速度提升3-5倍
EBI（电子束缺陷检测设备）是集成电路制造中不可或缺的良率监控设备。其基本原理是结合扫描电镜成像技术、高精度运动控制技术、高速图像数据处理和自动检测分类算法等,在集成电路制造关键环节对晶圆及集成电路的物理缺陷和电性缺陷进行检测，避免缺陷累积到后续工艺中。

东方晶源早在2019年就成功研发并推出的SEpA-i505是国内首台电子束缺陷检测设备，可提供完整的纳米级缺陷检测和分析解决方案，在2021年便进入28nm产线全自动量产。经过数年研发迭代，新一代机型SEpA-i525在检测能力和应用场景方面得到进一步拓展。在检测速率方面，新款EBI产品可兼容步进式和连续式扫描，连续扫描模式适用于存储Fab，结合自研探测器的性能优化，较上一代机型能带来3倍-5倍的速度提升；新开发的电子光学系统可支持negative mode检测方式和40nA以上的检测束流；同时引入多种wafer荷电控制方案，降低荷电效应对图像的影响。在应用场景方面，东方晶源的EBI设备也从逻辑Fab领域延伸至存储Fab，可以为客户解决更多的制程缺陷问题。
此外，东方晶源EBI设备基于DNA缺陷检测引擎，采用图前台与运算后台低耦合，支持同步online/offline inspection。集成多种先进缺陷检测算法（D2D、C2C等），可以满足用户不同应用需求，有效提高Capture Rate，降低Nuisance Rate。采用的自动缺陷分类（ADC）引擎，其Model-Based ADC模块基于深度学习、自动特征选取、融合置信度的聚类算法，可以有效提升自动缺陷分类的Purity和Accuracy；Rule-Based ADC模块则保留了人工经验的灵活性，在小样本的场景下可以快速创建。
 
（2）CD-SEM：面向6/8/12英寸产线全面布局
CD-SEM（关键尺寸量测设备）主要是通过对于关键尺寸的采样测量，实现对IC制造过程中，光刻工艺后所形成图形尺寸进行监控，以确保良率。东方晶源的CD-SEM分为12英寸和6&8英寸兼容两个产品系列，均已进入用户产线，可支持Line/Space、Hole/Elliptic、LER/LWR等多种量测场景，满足多种成像需求。

12英寸CD-SEM新一代机型SEpA-c430经过2年的迭代，在量测性能和速度上实现全面提升，目前也在多个客户现场完成验证。该产品的量测重复精度达到0.25nm，满足28nm产线需求；通过提升电子束扫描和信号检测，产能提高30%；新推出的晶圆表面电荷补偿功能，可以提高光刻胶量测的能力。新机型还增加了自动校准功能，可确保较高的量测一致性，为产品的大规模量产做好了准备。
除12英寸产品外，东方晶源6&8英寸CD-SEM产品相较国际大厂新设备的交期长、价格高具有更高的性价优势。面向第三代半导体市场推出的SEpA-c310s，不仅实现了6&8 英寸兼容，同时还可兼容不同材质的晶圆（例如GaN/SiC/GaAs），兼容不同厚度的晶圆（例如350um，1100um）。该产品已在多个头部客户实现了量产验证。
值得一提的是，2022年底东方晶源ODAS LAMP产品已正式发布。ODAS LAMP全称为Offline Data Analysis System, Large Scale Automatic Measurement Purpose产品，中文名称为大规模CD量测离线数据处理系统。
ODAS LAMP作为CD-SEM量测设备的配套工具，目的在于方便CD-SEM用户利用设计版图离线创建和修改CD-SEM recipe，并且提供对CD-SEM量测结果的review功能，也可以在CD-SEM图像上进行离线再量测，提升机台利用率。
 
DR-SEM：瞄准新需求，开拓新领域
DR-SEM（电子束缺陷复检设备）是东方晶源最新涉足的细分领域。根据SEMI数据，2024年12英寸产线DR-SEM需求量约为50台。未来3-4年，12英寸产线DR-SEM设备总需求量约为150台，具有广阔的市场空间。2023年东方晶源推出首款SEpA-r600，目前已经出机到几个头部客户进行产线验证。在设备开发过程中，得益于公司前期的技术积累，开发进程得以显著缩短。图像质量已达到客户需求，CR>95%，接近成熟机台水平。
在辅助光学系统复检OM的研发方案选择中，东方晶源独立开发出一套全新光学窗口成像系统。借助于这套系统，目前已完成对unpatterned wafer的光学复检功能的开发，实现了auto bare wafer review的功能，满足客户对70nm左右defect的复检需求。也就是说，东方晶源的DR-SEM设备不仅能够进行pattern wafer auto review ，也能够进行unpattern wafer review功能，并附带缺陷元素分析。

另外，DR-SEM的高电压电子枪能够满足客户对浅层缺陷的分析，同时对较深的孔底部也能够有明显的信号。根据针对客户需求深度拆解，这款DR-SEM设备还引入了全彩OM，能实现色差调整，以满足不同film内部color defect的检测，为客户提供更多的表征手段。未来，东方晶源新一代DR-SEM设备将结合下一代自研EOS，搭配深紫外DUV辅助光学检测系统，预期可满足更先进制程全流程的defect复检需求。
 
从2021年6月EBI设备通过产线验证进入全自动量产以来，东方晶源加快研发步伐，先后又成功推出12英寸CD-SEM、6&8英寸兼容CD-SEM、DR-SEM多款产品，并持续通过迭代升级提升设备性能和效率，解决了国产半导体发展中的关键难题，领跑国内相关领域发展。未来，东方晶源将围绕集成电路良率管理继续深耕，为产业带来更多的硬件和软件产品，推动行业发展和进步。