電子束量檢測是半導(dǎo)體量檢測領(lǐng)域的主要技術(shù)類型之一，在半導(dǎo)體制程不斷微縮，光學(xué)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(shè)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(shè)計非常具有技術(shù)挑戰(zhàn)性。
作為布局該領(lǐng)域最早的國內(nèi)企業(yè)之一，東方晶源已先后成功推出電子束缺陷檢測設(shè)備EBI，關(guān)鍵尺寸量測設(shè)備CD-SEM(12英寸和6&8英寸)，電子束缺陷復(fù)檢設(shè)備DR-SEM，占據(jù)電子束量測檢測三大主要細分領(lǐng)域，產(chǎn)品多樣化和產(chǎn)品成熟度走在前列。同時，經(jīng)過持續(xù)的迭代研發(fā)，三大產(chǎn)品線全力升級、性能指標(biāo)進一步提升，引領(lǐng)國內(nèi)電子束量測檢測產(chǎn)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(shè)備)是集成電路制造中不可或缺的良率監(jiān)控設(shè)備。其基本原理是結(jié)合掃描電鏡成像技術(shù)、高精度運動控制技術(shù)、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(guān)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(nèi)首臺電子束缺陷檢測設(shè)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(chǎn)線全自動量產(chǎn)。經(jīng)過數(shù)年研發(fā)迭代，新一代機型SEpA-i525在檢測能力和應(yīng)用場景方面得到進一步拓展。在檢測速率方面，新款EBI產(chǎn)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(jié)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(xué)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(yīng)對圖像的影響。在應(yīng)用場景方面，東方晶源的EBI設(shè)備也從邏輯Fab領(lǐng)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(shè)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(yīng)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(xué)習(xí)、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(jīng)驗的靈活性，在小樣本的場景下可以快速創(chuàng)建。
CD-SEM：面向6/8/12英寸產(chǎn)線全面布局
CD-SEM(關(guān)鍵尺寸量測設(shè)備)主要是通過對于關(guān)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(chǎn)品系列，均已進入用戶產(chǎn)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(jīng)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(chǎn)品的量測重復(fù)精度達到0.25nm，滿足28nm產(chǎn)線需求;通過提升電子束掃描和信號檢測，產(chǎn)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(zhǔn)功能，可確保較高的量測一致性，為產(chǎn)品的大規(guī)模量產(chǎn)做好了準(zhǔn)備。
除12英寸產(chǎn)品外，東方晶源6&8英寸CD-SEM產(chǎn)品相較國際大廠新設(shè)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(dǎo)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(zhì)的晶圓(例如GaN/SiC/GaAs)，兼容不同厚度的晶圓(例如350um，1100um)。該產(chǎn)品已在多個頭部客戶實現(xiàn)了量產(chǎn)驗證。
值得一提的是，2022年底東方晶源ODAS LAMP產(chǎn)品已正式發(fā)布。ODAS LAMP全稱為Offline Data Analysis System, Large Scale Automatic Measurement Purpose產(chǎn)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(shè)備的配套工具，目的在于方便CD-SEM用戶利用設(shè)計版圖離線創(chuàng)建和修改CD-SEM recipe，并且提供對CD-SEM量測結(jié)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(zhǔn)新需求，開拓新領(lǐng)域
DR-SEM(電子束缺陷復(fù)檢設(shè)備)是東方晶源最新涉足的細分領(lǐng)域。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2024年12英寸產(chǎn)線DR-SEM需求量約為50臺。未來3-4年，12英寸產(chǎn)線DR-SEM設(shè)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-r600TM，目前已經(jīng)出機到幾個頭部客戶進行產(chǎn)線驗證。在設(shè)備開發(fā)過程中，得益于公司前期的技術(shù)積累，開發(fā)進程得以顯著縮短。圖像質(zhì)量已達到客戶需求，CR>95%，接近成熟機臺水平。
在輔助光學(xué)系統(tǒng)復(fù)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(xué)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(xué)復(fù)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(fù)檢需求。也就是說，東方晶源的DR-SEM設(shè)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(shè)備還引入了全彩OM，能實現(xiàn)色差調(diào)整，以滿足不同film內(nèi)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(shè)備將結(jié)合下一代自研EOS，搭配深紫外DUV輔助光學(xué)檢測系統(tǒng)，預(yù)期可滿足更先進制程全流程的defect復(fù)檢需求。
從2021年6月EBI設(shè)備通過產(chǎn)線驗證進入全自動量產(chǎn)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(chǎn)品，并持續(xù)通過迭代升級提升設(shè)備性能和效率，解決了國產(chǎn)半導(dǎo)體發(fā)展中的關(guān)鍵難題，領(lǐng)跑國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)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(chǎn)業(yè)帶來更多的硬件和軟件產(chǎn)品，推動行業(yè)發(fā)展和進步。
（來源：東方晶源）
