电子束缺陷检测设备（EBI）是一种基于电子束成像的高精度半导体检测技术。其核心原理是通过聚焦电子束扫描晶圆表面，利用二次电子或背散射电子信号成像，检测纳米级缺陷（如颗粒污染、刻蚀残留等）。相较于光学检测，电子束波长更短（可达0.1 nm以下），分辨率更高，尤其适用于7 nm以下先进制程的缺陷检测。

半导体制造

缺陷检测：EBI可用于检测晶圆表面及内部的缺陷，如晶体缺陷、颗粒污染、划痕等，还可检测掩模版上的缺陷，防止缺陷转移到晶圆上影响芯片性能和良率。

关键尺寸测量：能精确测量晶圆上微观结构的关键尺寸，如线宽、间距等，以保证半导体器件的性能和一致性。

先进制程适配：针对5nm以下节点(如GAA晶体管、3DNAND)，电子束可穿透复杂结构底部成像。

材料科学

微观结构分析：对各种材料的微观结构进行观察和分析，如晶体结构、晶粒尺寸、位错等。

成分分析：通过电子束与材料相互作用产生的信号，如X射线等，进行材料的成分分析，确定元素的种类和含量分布。

新型材料研究：在新型纳米材料、复合材料等的研究中发挥重要作用，可用于研究材料的制备工艺、性能与微观结构的关系等。

生物医学

生物样本观察：可用于观察生物细胞、组织等的微观形态和结构，为生物学研究提供高分辨率的图像，有助于深入了解生物体的生理和病理机制。

医学诊断：可用于检测生物样本中的疾病标志物、细胞异常等，为疾病的早期诊断和治疗提供支持。

药物研发：可对药物与生物分子的相互作用进行研究，观察药物对细胞和组织的影响，为药物的筛选和优化提供依据。

电子枪：生成高亮度、高稳定性的电子束，场发射电子源（如肖特基电子源）因其高电流密度和长寿命成为主流选择。

探测器系统：多通道探测器覆盖不同角度的信号采集。例如二次电子探测器主要采集表面发射出的低能量电子（<50 eV），对表面形貌变化极其敏感；BSE探测器（BSD）主要采集从样品中弹性散射返回的高能电子，提升缺陷立体成像能力。经客户测试验证，核芯光电科技（山东）有限公司自主研发的BSE探测器在上升时间、信噪比等关键性能指标上达到国际同类产品水平，已可实现国产替代。

光学与算法系统：结合深紫外光源、智能算法优化检测灵敏度与效率。

运动控制平台：高精度传片系统与自动化控制，确保晶圆高速、稳定传输。

根据VLSI统计，2023年全球量检测设备市场空间为128.3亿美元，CAGR为18.8%。2023年全球半导体量测/检测设备市场空间分别为39.5/87.1亿美元，其中，电子束检测设备市场空间分别为18.2亿美元。根据OYR(恒州博智)的统计及预测，2024年全球电子束缺陷检测量测设备市场销售额达到了19.55亿美元，预计2031年将达到30.23亿美元，年复合增长率(CAGR)为6.5%(2025-2031)。

SEMI数据显示，2024年中国大陆的计量检测设备支出规模将达30亿美元，成为继光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备之后需求占比最高的细分领域，并持续保持高速增长，是当前半导体设备市场中最具活力与发展潜力的赛道之一。

未来，电子束检测设备行业有望迎来诸多机遇。全球半导体等高科技产业的持续扩张，使得对高精度检测的需求不断攀升，电子束检测设备凭借其高分辨率和高灵敏度等特性，市场需求有望持续增长。各国政府对战略性新兴产业的政策扶持以及半导体产业的全球化和产业链协同发展，也为电子束检测设备的市场推广和技术进步提供了有力支持。此外，随着量子芯片、Chiplet封装等新兴领域的快速发展，电子束检测的应用范围也将不断拓展。

本文节选及整理自“大束科技” “和诚咨询”公众号EBI发文