SEMICONDUCTOR BASICS — 比較記事

電子ビーム検査と光学検査の違い(欠陥検査方式の比較)

電子ビーム検査(E-beam Inspection)は電子ビームでウェハを走査し二次電子・反射電子像から欠陥を検出する方式で、数nm級の微小欠陥や配線のオープン/ショートといった電気的欠陥(Voltage Contrast)まで捉えられます。光学検査(光学式欠陥検査)は可視〜DUVレーザー光の散乱・反射を用い、高いスループットで量産ラインの全数インライン検査に適します。両者は「解像度」と「スループット」のトレードオフにあり、先端ノードではハイブリッド運用が一般的です。

最終更新: 2026-08-02

結論:電子ビーム検査(E-beam)光学検査(Optical)の違いは?

電子ビーム検査と光学検査の最大の違いは「解像度とスループットのトレードオフ」です。電子ビーム検査は数nm〜サブnmの微小欠陥に加え、Voltage Contrastにより配線のオープン/ショートといった電気的欠陥まで検出できますが、1枚あたりの検査時間が長くなります。光学検査は光の回折限界(数十nm〜)に制約される代わりに高スループットで、量産ラインの全数インライン検査に適します。先端ノードでは両者を組み合わせたハイブリッド運用が一般的です。

比較表

電子ビーム検査(E-beam)光学検査(Optical)
電子ビーム検査(E-beam)光学検査(Optical)観点別比較
観点電子ビーム検査(E-beam)光学検査(Optical)
検出原理電子ビーム走査による二次電子・反射電子像の解析可視〜DUVレーザー光の散乱・反射・回折の解析
解像度非常に高い(数nm〜サブnmの微小欠陥も検出)光の回折限界に依存(数十nm〜が中心)
スループット低い(1枚あたりの検査時間が長い)高い(量産インラインの全数検査向き)
得意な欠陥微小物理欠陥+電気的欠陥(ボイド・オープン/ショートをVoltage Contrastで検出)パーティクル・パターン欠陥・異物など物理欠陥が中心
環境要件高真空が必須(電子光学系)大気中で検査可能(装置構成がシンプル)
代表用途先端ノードの研究開発・歩留まり解析・物理故障解析量産ラインの全数インライン欠陥モニタリング
コスト・CoO装置高価でスループットが低くCoOは高いスループットが高く量産での検査効率に優れる
代表装置メーカーKLA・日立ハイテク・Applied MaterialsKLA(2900/39xxシリーズ)・Applied Materials

全数モニタは光学、ホットスポット深掘りは電子ビーム

実際の量産ラインでは、スループットの高い光学検査でウェハ全面を高速にモニタリングし、欠陥が多発する層やホットスポットだけを電子ビーム検査で精密に解析する「ハイブリッド運用」が定着しています。光学検査で『どこに欠陥があるか』を広く拾い、電子ビーム検査で『その欠陥が致命的か(電気的に効くか)』を見極める役割分担です。寸法計測(CD)はCD-SEM、膜厚やプロファイルはOCD(スキャトロメトリ)が担い、検査・計測装置群として連携します。

EUV時代の検査課題とVoltage Contrast

EUVリソグラフィの微細化に伴い、確率的(stochastic)に発生する微小欠陥や、配線のオープン/ショートといった電気的欠陥の早期検出が重要になっています。電子ビーム検査はVoltage Contrast(電位コントラスト)により、像の明暗から導通不良を非破壊で可視化できる点が強みです。マスク側ではアクチニック検査(actinic inspection)が実波長13.5nmでEUVマスク欠陥を検査します。詳細は欠陥検査・ウェハ検査の用語ページを参照してください。

関連ページ

電子ビーム検査(用語)
欠陥検査(用語)
ウェハ検査(用語)
CD-SEM(用語)
OCD・スキャトロメトリ(用語)
アクチニック検査(用語)
検査装置カテゴリ
KLA企業ページ(検査・計測の世界最大手)
日立ハイテク企業ページ(電子ビーム/SEM)
レーザーテック企業ページ(マスク・アクチニック検査)
ウェハテストと最終テストの違い(比較)

よくある質問

電子ビーム検査と光学検査はどちらが高精度ですか?
解像度(検出できる欠陥の小ささ)は電子ビーム検査が圧倒的に優れ、数nm級の微小欠陥や電気的欠陥まで捉えられます。一方スループット(検査速度)は光学検査が大きく上回り、量産での全数検査に向きます。どちらが上というより、解像度の電子ビーム・速度の光学という役割分担です。
CD-SEMと電子ビーム検査の違いは何ですか?
CD-SEMは特定箇所の寸法(Critical Dimension)を計測する『計測』装置で、電子ビーム検査はウェハ広域を走査して欠陥の有無と位置を見つける『検査』装置です。どちらも電子ビームを使いますが、目的(寸法計測 vs 欠陥検出)と走査範囲が異なります。
検査装置の主要メーカーはどこですか?
KLAが光学検査・電子ビーム検査の両方で世界トップシェアを持ちます。電子ビーム/SEM系では日立ハイテク、EUVマスクのアクチニック検査ではレーザーテックが強みを持ちます。欠陥レビューSEMではApplied Materialsも有力です。

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