電子ビーム検査（E-Beam Inspection）とは、電子ビーム（電子線）をウェーハ表面に照射し、放出される二次電子や後方散乱電子を検出することでパターン欠陥・電気的欠陥を高感度に検出する検査技術である。光学式検査システムと比較して分解能が格段に高く（数nm〜数十nmレベル）、2nm以下の先端ロジックやEUVリソグラフィー後の微細パターン欠陥の検出に不可欠な技術として位置づけられる。
電子ビーム検査の最大の特徴は、通電時に欠陥が顕在化する「電圧コントラスト（Voltage Contrast）」現象を利用したコンタクトホールの開口不良・リーク不良の検出能力である。光学検査では電気的欠陥を直接検出できないが、電子ビームを照射すると欠陥のあるコンタクトは正常部と異なる明暗コントラストを示すため、視覚化・定量化が可能となる。
KLAはe-Beamウェーハ検査システムで圧倒的な市場シェアを持ち、2800・3900シリーズなどの製品ラインアップを展開している。マルチビーム電子顕微鏡（Multi-Beam SEM）技術の導入により、スループットをシングルビームの数十倍に向上させることが可能となり、生産ラインでのサンプリング検査から全数検査へのシフトを実現しつつある。
EUVリソグラフィーとの関係では、EUV露光後のストキャスティック（確率論的）欠陥（ラインエッジラフネス、ブリッジ、断線）の検出に電子ビーム検査が活用されている。光学検査の解像限界を超える微小欠陥をキャプチャできるため、EUVプロセス歩留まり管理には電子ビーム検査システムが必須となっている。
課題として、電子ビーム検査のスループットは光学検査に比べて依然として低く、全数検査への適用にはマルチビーム化と高速画像処理技術のさらなる向上が必要である。また、電子線照射によるチャージアップ（帯電）がデバイス特性に影響を与える場合があるため、照射条件の最適化も重要な技術課題となっている。Onto InnovationやCamtek（CAMTEKとは別会社）なども電子ビーム関連検査技術を展開している。