半导体前道量检测设备行业报告(二)：先进制程关键设备，电子束检测正崛起

半导体前道量检测设备行业报告（二）：先进制程关键设备，电子束检测正崛起评级：推荐(维持)证券研究报告2024年06月25日专用设备姚健(证券分析师)杜先康(证券分析师)S0350522030001S0350523080003yaoj@ghzq.com.cnduxk01@ghzq.com.cn沪深300表现表现1M3M12M专用设备-9.3%-12.6%-18.9%沪深300-3.5%-1.9%-10.0%最近一年走势相关报告《半导体前道量检测设备行业报告：重点产品持续突破，国产替代正在加速（推荐）*专用设备*杜先康，姚健》——2024-01-19-31%-23%-16%-9%-1%6%2023/06/262023/09/242023/12/232024/03/222024/06/20专用设备沪深300请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明3重点公司代码股票名称2024/06/24EPSPE投资评级股价20232024E2025E20232024E2025E300567.SZ精测电子57.470.541.001.45106.4357.4739.63买入688012.SH中微公司147.512.883.304.2151.2244.7035.04未评级688361.SH中科飞测52.950.440.630.95120.3484.0555.74未评级—东方晶源————————资料来源：iFinD资讯，国海证券研究所 未评级公司盈利预测取自iFinD一致预期请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明4u 电子束检测是先进制程关键设备Ø随着集成电路工艺节点减小，缺陷尺寸减小、缺陷密度增加、漏检风险逐渐提升，受益加速电压下的波长优势，电子束检测技术精度较高，且对于电性缺陷具有独特的识别能力。先进制程及其配套产业链或将成为大基金三期的重点发力方向，半导体前道量检测设备目前国产化率仅个位数，电子束检测设备是先进制程芯片良率的关键保障，未来有望加速发展。u 国内电子束检测设备市场有望快速发展Ø我们测算，2024/2025年全球半导体量检测设备市场空间分别为159/196亿美元，中国大陆半导体量检测设备市场空间分别为55/68亿美元，全球电子束量检测设备市场空间分别约为25/34亿美元，其中，电子束关键尺寸量测市场空间分别为11/15亿美元，电子束缺陷检测市场空间分别为6/8亿美元，电子束缺陷复查设备市场空间分别为8/10亿美元。u 电子束检测设备国产替代空间广阔Ø根据VLSI数据统计，2023年全球半导体量检测设备行业CR5超过84%，主要供应商包括KLA、应用材料、日立等，其中柯磊半导体市占率高达55.8%。电子束检测设备方面，根据应用材料数据统计，2021年应用材料、日立、阿斯麦、KLA等企业的全球市占率分别为50%、28%、15%、6%，电子束检测设备国产供应商较为稀缺。u 投资建议：关注本土设备商产品进展Ø电子束检测设备国产替代有望加速，维持半导体前道量检测设备行业“推荐”评级。建议关注精测电子、东方晶源（未上市）、中微公司、中科飞测。1）精测电子：半导体产品持续完善，明场检测持续发展，DR-SEM国内领先；2）东方晶源（未上市）：聚焦电子束检测、计算光刻等产品，CD-SEM应用广泛，积极布局DR-SEM；3）中微公司：刻蚀设备国内领跑者，加速布局量检测赛道，或将发力电子束检测市场；4）中科飞测：聚焦半导体量检测，产品种类持续丰富。u 风险提示：半导体设备国产替代不及预期；行业竞争加剧风险；市场空间测算偏差风险；重点关注公司业绩不及预期；研究报告使用的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明5p 1、电子束检测是先进制程关键设备p 2、国内电子束检测设备市场有望快速发展p 3、电子束检测设备国产替代空间广阔p 4、风险提示与投资建议请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明61、电子束检测是先进制程关键设备请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明7u 根据不同工序，半导体检测分为前道量检测、后道检测及实验室检测，其中，前道量检测主要应用于晶圆加工环节，目前以厂内产线在线监控为主；后道检测主要应用于晶圆加工后的芯片电性测试及功能性测试，目前主要分为第三方测试和厂内产线在线监控；实验室检测主要针对失效样品进行缺陷定位和故障分析，目前主要分为第三方实验室检测和厂内自建实验室。图表1：半导体检测分类（按工序）图表2：半导体检测对比（按工序）资料来源：胜科纳米招股说明书，国海证券研究所资料来源：胜科纳米招股说明书，国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明8图表3：前道量检测分类资料来源：中科飞测招股说明书，国海证券研究所u 前道量检测设备具有两大类功能，一是确保IC产线量产良率，二是定量监控生产设备，为设备验收、维保提供依据。按技术手段，前道量检测设备主要分为光学检测、电子束检测以及X光检测设备，本文旨在分析电子束检测设备的基本原理、发展趋势、供求状况。请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明9u 光学检测存在分辨率瓶颈。分辨率是指仪器能够清晰分开两点间的最小距离，根据abbe公式，仪器分辨率的提升方式主要包括：1）减小照明波长，2）增大孔径角。入射波长是影响光学显微镜分辨率的主要因素，受可见光波长范围（400-760nm）的限制，光学显微镜的极限分辨率约为200nm。u 先进制程对光学检测提出较大挑战。光学检测目前是半导体质量控制的主要技术，具有速度快、无接触、易于在线集成等优势。为了提高检测精度，目前最先进的量检测设备所使用的光源波长已包含DUV波段，同时不再单纯依靠解析晶圆上的图案来捕捉缺陷，而是通过结合深度的图像信号处理软件和算法，在有限的信噪比图像中寻找微弱的异常信号，能够检测的制程水平进一步提升。然而随着工艺节点继续发展，相比真正的缺陷，噪声在检测结果中的比例显著提升，光学检测在先进节点应用中的可靠性降低。图表4：分辨率计算公式（abbe公式）图表5：28nm明场检测缺陷分布资料来源：《电显微镜技术与应用》徐柏森等，国海证券研究所注：δ是分辨率，λ是照明波长，n是镜头折射率，α是物体与物镜间所成夹角（孔径角）的1/2资料来源：《28 纳米关键工艺缺陷检测与良率提升》龙吟，国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明10u 电子束检测能够显著提升分辨率。电子在加速电压下运动，其波长可达可见光波长的十万分之一，使用电子波作为照明源能够显著提升仪器分辨率。电子显微镜是以电子束作为照明源，通过电磁透镜成像，并与机械、电子和高真空技术相结合而构成的综合性电子光学仪器，目前主要包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、扫描透射电镜（STEM）、原子力显微镜（AFM）、分析电镜、超高压电镜等。图表6：不同加速电压下的电子波波长值资料来源：《电显微镜技术与应用》徐柏森等，国海证券研究所注：公式λ=h/(m*v)，其中，h是普朗克常数，m是电子静止质量，v是电子运动速度注：可见光波长约为4000-7600Å，1Å=0.1nm图表7：部分电子显微镜对比资料来源：《电子显微技术与应用》徐柏森等，国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和