ウエハの端部形状を正しく測れないと起きる3つの課題
ウエハの端部形状は歩留まりと破損に直結します。従来の測定方式には、それぞれ現場での限界があります。
端部形状のばらつきが歩留まり・破損に直結
ベベル角度・曲率やノッチ形状がばらつくと、研磨・成膜・搬送時の応力集中や欠け・パーティクルの起点になります。工程中に把握できないと、後工程や最終デバイスで不良として顕在化し、材料ロスとクレームを招きます。端部は割れや剥離の起点になりやすく、わずかな形状のばらつきも大量の不良や歩留まり低下を招き、コストを大きく圧迫します。全数で端部形状を管理することが品質の要になります。
ラボの抜取り・オフラインでは全数化できない
断面を切り出す破壊測定や、装置から外して測るオフライン測定は時間がかかり、抜取り中心では局所的な形状異常を見逃しやすくなります。生産スピードに追従した全数管理が難しく、流出不良につながります。破壊測定はサンプルを消費し、オフラインは測定待ちの停滞を生みます。局所的なベベル異常やエッジの欠けが後工程まで流出すると、割れやパーティクルとして顕在化し、手戻りとクレームの原因になります。
一つの原理だけでは端部を測り切れない
上面からの投影は端部の外形・外周・ノッチを捉えますが、断面のベベル角度は捉えません。一方、断面プロファイルの測定には光切断が適します。工程ごとに測るべき対象が異なるため、原理の使い分けが欠かせません。原理を取り違えると、測りたい形状が測れずに見逃しが生じ、端部起因の不良を防げません。製造工程と後工程で最適な原理を組み合わせることが重要です。
ウエハ工程と端部形状の測定ポイント
ウエハ製造工程では端部形状や全周外径、後工程では研削後の断面ベベル、角度、段差などを、原理を使い分けて把握します。
ウエハ製造工程・端部形状
TM-X5000シリーズの投影画像で端部形状を非接触測定。搬送中でも投受光部の間を通すだけで捉えます。
ウエハ製造工程・全周形状
LS-9000シリーズがウエハ全周の外形(エッジ位置)を高密度に測定し、外周プロファイルとして把握します。
後工程・断面ベベル
LJ-X8000シリーズの光切断3Dで端部の断面プロファイルを非破壊で測定します。
補助・端部近傍の厚み
SI-Fシリーズが端部近傍の厚みを非接触で補助測定し、端部形状の管理を補完します。
ウエハ端部形状の測定方式の比較
測定方式によって、測れる対象・非破壊性・インライン全数・断面ベベル、工程カバー範囲などへの対応に大きな差があります。
| 比較項目 | TM-X5000シリーズ （投影・ウエハ製造工程） |
LJ-X8000シリーズ （光切断3D・後工程） |
ラボ抜取りエッジ測定装置 （オフライン） |
接触式・断面切り出し （破壊） |
|---|---|---|---|---|
| 測定対象（端部の何を測るか） | 端部形状・外周形状 | 断面ベベル／角度／段差 | 断面・外形（装置依存） | 断面形状（サンプル） |
| 非接触・非破壊 | ○ 非接触・非破壊 | ○ 非接触・非破壊 | △ 装置により接触/破壊 | × 破壊・サンプル消費 |
| インライン全数 | ○ 搬送中でも全数 | ○ 回転させ全周を全数 | × 抜取り・オフライン | × 抜取りのみ |
| 断面ベベル | × 投影のため断面は対象外 | ○ 光切断3Dで測定 | △ 装置により可 | △ 測定可（ただし破壊） |
| 製造〜後工程のカバー | ◎ 製造工程の外形・外周・ノッチ | ◎ 後工程の断面ベベル | △ ラボ評価が中心 | △ ラボ評価が中心 |
TM-X5000シリーズ・LJ-X8000シリーズを選ぶ理由
端部形状は一つの原理では測り切れません。ウエハ製造工程はTM-X5000シリーズの投影画像で端部外形・外周形状をインライン全数で捉え、後工程はLJ-X8000シリーズの光切断3Dで断面形状を非破壊で測定。また、SI-Fシリーズが端部近傍の厚みを測定し、端部形状の管理を補完します。ラボの抜取り・破壊測定に頼らず、非接触・非破壊のインライン全数管理を実現します。
ウエハの端部形状を非接触で捉える測定器
製造工程はTM-X5000シリーズの投影、後工程はLJ-X8000シリーズの光切断3D。工程に応じて原理を使い分けます。
インライン投影画像測定器
TM-X5000シリーズ
Wテレセントリック光学系とシルエット方式で、ワークを投受光部の間に通すだけで端部の形状・外径を非接触測定。搬送を止めずに最速25 µsの短時間露光で捉え、製造工程のインライン全数管理に適します。断面形状の測定はLJ-X8000シリーズが担います。
超高精細インラインプロファイル測定器
LJ-X8000シリーズ
光切断方式で端部の断面プロファイルを高精細に取得。ウエハを回転させながら全周の断面形状検査ができ、裏面研削後などの後工程で端部形状をインラインで管理します。上面投影では捉えられない断面の高さ方向の形状を、光切断3Dで捉えるのが特長です。
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ウエハの端部形状測定の活用例
外径・外周形状から、端部の外形、裏面研削後の端部形状まで、工程に応じて活用されています。
ウエハ端部の形状測定
TM-X5000シリーズで撮像した投影画像を用いて、端部の外形を非接触・高精細に測定します。
ウエハ外径測定
TM-X5000シリーズのセンサヘッドを2台使用し、視野内に収まらない大径ウエハでも、2台の投受光部の間に置くだけで外径を非接触測定します。
ウエハ外周形状の全周測定
回転させながらウエハ全周のエッジ位置を高密度に測定し、外周プロファイルとして把握。製造工程で外周形状を管理します。（LS-9000シリーズ）
裏面研削後のウエハ端部形状測定
搬送リスクや反り低減のため外周部を数mm残して加工した大径ウエハを、回転させながら端部の形状を全周非接触測定します。（LJ-X8000シリーズ）
ウエハのエッジプロファイル測定に関するよくあるご質問
- ウエハの端部形状を非接触で測れますか？
- 測れます。製造工程はTM-X5000シリーズの投影画像で端部形状・外周形状を、後工程はLJ-X8000シリーズの光切断3Dで裏面研削後の端部の断面形状を非接触で測定します。
- TM-X5000シリーズとLJ-X8000シリーズの役割はどう違いますか？
- TM-X5000シリーズは投影画像で端部の形状・外周形状を捉えます。断面形状はLJ-X8000シリーズの光切断3Dが担い、工程に応じて使い分けます。
- ラボの抜取り・破壊測定から置き換えられますか？
- 非接触・非破壊でインライン全数を狙えるため、抜取り・オフライン測定を補完・置換できます。工程を止めず、局所的な形状異常の見逃しを抑えます。
- ノッチや外周の形状も測れますか？
- 測れます。TM-X5000シリーズがノッチ形状や端部外形を投影で捉え、LS-9000シリーズが回転させながらウエハ全周の外周形状も把握します。
- 端部近傍の厚みも管理したいのですが？
- SI-Fシリーズ(分光干渉レーザ変位計)が端部近傍の厚みを非接触で補助測定し、端部形状の管理を補完します。詳細はお問い合わせください。
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