微細化・大口径化で高まる非接触・インライン測定検査の必要性
半導体製造で「工程横断の非接触測定」が重要になる3つの理由を、検査課題から整理します。
微細化で管理値がµmオーダーに
配線微細化・薄化が進み、ウェハ厚み・反り・段差・高さの許容値はµm〜サブµmで管理されます。接触式や抜き取りでは、対象へのキズ・変形や見逃しが歩留まりロスに直結します。工程内で非接触・全数測定できる体制が、品質と歩留まりの前提になります。
大口径・薄化で反り/たわみが顕在化
300mm大口径化と薄化により、ウェハやパッケージの反り・たわみが搬送・吸着・加工の各段階で課題となります。真空環境や装置内の限られたスペースでも測れる小型・非接触ヘッドで、装置や対象物の挙動を捉えることが不良防止につながります。
工程ごとに最適な測定方式が異なる
透明膜・鏡面・金属光沢・粗面・黒色など対象の表面状態は工程で大きく変わり、単一方式では測りきれません。分光干渉・マルチカラー共焦点・ラインレーザ・投影画像など、課題に応じた方式選択が必要で、最適な使い分けが求められます。
ウェハ製造・前工程・後工程で「どこで何を測るか」
ウェハ製造から前工程・後工程まで、各工程の測定課題を整理しました。
ウェハ製造工程（インゴット〜面取り〜研磨〜ウェハ検査）
インゴット・ウェハの外径やエッジ位置、外周・端部形状を非接触で測定。研磨後のウェハ厚み平坦度（TTV）も測定します。
前工程（成膜・リソグラフィ・エッチング・イオン注入・CMP・搬送）
液膜厚みや塗布ノズル高さ、真空環境内のウェハ反り・ステージ位置、露光のレチクル位置決め・ウェハ傾き、エッチング深さやCMPパッド形状などを、装置内でも非接触で測定します。
後工程（裏面研削・ダイシング・ボンディング・モールド・フォーミング・マーキング）
裏面研削中のウェハ厚み（In-situ）やレーザダイシング時のフォーカス合わせ、チップ傾き・平面度・各種高さ、モールド厚み・リードコプラナリティ・刻印深さまで、後工程の測定検査課題を非接触でカバーします。
半導体製造工程の測定検査課題と、適した非接触測定方式
対象物の表面状態と測りたい内容は工程ごとに変わります。課題起点で、どの非接触測定方式が適するかを一覧にしました。
| 測定方式 | 得意な対象・課題 | 活用工程・用途 | 非接触・インライン | 特長 |
|---|---|---|---|---|
| 分光干渉（SI-Fシリーズ／ SI-Tシリーズ） |
ウェハ厚み・平坦度・液膜厚み | ポリッシング・裏面研削・成膜 | ○ | 超小型ヘッド・超高精度 |
| マルチカラー共焦点 （CL-3000シリーズ） |
距離・反り・段差・鏡面/真空 | 露光・成膜・ダイシング・真空環境 | ○ | 真空対応ヘッド |
| 透過光学式 （LS-9000シリーズ） |
外径・エッジ位置・外周形状（高速） | ウェハ外径・面取り・検査 | ○ | 回転体対応 |
| 2次元投影画像 （TM-X5000シリーズ） |
外径・輪郭・端部形状（透過） | インゴット/ウェハ外径・端部形状 | ○ | シルエットで検査 |
| ラインレーザ （LJ-X8000シリーズ） |
高さ・平面度・段差・3D形状 | ダイボンド・フォーミング・モールド | ○ | 2D・3D検査 |
| レーザ三角測距 （LK-G5000シリーズ） |
高速測定・カウント・距離 | チップカウント・ストローク | ○ | 長距離・高速 |
| 白色干渉（WI-5000シリーズ） | 微小な深さ・段差・粗さ | エッチング深さ・刻印深さ・バンプ高さ | ○ | 面内一括測定 |
課題起点で最適方式を選べる
半導体製造工程では対象の表面状態と測定項目（厚み・反り・高さ・外径・深さ）が工程ごとに変わります。レーザ変位計・測定器は分光干渉・マルチカラー共焦点・透過光学式・ 2次元投影画像・ラインレーザ・レーザ三角測距・白色干渉を揃え、真空・狭所・鏡面・透明・黒色といった条件でも非接触で測定。課題起点で最適方式を選べます。
課題から選ぶ、非接触測定シリーズ
ウェハ製造工程から半導体前工程・後工程まで実績多数。工程の測定検査課題に応じて、レーザ変位計・測定器の各シリーズが対応します。
半導体製造工程向け 非接触測定ソリューション
半導体測定検査対応レーザ変位計・測定器
厚み・平坦度は分光干渉、反り・距離・段差はマルチカラー共焦点、微小な深さは白色干渉、外径・エッジは透過光学式／2次元投影画像、高さ・3D形状はラインレーザと、測定検査課題に応じて使い分けます。工程別の具体的な測定は、下の活用例と各商品ページをご覧ください。
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工程マップ・測定検査課題・対応シリーズをまとめた技術ガイドを無料でダウンロードできます。
ウェハ製造〜前工程〜後工程の代表的な測定検査事例
ウェハ厚み・平坦度、真空内の反り、In-situ厚みなど、工程別の非接触測定検査事例です。
［ウェハ製造］ポリッシング後のウェハ厚み・平坦度測定（SI-Fシリーズ）
研磨したウェハのTTV（厚みの均一性）を分光干渉の同軸測定で非接触測定。傾きやバタつきに影響されにくく高精度に測定します。
［前工程］真空環境内のウェハ反り測定（CL-3000シリーズ）
真空対応ヘッドで、装置内のウェハ反り・たわみを非接触測定。従来困難だった真空環境における装置や対象物の測定を実現します。
［後工程］裏面研削中のウェハ厚みIn-situ測定（SI-F80R）
BGテープを除いたウェハ厚みを研削中に非接触測定。設置距離を長く取れるため装置構成の影響を受けにくく、In-situ厚み管理を実現します。
［後工程］ICの浮き・重なり・表裏・抜け検査（LJ-X8000シリーズ）
ラインレーザで対象物表面をスキャンして面内の高さと濃淡データを取得、浮きや表裏など複数の検査を同時に行います。
半導体製造工程の測定検査に関するよくあるご質問
- 半導体の前工程と後工程では測定検査の対象が違いますか？
- 違います。前工程はウェハ上の膜厚・反り・露光位置・エッチング深さなど、後工程は裏面研削後のウェハ厚み・チップ高さ・コプラナリティ・モールド厚みなどが中心です。本ガイドの測定方式一覧で対応シリーズをご確認いただけます。
- 真空環境や装置内の狭いスペースでも非接触で測れますか？
- 測れます。マルチカラー共焦点CL-3000シリーズの真空対応・小型ヘッドなどにより、真空環境内のウェハ反りやステージ位置、装置内の限られたスペースでの測定に対応します。
- ウェハの厚み・平坦度（TTV）や反りはどの方式が適していますか？
- 厚み・平坦度（TTV）は分光干渉SI-Fシリーズ、真空内や鏡面・透明面の反りはマルチカラー共焦点CL-3000シリーズが適します。
- ダイシングやボンディング後の高さ・平面度も測れますか？
- 測れます。2D・3D測定器LJ-X8000シリーズが、チップ傾き・ヒートシンク平面度・リードコプラナリティなどを面で3D測定し、インライン検査に対応します。
- どの工程から導入を検討すればよいですか？
- 歩留まりに直結する厚み・反り管理（研磨・裏面研削）や、後工程の高さ・コプラナリティ検査から着手される例が多くあります。測定方式一覧で課題を特定し、各商品ページへお進みください。
- 接触式・抜き取り検査から置き換えられますか？
- 置き換えられます。非接触で対象にキズをつけず、装置内・インラインで全数検査できるため、抜き取りの見逃しや接触による変形・汚染を回避できます。
半導体製造工程の測定検査課題をご相談ください
工程・対象・条件をお聞かせいただければ、最適な非接触測定方式と商品をご提案します。