ウエハの反り・厚み(TTV)測定が難しい3つの理由
大口径化・薄化が進むウエハでは、厚みばらつき(TTV)や反りが歩留まりと搬送トラブルに直結します。測定方式の選択を誤ると、割れ・誤差・工数増を招きます。
ウエハ製造時のTTVや裏面研削後の反りが歩留まりを左右
研削・研磨によって製造したウエハのTTVは、微細パターン回路の露光品質等に大きな影響を及ぼします。また、素子形成後の裏面研削で面内で厚みがばらつくとダイシング・ボンディングの各工程で位置ズレや密着不良を招きます。反ったウエハは搬送ロボットのハンドリングで吸着エラーや割れの原因にもなります。厚みのばらつき（TTV）と反り量を定量的に把握できなければ、歩留まりを安定させることは困難です。
接触式・静電容量方式には割れ・スポット径の限界
接触式のプローブは薄いウエハに押し付けると割れや傷を生みやすく、装置内での連続測定にも不向きです。また、静電容量方式は測定スポットが大きく、ウエハの端部付近での厚み測定時には誤差を生じるため、チップの取得数を増やすために端部ギリギリまでパターンを配置したウエハの厚み保証は難しいのが現状です。
BGテープ・表面パターンが正確な厚み測定を阻む
BG（バックグラインド）テープを貼ったまま上から測ると、テープ厚が変わるたびに誤差が丸ごと乗ってしまい、ウエハ単体の真の厚みがわかりません。さらにウエハ表面のデバイスパターンによる段差は、一般的なレーザ変位計の反射光をばらつかせ、誤測定の原因になります。テープと表面パターンの影響を分離して測る手段が求められています。
半導体製造の各工程と厚み・反り測定ポイント
ウエハ製造から後工程までの各工程で厚みと反りを把握することで、TTVや割れ・反りによる不良を早期に検知できます。
研削・研磨（CMP）
目標厚みまで研削・研磨する工程。分光干渉方式により非接触でナノメートル単位の超精密な厚み測定を行います。
反り・TTV計測
ステージなどと組み合わせ、面内を走査して厚み分布をマッピング。反り・うねりのP-P値や平坦度を定量化し、ウエハ形状の管理に活用します。
バックグラインド（BG）
ウエハ裏面を研削して薄化する工程。分光干渉方式ならBGテープが付いたままでも、テープ厚の影響を受けずにウエハ単体の厚みを直接測定できます。
モールド
ウエハレベルパッケージなど先端デバイスに使用されるモールドウエハの厚みを搬送中に測定します。非接触、多点の同時計測で厚み分布を捉えます。
ウエハの厚み・反り測定方式の比較
測定方式によって、割れリスク・BGテープ越しの測定・化合物半導体対応・反りのマッピングに大きな差があります。
| 比較項目 | SI-Fシリーズ （分光干渉方式） |
静電容量方式 | 接触式 （プローブ等） |
|---|---|---|---|
| 非接触・割れ/傷リスク | ○ 非接触で割れ・傷なし | ○ 非接触（近接設置は必要） | × 押し付けで割れ・傷リスク |
| BGテープ越しの単体厚み（層分離） | ○ テープの影響を受けず単体厚みを測定 | × テープ厚・誘電率が誤差／層分離不可 | × テープ厚が誤差／層分離不可 |
| 化合物半導体（SiC・GaN等）対応 | ○ Si・GaAs・SiC・InP等を透過測定 | △ 導電率に依存（半絶縁基板は不安定） | △ 材質は選ばないが接触 |
| 設置性・両面アクセス要否 | ○ 片側1ヘッドで測定（対向配置不要） | × 上下対向配置・両面アクセスが必要 | △ 片面接触（基準面が必要） |
| 反り・TTVの面内マッピング | ○ ステージ走査で厚み分布・反りを3D表示 | △ スポットが大きく微小領域は不得手 | × 多点・連続測定が困難 |
| 環境・汚れ/湿度の影響 | ○ 影響を受けにくい | × 湿度・付着物・ギャップ変動に敏感 | △ 摩耗・異物の影響あり |
| 装置内インライン測定 | ○ 80mm離して設置、研磨中も常時計測 | △ 近接設置が必要、環境影響を受けやすい | × 停止が必要 |
SI-Fシリーズを選ぶ理由
SI-Fシリーズは半導体を透過する近赤外SLDを用いた分光干渉方式で、BGテープが付いたままでもウエハ単体の厚みを片側から非接触測定できるセンサヘッドをラインナップ。SiC・GaNなど化合物半導体にも対応し、ステージ走査で反り・TTV・平坦度の面内分布をマッピング。接触式・静電容量方式の割れや材質の影響、両面アクセスの課題を解消します。
ウエハの厚み・反り測定に対応するSI-F80Rシリーズ
分光干渉方式を採用し、BGテープ越しの単体厚み・反り・TTVのマッピングに適合した、半導体ウエハ専用のウエハ厚み計です。
分光干渉式ウエハ厚み計
SI-F80Rシリーズ
センサヘッドSI-F80Rと分光ユニットSI-F80RUで構成する、半導体ウエハ専用の分光干渉式ウエハ厚み計です。Si・GaAs・SiC・InP・a-Siなどを透過する近赤外SLDを採用し、BGテープが付いたままでもウエハ単体の厚みを非接触で測定。測定範囲10〜310µm（n=3.5のとき）、分解能0.001µm、直線性±0.1µm（n=3.5のとき）、最小スポット径φ25µm。検出可能距離80mmと小型ヘッド（φ12mm）で装置内への組み込みも容易です。専用ステージと組み合わせれば、面内の厚み分布をマッピングし反り・TTV・平坦度を定量化できます。
また、研磨後のウエハ（775μm）などを測定する際には、センサヘッドを対向設置させて測定する方式もご提案できます。
SI-Fシリーズの詳細資料を入手する
仕様・システム構成・測定原理をまとめたカタログを無料でダウンロードできます。
ウエハの厚み・反り測定の活用例
BGテープ越しの単体厚みから反り・TTVの面内マッピングまで、さまざまなウエハ計測でSI-Fシリーズが活用されています。
研磨工程でウエハ厚み測定
研磨加工後のウエハの厚みを非接触で測定します。分光干渉原理を用いた同軸測定方式で、対象物の傾きやバタつきに影響を受けにくく、高精度な測定が可能です。
ウエハの反り・TTVを面内マッピング
極めて高い厚みの平坦性を求められる研磨後のウエハを測定します。分光干渉方式の非接触測定で厚み分布をマッピングします。
BGテープ越しにウエハ単体の厚みを測定
半導体を透過する近赤外SLDで、BGテープが付いたままでもテープ厚の影響を受けずにウエハ単体の厚みを測定。最小スポット径φ25µmで表面パターンの段差の影響も抑えます。
ウエハの厚み・反り測定（SI-Fシリーズ）に関するよくあるご質問
- BGテープが付いたままでもウエハの厚みを測れますか？
- 測れます。半導体を透過する近赤外SLDを用いた分光干渉方式のため、BGテープが付いたままでもテープ厚の影響を受けず、ウエハ単体の厚みを直接測定できます。
- ウエハの反りやTTV（厚みばらつき）も測定できますか？
- できます。ステージと組み合わせるなどで面内を走査することで厚み分布をマッピングし、反り・うねりのP-P値や平坦度を定量化できます。3D表示で全体傾向も把握できます。
- SiCやGaNなどの化合物半導体ウエハにも対応していますか？
- 対応します。近赤外SLDはSiをはじめGaAs・SiC・InP・a-Siなどの半導体を透過できるため、化合物半導体ウエハの厚みも測定できます。GaNなど個別材質は条件確認をおすすめします。
- 接触式や静電容量方式から置き換えられますか？
- 置き換えられます。分光干渉方式の非接触測定なので、接触式の割れリスクや、静電容量方式の導電率の影響などを解消できます。
- 表面にパターンがあるウエハでも正確に測れますか？
- 測れます。最小スポット径φ25µmでスポット内の表面段差を小さく抑えることで、表面パターンによるばらつきや測定アラームを最小限に抑え込んでいます。
- 装置内に組み込んで研磨中に測定できますか？
- できます。検出可能距離80mm・小型ヘッド（φ12mm）のため、ヘッドを80mm離して装置内に設置でき、ウエハ厚みを常時モニタリングしながら研磨できます。
ウエハの厚み・反り測定の課題、お気軽にご相談ください
測定方式・設置構成・仕様についてはカタログまたはお問い合わせフォームからご確認いただけます。