ページの本文へ

Hitachi

株式会社 日立ハイテクノロジーズ

半導体の部屋

半導体の製造

2

半導体の計測と検査

 半導体製造工程の管理のため、「計測」と「検査」が重要です。
半導体ウェーハ製造の全工程は、400~600工程ほどあり、1カ月~2カ月かけてつくられます。工程初期に不良が発生すると、その後の長い工程の作業は、無駄になってしまいます。そこで、工程の要所要所に計測・検査工程を設け、一定の歩留まりを確認・維持しながら製造を進めて行きます。

計測:半導体ウェーハ処理工程における計測(Metrology)

 「計測」とは一般に、機器などを用いて数量などを計ることです。
「計測」は、しばしば測定(measurement)と同義に扱われますが、測定行為そのものだけではなく、誤差・精度や機器の性能・手段などを考慮して行う、より包括的な概念です。
パターン寸法が、仕様の範囲内に入っていないと、製造したデバイスが設計通りに動作しません。この場合、回路パターンの露光転写をやり直す(リワークする)ことがあります。
 測定点数は、半導体デバイスメーカーやデバイスによってまちまちです。1ロット(ウェーハ:25枚)でウェーハ:1~2枚、1ウェーハでダイ:5~20個、1ダイ:10~100点程度の点数をサンプリングして計測します。新設計のデバイスでは、工程立ち上げ時には、1ウェーハで数千点におよぶ計測をすることもあります。

シリコンウェーハの加工・組立工程

半導体デバイスの回路パターンの各種寸法を測る半導体計測装置には、以下のようなものがあります。

測長SEM

ウェーハ上の特定位置の回路パターンの線幅や、穴径等の寸法を測ります。
測長SEMについては、「CD-SEM(測長SEMとは)」で特長や原理、画像例を紹介しています。

(例)L=28nm,Φ=30nm

1nm:1ナノメーター、1/1,000,000,000m

ちなみに、以下のような寸法があります。
髪の毛:60~100μm(60,000~100,000nm)
バクテリア:1μm(1,000nm)
たばこの煙:100nm

個々のパターン
個々のパターン

エリプソメータ

ウェーハ上の薄膜の膜厚などを測定します。

(例)D=100nm

膜厚計測の断面イメージ

重ね合わせ検査装置

半導体基板上に転写された第1層パターン、および第2層パターンのショット重ね合わせ精度を求め、誤差を計測します。

重ね合わせマークと誤差計測
重ね合わせマークと誤差計測

検査:半導体ウェーハ処理工程における検査(Inspection)

 検査とは、検査装置を用いて基準に照らして、適・不適や、異常・不正の有無などを調べること。ウェーハ上の異物,欠陥の検出プロセスです。
 具体的には、欠陥の位置座標(X,Y)を求めることです。
欠陥の原因の一つは、ごみや異物の付着です。そのため欠陥は、何処に発生するか予測できません。ウェーハ上に欠陥が多く発生すると、回路パターンが正常に形成されず、パターンの欠けなどが発生します。欠陥が多い場合は、電子回路として正常に作動しないので、そのウェーハは、不良品としてロットアウトになります。
 欠陥を検出して、場所(位置座標)を特定することが、検査装置の第一の役割です。

 検査装置については、「ウェーハ欠陥検査装置とは」で原理や特徴を説明しています。

欠陥の位置座標(X,Y)

製品サービス

エッチング装置

エッチング装置

半導体の製造工程で使用されるエッチング装置の製品ラインアップをご紹介します。

計測装置・検査装置

計測装置・検査装置

半導体の製造工程では、高性能な計測・検査装置による品質管理が不可欠です。

電子顕微鏡

電子顕微鏡

半導体の開発・製造・不良解析などに用いられる、最先端の解析装置をご紹介します。