電子ビーム計測の測定数が10倍に｜AMAT公称、PROVision 3Eから4年で

Applied Materials（AMAT）の公称では、電子ビーム計測装置の測定数は、2021年発表のPROVision 3Eが毎時1,000万、2025年発表のPROVision 10が毎時最大1億だ。2つの値から計算すると、4年で10倍になる。AMATは2021年の時点で、光学の目印による近似と少数のダイの統計的な抜き取りから、素子の上でウェーハ全体を層をまたいで大量に測るやり方へ移る¹と打ち出していた。

しかし論文で示された使い方は、もっと狭い。2023年のSPIE論文が、現像後に電子ビームで素子の上の重ね合わせを測る方法について市場の要求を満たす性能を示したのは²、選んだ層についてだ。測定数の公称値が上がっても、どの層で何点を電子ビームに回すかは、工程ごとの選択として残る。装置の仕組みはPROVision 10の解説にある。

AMATの公称値では、測定数は分解能より大きく伸びた

AMATが2021年10月に発表したPROVision 3Eは、分解能1 nmで毎時1,000万の測定¹を掲げ、発表の時点でファウンドリー、DRAM、NANDの工場に30台が入っていた。2025年10月のPROVision 10は、冷陰極電界放出（CFE）の電子銃で、従来の熱電界放出に比べて撮像速度を最大10倍にしたとされ³、製品ページは1 nm未満の分解能で毎時最大1億の測定とする⁴。

AMATの公称値で、4年の間に10倍に伸びたのは毎時の測定数だ。後方散乱電子の収集率と届く深さは、2機種で同じ値が書かれている。

後方散乱電子の95%を集める検出と、数百nmの深さまで測る高エネルギーモードは、2つの機種の資料に同じ値で載る。この4年で伸びたのは、主に測定数と分解能だ。

製品ページは「測定」を、ブログは必要な「サイト」を数える

毎時最大1億という値は、ほかの資料の点数とそのままでは比べられない。製品ページが数えるのは正確で工程に使える測定⁴の数だ。一方、AMATのHBMについての技術ブログは、工場がマルチビームの電子ビーム計測装置に向かうのは、必要な処理能力である毎時5,000〜1万の測定サイト⁵を得るためだと書く。こちらはウェーハ上で測る場所の数で、しかも要求の目安だ。2つの値は、数える単位も、装置の能力か要求かという性格も違う。

AMATはMoコンタクトについての2026年1月の技術ブログで、効果的な計測システムはウェーハ全体で数万の素子上のサンプル⁶を取るべきだと書いた。別の箇所では、同社の開発拠点でPROVision 10を使い、局所的なデバイス上のデータを大量に1時間足らずで得たとする。測った対象は、MoのCMP後の段差だ。これはAMAT自身の開発での1件の例で、経過はMoコンタクトの計測の記事にまとめている。

ASMLは、EPEの予算で局所的な誤差が最も大きいと示した

要求の側では、ASMLが2023年のeBeam Initiativeでの講演で、IMECのEUV N5ロジックの例について、パターン端の位置の誤差（EPE）の予算は局所的な誤差が最も大きく、重ね合わせとOPCの誤差がそれに続く⁷と示した。同じ講演は、露光機の高次のEPE補正と、局所的な効果に基づく10億分の1の水準の欠陥管理には大量の計測が要るとし、10万点を超える測定を挙げた。

ただしASMLの構成では、ウェーハ全体の重ね合わせは速い光学計測が受け持ち、局所的なパターン端のずれを視野の広い電子ビームが測る。ASMLの光学装置YieldStar 1390は、エッチング後に素子の上で重ね合わせを測り、SEMより速い⁸と同社はうたう。光学と電子ビームのどちらがどの値を受け持つかは、光学と電子ビームの役割分担の記事で比べた。

裏面電源について、AMATは補正に要る測定がウェーハ1枚あたり10〜100倍に増えるとみる⁹。装置の対応は裏面電源の重ね合わせ計測の記事で扱っている。

SPIE論文が示したのは、選んだ層を現像後に素子の上で測る性能だ

2023年のSPIE論文によれば、先端CMOSの量産で広く使われてきたのはエッチング後の高加速SEMによる素子上の重ね合わせ計測で、その値は光学の値に足す補正値になる。エッチング後の値は現像後の光学計測から数日から2桁の日数²遅れて出るので、論文は現像後にもSEMで測る必要が高まったと書く。ランディングエネルギーとビーム電流を上げた電子ビームで、現像後のSEM計測は選んだ層について市場の要求を満たす性能を示した。

論文が現像後のSEM計測を求めた理由は、点数を増やすことより、重ね合わせの補正の輪を速く閉じ、正しい工程で直すことだった。

関連ページ

• 装置・品質PROVision 10の電子ビーム計測
• 装置・品質光学と電子ビームの重ね合わせ計測の役割分担
• 前工程Moコンタクトの電子ビーム計測と条件出し
• 前工程裏面電源の重ね合わせ計測
• 装置・品質検査・計測・オーバーレイ装置の役割分担
• 用語集用語集：CD-SEM
• 用語集用語集：エッジ配置誤差
• 企業研究企業研究：Applied Materials
• 企業研究企業研究：ASML

出典

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1. 1
   Applied Materials：PROVision 3Eの発表（GlobeNewswire配信、2021年10月）nasdaq.com ↩ab
2. 2
   SPIE：現像後のSEMによる素子上の重ね合わせ計測（2023年）doi.org ↩ab
3. 3
   Applied Materials：Kinex、Xtera、PROVision 10の発表（2025年10月）ir.appliedmaterials.com ↩
4. 4
   Applied Materials：PROVision 10の製品仕様appliedmaterials.com ↩ab
5. 5
   Applied Materials：HBMに電子ビーム計測が要る理由（技術ブログ、2025年9月）appliedmaterials.com ↩
6. 6
   Applied Materials：Moコンタクトの開発と電子ビーム計測（技術ブログ、2026年1月）appliedmaterials.com ↩
7. 7
   ASML：電子ビーム検査・計測の原理と用途（eBeam Initiative講演、2023年2月）ebeam.org ↩
8. 8
   ASML：YieldStar 1390の製品仕様asml.com ↩
9. 9
   Applied Materials：裏面電源と電子ビーム計測の要求（技術ブログ、2025年7月）appliedmaterials.com ↩