Patterning Cluster
露光・track・etch に関係する
overlay / focus / ADI後CD
測る値
- overlay error
- focus / dose proxy
- ADI後CD / shape
- hotspot defect
関係する工程
- scanner matching
- track coat / develop
- reticle / resist review
- etch bias
代表ページ
半導体検査装置と計測装置の違いハイブリッド接合では接合ずれも測定
半導体工場の検査・計測装置は、測るものの違いで4つに分かれる。欠陥検査とは異常のある場所と種類を探す工程で、計測は寸法・膜厚・形状を数値で測り、オーバーレイ計測は今の層が前の層からどれだけずれたかを測る。reviewは、検査が見つけた異常を高い分解能で撮り直し、種類を分ける。4つは出す値が違うため、結果を使う先も違う。
ハイブリッド接合では、この4つに接合後のずれを測る計測機が加わる。EVGが2025年9月に発表したEVG40 D2Wは、ダイ・ウェーハ接合の後に全ダイのずれを測り、結果を工場のホストへ送って分析し、後のウェーハの重ね合わせと接合工程の最適化に使える1と同社は説明する。KLAも、ウェーハどうしの接合向けのオーバーレイ計測装置irArcherを製品に並べる2。
工程比較マトリクス
4つの場面を「測る値」「関係する工程」「代表ページ」で並べる
patterning、interconnect、backside power、hybrid bonding を、測る値、関係する工程、代表ページの 3 軸で並べています。
測る値 関係する工程 代表ページ
BEOL Interconnect
成膜・CMP・clean に関係する
line width / 膜厚 / topography
測る値
- line width / profile
- film thickness
- topography
- void / seam / Cu recess
関係する工程
- conductor etch
- gap fill / selective deposition
- CMP / post-CMP clean
- incoming blanket film
代表ページ
Backside Power
薄化・rail形成 に関係する
front-to-back overlay / distortion
測る値
- front-to-back overlay
- wafer distortion / warp
- buried feature depth
- backside defect
関係する工程
- alignment model
- grind / thinning
- rail / via形成
- lithography correction
代表ページ
Hybrid Bonding
prebond clean・alignment に関係する
Cu recess / particle / bond shift
測る値
- Cu recess / pad topography
- prebond particle
- bond shift / overlay
- bond interface void
関係する工程
- prebond clean / plasma
- Cu CMP
- bonder alignment
- post-bond anneal
代表ページ
欠陥検査は異常の場所を返し、計測は寸法と膜厚を数値で返す
Section titled “欠陥検査は異常の場所を返し、計測は寸法と膜厚を数値で返す”欠陥検査は、ウェーハの上で設計どおりでない箇所を探す。対象は粒子、スクラッチ、パターンの欠けやブリッジ、埋め込み不良、残渣だ。結果は、異常の座標と大まかな種類の一覧になる。検査装置の性能は、どこまで小さな異常を拾えるかという感度と、1時間に何枚を回せるかで決まる。KLAは光学式の39xxシリーズを、感度と速さを両立させてインラインの監視に使える装置3として売る。電子ビーム式のeSL10は、他の検査装置が見逃す欠陥を拾い、エッチ、エピ、CMP、EUV露光の現像後までの層で使う4とKLAは説明する。
計測は、寸法や膜厚を連続した数値で測る。KLAは計測装置の役割を、パターンの寸法、膜厚、層どうしの位置合わせ、表面の段差などを精密に測り、工程を厳しく管理すること2と書く。SCREENのRE-3500は、40 µm角の小さな領域で膜厚と光学定数を測る5エリプソメーターだ。検査と計測を1台で兼ねる装置もあり、SCREENのパターン検査装置ZI-3600は1 µm以下の欠陥を検出し、オプションでCDとオーバーレイも検査と同時に測る6。
図14つの役割と出す値
検査の座標だけでは、どの工程の欠陥かは分からない。KLAは電子ビームreview装置eDRX1について、1回の測定で関心のある欠陥の種類別の内訳がそろい、発生源の特定と異常の検出が速くなる3と説明する。光学検査が出すnuisance（歩留まりに関係しない信号）をreviewの分類で仕分け、歩留まりを落とす欠陥を選ぶ仕組みは、AMATとKLAの製品で組まれている。
オーバーレイ計測は前の層とのずれを測り、露光機の管理に使う
Section titled “オーバーレイ計測は前の層とのずれを測り、露光機の管理に使う”オーバーレイ計測は、前の層で作った目印やパターンに対して、今の層がどれだけずれたかを測る。ASMLのYieldStar 375Fは、露光の後、エッチの前に、回折光で製品ウェーハのオーバーレイとフォーカスを測り、工程の監視と露光機の安定性・号機間の合わせ込みに使う7。トラックに組み込む型と単体の型があり、後継機は380Gだ。ASMLは、露光機が全ウェーハで取るデータとYieldStarの測定を組み合わせた計算オプションで、ウェーハごとに密なオーバーレイとフォーカスの地図を作り、オーバーレイ性能を10〜20%改善できるとする7。
KLAの画像式オーバーレイ計測装置Archer 800は、製品ウェーハのオーバーレイ誤差を返し、露光機の高次の補正に向けて測定点を増やせる2とKLAは説明する。光学の目印は素子と別の場所にあるため、目印の値と素子のずれが合わないことがある。量産ではエッチ後に素子の上を電子ビームで測り、光学の値を補正する方法が使われている。
配線層では膜厚と段差が主な値になる
Section titled “配線層では膜厚と段差が主な値になる”配線層で取る値は、線幅、側壁の形、膜厚、表面の段差、埋め込みのボイドやシーム、Cuのへこみ（recess）だ。どの値も、配線のエッチ、溝の埋め込み、CMPのどこでばらつきが出たかを分けるために取る。配線金属をRuやMoに替えると、測る値はCMP後の段差からエッチ後の線とビアへ広がる。
段差は次の層の露光の焦点もずらすため、露光機の焦点補正で追うこともある。ただし、GlobalFoundriesの2014年の実験では焦点補正をかけた後も、3か所のうち1か所で段差が悪化した。
ハイブリッド接合では、接合のずれとボイドが測る値に加わる
Section titled “ハイブリッド接合では、接合のずれとボイドが測る値に加わる”図2表側の重ね合わせと接合のずれ
ハイブリッド接合で加わるのは、接合のずれと接合面のボイドだ。EVGのEVG40 D2Wは、300 mmウェーハで最大2,800点のずれを4分で測り、ダイごとに配置、歪み、回転、run-outを計算する1。結果は工場のホストへ送られ、分析を経て後のウェーハの接合工程の最適化に使われるとEVGは説明する。接合前の粒子とCuのへこみ、接合後のボイドは、それぞれ別の装置が測る。
裏面電源では、表側と裏側のずれが測る値に加わる。この表裏のずれは、表側の配置、貼る前のウェーハ形状、貼り合わせ、薄化で別々に生まれ、出どころごとに補正先が違う。素子の上でずれを測る電子ビーム計測について、Applied MaterialsはPROVision 10の用途に裏面電源を挙げる8。
代表装置は、測る値ごとに別の製品に分かれる
Section titled “代表装置は、測る値ごとに別の製品に分かれる”KLAはオーバーレイ計測と欠陥検査、ASMLは露光機と組むオーバーレイ・フォーカス計測、Applied Materialsは電子ビームの計測、SCREENは膜厚計測とパターン検査の製品を出している。会社ごとの製品群はKLA・ASML・AMAT・SCREENの検査・計測・オーバーレイ装置比較で比べられる。
Overlay Inspection 
Pre-Etch 
e-Beam 
Film Thickness Inspection 8件を表示
- 1EVG40 D2W 接合後オーバーレイ計測装置の発表（2025年9月）evgroup.com ab
- 2
- 3
- 4KLA：eSL10 電子ビーム欠陥検査装置の製品情報kla.com ↩
- 5SCREEN：RE-3500 膜厚計測装置の製品情報screen.co.jp ↩
- 6SCREEN：ZI-3600 パターン検査装置の製品情報screen.co.jp ↩
- 7
- 8Applied Materials：PROVision 10 電子ビーム計測装置の製品情報appliedmaterials.com ↩