μレベルの欠陥を高速検査する
マクロ光学検査とは

ミクロンレベルの微細な欠陥を検査する工程で、未だ目視による抜き取り検査がなされている現場が散見されます。半導体ウェーハや液晶パネルなど、ミクロンレベルの微細な欠陥も許されない検査においてスピーディーに全数検査ができる技術があります。それがマクロ光学検査です。今回は、東京エレクトロンデバイスでも製品技術活用しているマクロ光学検査の基本的な原理をご紹介いたします。

マクロ検査とは、「モノづくりの検査工程」において、“広範囲で表面欠陥を検査する方法”です。対象欠陥のみを狭い視野で検出する一般的な検査技術とは異なり、専用の光学機器により対象物に光を照射しその反射光情報から、欠陥や形状をマクロの解像度でミクロの変化を捉える検査技術です。ウェーハやナノインプリントなどの検査で多くの実績がある技術です。

【マクロ光学検査概要】

マクロ光学検査の仕組みは、主に2つのマクロ光学系からなります。全ての光学系は”ワークからの反射光” を利用する事が基本です。

【エッジ反射光を利用したマクロ光学系】

対象物の表面形状に合わせて、最適なエッジ反射角度を調整することにより、様々な表面状態の対象物の欠陥を検出することができます。また、回折光を使わないため、ダイレクトな光をセンサに取り込むことにより検出感度を最大限に活かすことが可能であり、表面に形成されたパターンサイズとも、高い線形相関性を持っています。

最適なエッジ反射角度

パターン幅の許容範囲が極めて広い

【Mie散乱光を利用したマクロ光学系】

Mie散乱とは、光がその波長と同じ程度の粒子に当たったときに起こる方向性を持った散乱現象のことを指します。指向性の高い専用光源を利用することにより、微細な凹凸や段差で指向性を持った散乱光（ミー散乱光）を発生させることができます。この指向性のある散乱光を効率よく受光することで表面の微細な変化を高感度に検出し、結晶欠陥、ウェーハ凹凸等の検査が可能となります。

従来の目視検査や顕微鏡を使ったミクロ検査と比べ、短時間でワーク全面のミクロン、サブミクロンオーダーの検査結果が得られるため、安定の全数検査で幅広い検査対象の不良品の流出防止ができ、トータルコストの削減が可能です。

主に薄板状ワークの表面形状の微小な変化を捉えるため、半導体ウェーハ、セラミック基板、ガラス基板、フラットパネル等の幅広い外観検査に適用できます。今後高い市場成長率が見込まれている化合物半導体への導入も期待されます。

ユースケース1. 【半導体ウェーハの表面検査】

微小な欠陥・異物の検査能力が要求される半導体ウェーハ表面の外観検査をベアウェーハ、パターン付ウェーハともに検査が可能です。また、化合物半導体のような透明（半透明）ウェーハの表面や裏面の欠陥についても最適な光学条件により検査を可能としています。広い視野幅で高速にスキャンする事により高スループットで検査が可能です。

ユースケース2. 【FPDの外観検査】

FPD(フラットパネルディスプレイ)は液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ(OLED)などの薄型で、平坦な画面の薄型映像表示装置で、スマートフォンやPC、テレビなどの主要部品です。これらのような光を透過、もしくは光の当たり方によっては大きく反射する部品の検査が可能です。広い検査対象面積のワークに対して、高感度、高速に検査が可能であり、加工後の均一性を確認する使い方にも適しています。

東京エレクトロンデバイスでは、最適な光学系と独自の検出アルゴリズムにより、高感度かつスピーディな検査を実現した『マクロ検査装置 RAYSENS』を開発しました。ベアウェーハ、パターン付ウェーハの両方の欠陥検査に対応し、それぞれの欠陥対象に応じて、従来の抜き取りによる目視検査から、全数検査自動化の推進、また、今後高い市場成長率が見込まれている化合物半導体をはじめとするウェーハの外観検査や工程内検査をサポートします。お客様にご用意いただいたワークで、デモ機による事前評価も承っております。ご要望の際は、お問い合わせにてご相談頂けますようお願いいたします。

独自のムラ検出アルゴリズム

ウェーブレット解析を利用した薄く広がるムラを検出、または対象物の背景パターンにまたがるムラを検出するなど弊社独自の画像処理アルゴリズムにより、高感度、高精度に欠陥検出を行うことが可能です。