薄膜
薄膜形成プロセスに影響するパラメーターを完全制御することは重要で、これらのパラメーターをモニタリングする測定機器がサポートします。薄膜の厚みは通常、数ナノメートル～約100マイクロメートルで、原子数個分のこともあるため、ナノメートルとサブナノメートル範囲で作動するウェハ計測機器が必要になります。このような薄層の表面品質は、原子間力顕微鏡(AFM)で粗さを調べることにより最適な形で測定できます。層の適切な密着性、耐引っかき性、硬度を分析し、最終製品と以降の製造段階の品質を確保するには、スクラッチ試験とインデンテーション試験を利用する必要があります。これらの試験では蒸着層の機械的特性について知見が得られます。
アントンパール社の表面電荷分析装置を使用して外層のゼータ電位を測定することで、表面の化学的特性とその組成に関する情報が得られます。
薄膜の構造的特徴は、アントンパール社のSAXSpoint 5.0システムを使用したGISAXS（斜入射小角X線散乱）測定でも調べることができます。X線の性質上、この方法では試料表面の構造を調べるだけでなく、表面内部の「埋もれた」構造についても調べることができます。
フォトリソグラフィ
洗浄プロセス後のフォトマスクの汚染を防止するために、ゼータ電位分析を実施し、その結果を利用して洗浄プロセスを最適化することができます。フォトマスクの欠陥分析には、AFMが最小規模の欠陥を発見して修復プロセスの制御をサポートするのに十分な感度を備えています。
エッチング
再現可能なエッチング結果を得るには、使用するフッ化水素酸の濃度を完全に制御する必要があります。アントンパール社の耐薬品測定セルを搭載した密度計は数分で濃度を測定できるため、一貫性のあるエッチングを実現できます。
様々なエッチング戦略も、ウェハの表面化学特性に影響を与えます。アントンパール社の表面電荷分析装置によるゼータ電位分析を活用して、エッチングがウェハの最外層表面に与える影響をフォローしてください。
アントンパール社の原子間力顕微鏡を使用して、エッチング後のウェハの特定部位をチェックし、品質管理してください。AFMは短時間で測定するため、簡単に同一スポットを何度も検出して試験することができ、また予め定義したパターンを自動で測定します。こうしてAFMは、欠陥の特性評価、スペーサー寸法の測定、CD、LWR、LERの分析ができる完璧なツールになっています。
洗浄
洗浄はウェハの製造プロセスにおいて重要なステップであり、ウェハ表面や基板を変化または損傷させることなく、化学的および粒子不純物を除去する必要があります。アントンパール社の測定機器は、
硫酸の濃度管理をサポートします。
最も重要なパラメーターのひとつは、耐薬品密度・音速計またはプロセスセンサで測定できる硫酸濃度です。硫酸濃度を正確に把握することで、一貫した洗浄プロセスを保証します。
超純水の純度
適切に機能するメンブレンは、洗浄プロセスの超純水にとって欠かせません。表面電荷分析装置を使用してメンブレン/水の界面のゼータ電位を測定すれば、メンブレンの挙動を明確に理解できます。これにより、予定外のメンブレンの付着物を防ぐことができ、水の純度の劣化が生じる前に介入できます。
洗浄工程を迅速化し、改善するには、屈折計で洗浄剤の純度を確認することで、表面に残留物のない適切な洗浄を行うことができます。
CMP後の水の均一性
CMP(化学機械研磨)後の水の均一性を保証するために、原子間力顕微鏡を使用して実効フィールド高さ(EFH)を測定します。AFMは水の表面検査用の非破壊手法で、非常に小さな特性も卓越した精度で測定します。
平坦化
アントンパール社は平坦化プロセスをサポートするために、プロセスの汚染を低減する2種類の機器を提供しています。1つは固体用、1つは粒子用です。ゼータ電位測定による研磨パッドとスラリー粒子の評価では、性能に基づいてパッドの交換時期を決めるのに必要な情報を得られます。CMPプロセスで使用されるウェハ表面とスラリー粒子のゼータ電位測定は、静電的相互作用による粒子の密着の可能性について警告します。この情報があれば、発生を防ぐために条件を最適化することができます。
パッドの有効/無効空隙率は、ガスピクノメトリーによって迅速に定量化されるため、生産者は品質を監視することができ、プロセスや使用する特定のスラリーに最適なパッドを選択することができます。
平坦化中のCMPのスラリー特性に対して連続的なインラインモニタリングを行うことで、スラリーの正常性を管理し、研磨剤濃度の変化を検出するのに役立つリアルタイムデータが得られます。仕様範囲内の安定したスラリー密度により、高品質のウェハ表面の生産が保証されます。
試験、組み立て、パッケージング
正しいパッケージングは貴重なウェハを損傷から守るために欠かせません。そのため、使用する材料(接合パッド、接続、ボールグリッドアレイなど)が正しい機械的特性を持っていることを確認することが重要です。お客様は、マイクロチップ上に予め設定したスポットを測定し、ナノインデンテーションテスタおよび/またはウルトラナノインデンテーションテスタで硬度と弾性率を測定することにより、この課題に向き合うことができます。
その他関連アプリケーション
結晶シリコンの粒度分布を測定し、微細で凝集性のある粒子（<10 µm）の量をモニタリングすることで、粉砕（サイズダウン）や化学処理のステップを含む確立されたプロセスにおける最終的な純度グレードを保証します。
無機不純物の測定は、基材の品質と最終製品の正しい機能性を保証するうえで重要です。アントンパール社のマイクロ波を利用したサンプル前処理では、どのような種類のサンプルでも信頼性の高い分解結果を得ることができます。
ディスプレイや光エレクトロニクスなどのウェハ製造に関連する製品にとっては、表面特性評価も重要なタスクです。ディスプレイ製造時は、マイクロスクラッチテスタまたはナノスクラッチテスタで密着性を測定し、ナノインデンテーションテスタで、または両方の方法を組み合わせて機械的特性を評価することができます。この測定結果から、層品質に関する知見が得られ、完全に制御できるようになります。アントンパール社の原子間力顕微鏡では各マイクロレンズの高さだけでなく、横方向の寸法も分かるため、マイクロレンズアレイと形状を最も適切に測定できます。
| 解決法 | お客様にとってのメリット | 装置 | |
| 薄膜 | |||
| 薄膜コーティングの品質をモニタリングしたい場合。 | 最外層で表面電荷分析(ゼータ電位測定)を実施します。GISAXSを使用して、表面またはその下の構造の特性評価を行います。 | 最外層の薄膜の希望する組成を確認できる表面化学に関する情報、薄膜のコーティング品質とナノ構造の分布に関する情報 | |
| 後工程の品質を確保するために、メタライゼーション中に精密で時間効率に優れた粗さ管理を必要としている場合。 | 原子間力顕微鏡(AFM)でダイナミックレンジ上の表面粗さを測定し、3次元情報と結びついた定量的な結果を得ます。 | 蒸着材料の再現可能な密着性、トランジスタのゲートスタックの再現可能なインターフェース、電気接点(ソース、ドレーン、ゲート接点など)の品質管理、パワーエレクトロニクス用のウェハ裏面(IGBTなど) |
|
| 集積回路(IC)の設計者・製造者として、IC製造に使用される材料と層が正しい機械的特性を持っていることを確認したい場合。 | 機械的表面特性評価でウェハ上の薄膜の硬度、弾性率、密着性の特性評価を行います(ナノスクラッチ試験と低荷重インデンテーション試験)。 | 集積回路開発における蒸着機能層の完全制御 | |
| パラメーターの変化が粒度分布に影響を与えるため、メタライゼーションプロセスの品質を管理する必要がある場合。 | 原子間力顕微鏡で粒度と分布を測定します。 | プロセスパラメーターの変化が接合問題を起こさないことを確認 |
|
| フォトリソグラフィ | |||
| 集積回路の品質に影響を与えるフォトマスクの汚染を回避したい場合。 | ゼータ電位の測定(表面電荷分析)により、様々な洗浄剤とフォトマスク間の相関性を判断します。 | フォトマスクの洗浄手順の性能の最適化 | |
| 欠陥がサンプルパターンに転写されるため、フォトマスクの品質管理に高精度欠陥分析が必須の場合。 | 欠陥分析のために、原子間力顕微鏡で初期欠陥規模を判断して欠陥を発見します。 | 高精度の局所測定で修復の進捗を制御する光近接効果補正(近接効果をなくす)。 |
|
| エッチング | |||
| 一貫性のあるエッチング性能を実現するために、フッ化水素酸の濃度を判定したい場合。 | 耐薬品ハステロイU字管濃度計で濃度測定を実施して、フッ化水素酸の濃度を判定します。 | 酸濃度の迅速な事前チェックによる再現可能なエッチングプロセス | |
| ドライエッチング後に出現する欠陥の特性評価を行い、プロセスステップの対策を決定するためにパーティクルなのかピットなのかを判定する必要がある場合。 | 欠陥の寸法、形状、3次元トポグラフィーの精密分析に原子間力顕微鏡を使用します。 | 再現可能で定量的な高速欠陥分析による正しいプロセスパラメーターの定義付け |
|
| スペーサーの寸法が最終的なトランジスタの電気性能に直接関連するため、寸法を複数回確認して、エッチングの効果を評価したい場合。 | 原子間力顕微鏡を使用して、ゲート加工の全ステップで側壁の厚みと輪郭の特性評価を行います。 | 同一ゲートを複数回測定することによるゲート加工の完全制御(同一ポジションの再検出はAFMのみ可能)。 |
|
| リソグラフィー、エッチングプロセス後のCD、LWR、LERを分析する高速手法を探している場合。 | 原子間力顕微鏡を使用して、ナノメートルの分解能と優れた精度で垂直線/トレンチ輪郭情報を入手します。 | Tosca AFMシリーズは高速AFM測定向けに開発されているため、短時間で結果を得ることができ、後工程の最高品質を保証します。 |
|
| 製造性能にとって不可欠なFinFET形成プロセスのフィン寸法を制御する必要がある場合。 | 線の高さ、幅、輪郭のバリエーションによるフィン寸法の変化として、高精度原子間力顕微鏡でFinFET構造を分析します。 | サブnm範囲での高精度AFM測定によるFinFET寸法の完全制御 |
|
| 洗浄 | |||
| 従来手法の滴定の約10倍の速さで硫酸濃度を判定したい場合。 | 1台の機器で密度と音速を測定します(濃度測定)。硫酸の濃度曲線は非線形のため、両方の手法が必要です。 | 洗浄プロセスの高い繰り返し性と再現性 | |
| 硫酸のハイパフォーマンスなプロセス濃度測定を必要としている場合。 | H2SO4測定が必要な場所で濃度測定を行い、H2SO4の濃度範囲全体（0 %～100 %）をカバーします。 | 洗浄プロセスの継続品質モニタリング |
|
| 表面に残留物のない適切な洗浄ができたかを確認したい場合。 | 高精度屈折計で洗浄剤（超純水など）の純度測定を行います。 | 洗浄プロセスの加速と改善による時間とリソースの節約 | |
| 薄膜品質を確保して半導体プロセスのために超純水を得る必要がある場合。 | 薄膜の表面ゼータ電位(表面電荷分析)を測定して、薄膜品質を監視し、想定外の薄膜のファウリングと水質劣化を防止します。 | 半導体デバイス製造用の信頼性の高い水の純度 | |
| トランジスタのしきい値の特性に影響を与える実効フィールド高さ(EFH)を把握することにより、CMP(化学機械研磨)後にウェハの均一性を保証する必要がある場合。 | 原子間力顕微鏡を使用して、欠陥に繋がる高い変動としてEFH仕様をモニタリングします。 | このような小さな特性を測定する非破壊の高速手法による卓越した精度のEFH制御 |
|
| CMPスラリーが研磨時に安定した結果をもたらすことを確認したい場合。 | CMPプロセス中のスラリーの流動性と性能に関する情報を得るために、CMPスラリーの粘度を測定します。 | 再現性のある研磨性能を確保することで、安定したウェーハ品質を実現します。 | |
| 平坦化 | |||
| CMPプロセス中にスラリーの組成物との接触で生じるシリコンウェハの汚染を様々なトップコーティングで防止したい場合。 | プロセス条件を最適化して静電的相互作用による粒子の密着を防止するために、表面電荷分析でウェハ表面とスラリー粒子のゼータ電位を判定します。 | CMP後の洗浄におけるサイクルタイム削減によるスループット向上 | |
| 研磨パッドを通じてCMPプロセスで交差汚染を防止することが重要な場合。 | 表面電荷分析で研磨パッドとスラリー粒子の特性評価を行い、静電引力を予測します。 | 研磨パッドの交換頻度の削減による時間とコストの節約 | |
| スラリーの正しい粒度分布を保証したい場合。 | スラリー粒子のサイズを粒度分析で評価します。 | 研磨性能の向上によるウェハ表面の損傷の低減 | |
| パッドのロット間で一貫した微細構造を確保する必要がある場合。 | ガスピクノメトリーによる固体密度測定で開孔/閉鎖孔率を判定します。 | パッドの選択とプロセスパラメータの連続性を保証 | |
| CMPプロセスでスラリーの特性をインラインモニタリングしたい場合。 | プロセス密度センサを使用してスラリーの密度測定を行います。 | インラインモニタリングで得られるリアルタイムデータは、スラリーの正常性を示し、研磨剤濃度の変化を検出します。 |
|
| 試験、組み立て、パッケージング | |||
| 半導体パッケージングサービスプロバイダは、パッケージングプロセスが正しく実行され、使用された材料(接合パッド、接続、ボールグリッドアレイなど)が正しい機械的特性を持っていることを確認する必要があります。 | ナノインデンテーションテスタで局所測定を実施し、硬度と弾性率を測定します(機械的表面特性評価)。 | パッケージング材料の最高品質を確保するためのICパッケージングプロセスの検証 | |
| その他関連アプリケーション: 高純度原料 | |||
| 半導体製造の原料として純度の高いシリコーンを必要としている場合。 | 粒度・分布分析を行い、微細・大粒径の汚染物質の有無を確認します。 | 原料の高品質グレードを確保します。 | |
| その他関連アプリケーション: 元素分析のためのサンプル前処理 | |||
| 製品の品質と正しい機能性を確保するために、基材と最終製品の元素組成を判定する必要がある場合。 | マイクロ波加熱による分解で、サンプルの完全な前処理を保証して正確な測定を実現します。 | 後工程の元素分析のための迅速で再現性の高いサンプル前処理 | |
| その他関連アプリケーション: ディスプレイ | |||
| ディスプレイメーカーとして、早期剥離または経年劣化を防止し、層の品質をモニタリングするために、ディスプレイ層の機械的特性と密着性に関して把握したい場合。 | この機械的表面特性評価について、層の密着性(マイクロスクラッチまたはナノスクラッチテスタを使用)と機械的特性(ナノインデンテーションテスタを使用)を測定します。 | ディスプレイ製造における層品質の完全制御 | |
| その他関連アプリケーション: オプトエレクトロニクス | |||
| マイクロレンズアレイと形状の品質を制御する必要がある場合。この知識は品質と収率の改善において非常に重要です。 | 高さだけでなく、横方向の寸法を得るために、原子間力顕微鏡で各マイクロレンズを測定します。 | 複数のマイクロレンズの高精度トポグラフィー測定 |
|
お客様に当てはまる状況が見つからない場合はアントンパール社がお客様の課題を解決します。詳しくは当社までお気軽にお問い合わせください。
品質管理ラボの自動化
アントンパール社は完全にカスタマイズされた自動化ソリューションも提供し、お客様の個別要件にお応えしています。
モジュール式サンプル処理装置
モジュール式サンプル処理装置は、酸と塩基の測定など、ラボのワークフローに合わせてカスタマイズすることができます。このシステムはサンプルの識別、バイアルのキャッピング、サブサンプリング、混合を自動化できます。
ハイスループットプラットフォーム HTX
アントンパール社のHTXは、サンプルの調製・解析をカスタマイズされた自動化ソリューションに実装する最先端プラットフォームです。アントンパール社の機器だけでなく、第三者サプライヤーの機器も実装することができます。
メリット:
- 可能なかぎり最速の方法で、ダウンストリーム解析用に多くのサンプルを分析して調製します
- 危険物質を取り扱う時にチームの安全を確保します
- 人為的ミスを防止します
- システムを24時間365日稼働させます
- お使いのLIMSと双方向通信を行い、サンプル調製のワークフローの違いという観点から最大限の柔軟性を保証します
