Overlay KLA・ASML・AMAT・SCREENの検査・計測・オーバーレイ装置比較
露光したロットで重ね合わせのずれが出たとき、最初に決まるのは、どの装置の測定値をどの前工程へ返すかです。同じ「検査・計測」の看板でも、KLA の Archer 750 は重ね合わせ誤差、ASML の YieldStar 375F は overlay と focus、Applied Materials の PROVision 10 は多層を貫く e-beam metrology、SCREEN の RE-3500 は膜厚を測ります。なぜ4社が別々の工程位置に入るのか。理由は、測定対象と返し先の組み合わせにあります。
検査・計測・オーバーレイ装置とは、ウェハ上の欠陥、膜厚、CD、重ね合わせ誤差（overlay）のどれかを測り、その値を露光、エッチ、成膜、CMP のどれかへ返す装置群です。このページでは、その4社の公開一次情報から、overlay、patterned defect inspection、e-beam metrology、film thickness measurement に当たる製品ファミリーを、測定対象、主なフィードバック先、工程位置 の3点で比べます。手元の測定項目から、当たる製品ファミリーを絞れます。
会社全体の製品群の広さは ベンダー別の装置カタログ総覧 に、検査・計測・オーバーレイの役割差そのものは 検査・計測・オーバーレイ装置の役割分担 に分けています。
このページでは、各社の製品ファミリーを patterning、interconnect、blanket film、backside / buried structure のどこへ当てるかを主に比較します。
BEOL新金属に絞って、抵抗、欠陥、膜厚、topography、信頼性をどの温度時間条件・装置設定へ返すかは BEOL新金属の計測・検査 に分けました。
測定対象: overlay、欠陥、膜厚、CD、edge placement のどれを主に測るかフィードバック先: 露光、エッチ、成膜、CMP、実装前後のどこへ測定結果を返すか工程位置: pre-etch、post-etch、成膜後、CMP後、受入検査のどこで使うか製品群の偏り: process control 全体を広く持つのか、特定測定に厚いのか
01 / 工程位置と測定値の返し先
工程位置が1つ決まると、測る対象と返し先も同時に決まります。受入ウェハでは bare wafer defect に KLA Surfscan SP7XP、成膜後では膜厚と optical constants に SCREEN RE-3500、露光直後では overlay と focus に ASML YieldStar 375F、エッチ後では重ね合わせ誤差とパターン欠陥に KLA Archer 750 と eSL10、多層化後では multilayer CD と edge placement に Applied Materials PROVision 10、inline 検査ではパターン検査と pattern verification に SCREEN ZI-3600 と ASML HMI eScan 1100 が当たります。エッチ後の返し先には露光補正と欠陥源の切り分けの2つがあり、後者では defect mode と歩留まり損失の分類が次の作業になります。比べる順は、会社名よりも工程位置が先です。
会社別の製品ファミリー
Section titled “会社別の製品ファミリー”KLA主な公開ファミリー:Archer、eSL10、Surfscan主に出る測定対象:overlay、patterned defect inspection、bare wafer defect inspection主なフィードバック先:露光補正、欠陥源切り分け、受入突き合わせ工程位置:patterning cluster、post-etch inspection、incoming waferASML主な公開ファミリー:YieldStar、HMI eScan主に出る測定対象:pre-etch overlay、focus、pattern verification主なフィードバック先:露光条件、focus / dose、パターニング補正工程位置:露光直後、pre-etch、patterning controlApplied Materials主な公開ファミリー:PROVision 10主に出る測定対象:e-beam metrology、through-layer measurement主なフィードバック先:multilayer CD、edge placement、3D構造の測定フィードバック工程位置:advanced logic、interconnect、backside / buried structureSCREEN主な公開ファミリー:RE-3500、ZI-3600主に出る測定対象:film thickness、optical constants、pattern inspection主なフィードバック先:成膜条件、エッチ前後の膜厚管理、検査レシピ工程位置:blanket film measurement、inline inspection
会社別の製品群を company family 単位で一覧にしたページは ベンダー別の装置カタログ総覧 です。
このページでは measurement target と return route の差を切り分けます。
代表的な公式ページ
Section titled “代表的な公式ページ” Overlay Inspection KLA
eSL10
e-beam patterned-wafer defect inspection の公式ページです。critical defect をどの工程群で拾うかが示されています。
公式ページ
Pre-Etch e-Beam ASML
HMI eScan 1100
multibeam e-beam inspection の公式ページです。3nm node 以降の inline yield enhancement を対象にしています。
公式ページ
e-Beam Applied Materials
PROVision 10
through-layer imaging を含む e-beam metrology の公式ページです。advanced logic、HBM、backside power が対象に入っています。
公式ページ
Film SCREEN
RE-3500
ellipsometric film thickness measurement の公式ページです。膜厚と optical constants を同時測定する用途が示されています。
公式ページ Inspection SCREEN
ZI-3600
wafer pattern inspection の公式ページです。inspection 条件、スループット、CD / overlay option が示されています。
公式ページ用途別に当てる製品ファミリー
Section titled “用途別に当てる製品ファミリー”pre-etch overlay / focus会社・装置:ASML / YieldStar 375F主なフィードバック先:scanner matching、focus / dose、track-integrated process controlafter-etch overlay / patterned defect会社・装置:KLA / Archer 750、KLA / eSL10主なフィードバック先:露光後と加工後の位置ずれ管理、defect mode の切り分けmultilayer CD / edge placement / buried structure会社・装置:Applied Materials / PROVision 10主なフィードバック先:multilayer CD、edge placement、through-layer measurementblanket film / optical constants会社・装置:SCREEN / RE-3500主なフィードバック先:膜厚制御、膜質管理、成膜条件pattern inspection / CD-overlay option会社・装置:SCREEN / ZI-3600、ASML / HMI eScan 1100主なフィードバック先:inspection recipe、inline defect monitoring、pattern verification
会社ごとの役割差
Section titled “会社ごとの役割差”4社のうち3社が e-beam の装置を公開ファミリーに持ちます。KLA の eSL10、ASML の HMI eScan 1100、Applied Materials の PROVision 10 です。
02 / 同じ e-beam、2つの出口
e-beam という同じ電子ビームを当てても、公式ページが載せる分類は inspection と metrology で別です。ここでよくある誤解は、e-beam と付けば同じ用途に当たると受け取ることです。実際には、eSL10 と HMI eScan 1100 は欠陥検査、PROVision 10 は e-beam metrology として公式ページに載っており、返す先も、欠陥源の切り分けや inline defect monitoring と、multilayer CD / edge placement で別になります。
KLA Archer 750、eSL10、Surfscan SP7XP の3機種を同じ比較軸で比べると、KLA の製品群は overlay、patterned defect inspection、bare wafer defect inspection に広がっています。
KLA Investor Day 2022 では 2021 年の process control market share を 54.4% と示しており、会社全体の重心も process control にあります。
YieldStar 375F と HMI eScan 1100 の2機種を同じ比較軸で比べると、ASML の製品群は 露光直後の overlay / focus と multibeam inspection に分けています。
YieldStar 側は scanner matching と overlay budget の管理、HMI eScan 側は 3nm node and beyond の inline yield enhancement が前に出ています。
同じ pre-etch の overlay と focus を、露光側の量産ボトルネックとして比べる軸は High-NA EUVの量産ボトルネック に分けています。
PROVision 10 は through-layer imaging を前面に出し、2nm foundry-logic、GAA、HBM、backside power delivery を対象に含めています。
3D構造の内部位置関係 や buried feature を measurement target に含める記述は、このページで比べた4社の公開ページのうち Applied Materials 側に載っており、同じ buried feature を裏面側の overlay として量産条件で比べる軸は Backside alignment / overlay metrology の判定項目 に分けています。
interconnect 側のフィードバック先を contact や first local interconnect metal layer まで追うときは、multilayer CD の返し先を Mo contact と selective deposition の量産条件 側で確かめます。
SCREEN
Section titled “SCREEN”RE-3500 と ZI-3600 の2機種を同じ比較軸で比べると、SCREEN の製品群は film thickness / optical constants と pattern inspection に分けています。
膜厚制御と膜質管理を先に固める工程では RE-3500、inspection recipe と throughput 条件を先に固める工程では ZI-3600 が当たります。
ここで測る膜厚と optical constants を配線構造の量産条件まで追うときは、配線金属側を Ru配線の量産条件 で、絶縁膜側を Low-kとAir Gapの基礎と量産判定条件 で比べます。
工程別の関連ページ
Section titled “工程別の関連ページ”- patterning のフィードバック先を工程単位で一覧にしたページ: 検査・計測・オーバーレイ装置の役割分担
- backside overlay と buried feature を量産条件で比べるページ: Backside alignment / overlay metrology の判定項目
- defect mode と歩留まり損失を分類するページ: 歩留まりと欠陥管理
- interconnect 側のフィードバック先を contact / first local interconnect metal layer まで追うページ: BEOL新金属の計測・検査、Mo contact と selective deposition の量産条件、Ru配線の量産条件
- vendor line 全体を company family 単位で一覧にしたページ: ベンダー別の装置カタログ総覧
- 検査・計測・オーバーレイ装置の役割分担
- BEOL新金属の計測・検査
- ベンダー別の装置カタログ総覧
- 工程別の装置シェアと競争構造
- Backside alignment / overlay metrology の判定項目
- High-NA EUVの量産ボトルネック
- 歩留まりと欠陥管理
ここまでの比べ方は、露光後の重ね合わせ誤差をどの製品ファミリーで測り直すか、成膜条件をどの膜厚計測から更新するか、多層化後の CD と edge placement をどの e-beam で拾うかという、プロセス担当と検査担当の工程判断で使います。次に比べる軸は、同じ測定対象を持つ装置どうしの throughput と感度です。装置名から入る前に、検査・計測・オーバーレイ装置の役割分担 で役割の切り分けを、工程別の装置シェアと競争構造 で工程ごとの各社の位置を比べてください。