露光機 Mask Aligner の安定性はどのように確認する？

半導体製造プロセスでは、光波を用いてウェーハ上に回路を露光します。プロセス中に異常な振動が発生すると、不良品が発生しやすくなります。どのように検査を実施し、予防すればよいのでしょうか？

露光機 Mask Aligner

露光機は、MEMS、光電子デバイス、ダイオード、大規模集積回路（IC）などを製造するための重要な装置です。
露光機には大きく分けて2種類あります。

• コンタクト露光機（Contact Aligner）：マスクとウェーハが同じサイズであり、露光時にマスクがウェーハに密着する方式。
• ステッパー（Stepper）やスキャナー（Scanner）：短波長レーザーを利用し、プロジェクターのように縮小露光することで、マスクよりも微細なパターンをウェーハ上に形成する方式。

露光機の動作原理
集積回路（IC）製造の基本プロセスでは、フォトマスクを用いてウェーハ表面の保護膜を除去し、その後エッチング工程で不要部分を除去することで回路パターンを形成します。

露光機は、紫外線（UV）やエキシマレーザーを使用して、フォトマスクを介してウェーハ表面の保護膜を選択的に除去する装置です。

1枚のウェーハには数十個のICが作製され、使用するマスクの種類に応じて露光方式が異なります。
• 固定マスク方式：マスクとウェーハのサイズが同じで、マスクは固定されたまま露光する。
• ステッパー方式：マスクがICと同じサイズであり、露光機の焦点部分とともに移動する方式。
ステッパーでは、マスクが露光機の中心位置に固定され、常に高精度なフォーカスが維持されるよう設計されています。
（参考：Wikipedia）

解決策と監視方法

VMS-ML 機械学習型スマート監視システム
固德科技では、露光機の防振プラットフォームにおける各軸の振動測定を実施し、各方向の振動変動を分析します。

測定された振動データを可視化し、数値情報を直感的に理解しやすいグラフや画像に変換。
現場オペレーターの経験と組み合わせることで、プロセス内に潜む異常を特定し、設備の各軸方向ごとに適切な修理基準を設定。オンライン監視の指標として活用します。

VMS-ML 機械学習型スマート監視システムを活用し、正しい動作を学習して基準を確立。各動作の監視・診断を行い、設備のどの動作で異常や不安定性が発生しているのかを特定。
予知保全を実施することで、突発的な異常発生を未然に防ぐことが可能です。