シリコン棒の寸法・直角度測定｜SRI8060による全周3D検査
シリコン棒の寸法・直角度測定｜SRI8060による全周3D検査。半導体ウエハの製造では、切断前のシリコン角棒の寸法と形状が品質に影響します。寸法不良や表面欠陥、気泡・空隙などの材料異常は、歩留まり低下とコスト増加につながります。
半導体ウエハの製造では、切断前のシリコン角棒の寸法と形状が品質に影響します。寸法不良や表面欠陥、気泡・空隙などの材料異常は、歩留まり低下とコスト増加につながります。自動化が進む工程に向け、SRI8060はシリコン棒の表面形状・寸法を非接触で測定します。
従来の検査方法の課題
手作業や単純なセンサによる検査は、少量・低速生産では利用できても、高速自動化ラインでは時間や判断のばらつきが問題になります。単一方向の測定では細かな形状を取りこぼす場合もあり、データを即時処理できる自動検査が求められます。
一体型3Dレーザプロファイラ SRI8060
SRI8060は、Z方向繰返し精度0.2 µm、サンプリング周波数20 kHzを備え、シリコン棒の精密な表面・形状データを取得します。外部コントローラが不要な一体型構成で、狭い設備内にも設置しやすくなっています。
事例：シリコン棒の全周360°検査
本事例では、210 × 210 mm、高さ100 mmのシリコン棒を測定しました。
測定項目は次のとおりです。
1. 円弧部の投影寸法
2. エッジ間距離
3. 直径
4. 直線部の角度
要求精度は、円弧部の投影寸法±0.04 mm、エッジ間距離と直径±0.02 mm、角度±0.02°です。生産速度に合わせ、1本あたり60秒以内で測定する必要があります。
円形レールに4台のSRI8060を90°間隔で配置し、表面を360°走査します。シリコン棒の移動に合わせて各ヘッドが点群を同時取得し、濃淡画像の強調処理と点群合成で複数方向のデータを結合します。
データ処理と測定精度
図：左は点群の正面表示、右は点群の詳細。
図：左はROIで切り出した点群、右は点群の断面輪郭。
ROIで不要な情報を除き、外周輪郭から円弧部の投影寸法、端間距離、直径、角度を算出しました。管理された環境で32回の静的測定を行った結果、ばらつきはそれぞれ0.003 mm、0.0051 mm、0.0048 mm、0.0088°となり、要求条件を満たしました。
図：左は辺長、右は中心から端までの距離。
図：左は円弧部の投影寸法、右は直線部の角度（直角度）。
これらは実験室条件での結果です。実際の値は環境や生産ラインの条件によって異なりますが、本検証では安定した繰返し測定を確認できました。
他の精密測定への展開
SRI8060は、シリコン棒以外にも、太陽電池用ウエハの厚み測定、半導体パッケージの表面欠陥検査、高速3D走査などに活用できます。ソフトウェアと機器構成を用途に合わせ、異なるラインや製品に展開できます。
SinceVisionを選ぶメリット
SRIシリーズは、高精細な形状データ、高速走査、設備への組込みやすさを備え、歩留まり向上、手直し削減、厳しい寸法公差の管理を支援します。
シリコン棒、ウエハ、複雑な半導体パッケージの製造において、SRIシリーズはデータに基づく品質管理とスマートファクトリー化に活用できます。
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