VLSI製造における計測学、検査、プロセス制御

Metrology, Inspection, and Process Control in VLSI Manufacturing

本レポートでは、プロセス制御市場を以下のようにセグメント化して分析しています：リソグラフィ計測、ウェハ検査／欠陥レビュー、薄膜計測、その他プロセス制御システム。各分野はさらに細分化され、すべてのセ... もっと見る

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The Information Network インフォメーションネットワーク	2024年6月21日	US$4,995 企業ライセンスライセンス・価格情報注文方法はこちら	英語

目次
図表リスト

サマリー

本レポートでは、プロセス制御市場を以下のようにセグメント化して分析しています：リソグラフィ計測、ウェハ検査／欠陥レビュー、薄膜計測、その他プロセス制御システム。
各分野はさらに細分化され、すべてのセグメントについて競合他社の市場シェアを掲載しています。

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3.1 はじめに 3-1
3.2 イメージング技術 3-5
3.2.1 走査型電子顕微鏡（SEM） 3-6
3.2.2 透過電子顕微鏡（TEM） 3-7
3.3 走査プローブ顕微鏡 3-10
3.3.1 原子間力顕微鏡（AFM） 3-10
3.3.2 走査型トンネル顕微鏡（STM） 3-16
3.3.3 走査プローブ顕微鏡（SPM） 3-18
3.3.4 AFMの種類 3-20
3.3.4.1 接触型AFM 3-22
3.3.4.2 ダイナミックフォースモードAFM技術 3-25
3.3.5 走査型表面電位顕微鏡（SSPM） 3-28
3.4 光学的手法 3-30
3.4.1 散乱法 3-31
3.4.1.1 エリプソメトリー 3-33
3.4.1.2 反射率法 3-40
3.4.1.3 散乱計の開発 3-42
3.4.2 全反射蛍光X線（TXRF） 3-44
3.4.3 エネルギー分散型X線分析（EDX） 3-47
3.4.4 二次イオン質量分析(SIMS) 3-48
3.4.4.1 SIMSによる表面イメージング 3-50
3.4.4.2 SIMSデプスプロファイリング 3-50
3.4.5 オージェ電子分光法 3-52
3.4.6 集束イオンビーム（FIB） 3-57
3.4.7 X線反射率法(XRR) 3-61
3.4.8 X線光電子分光(XPS) 3-63
3.4.9 ラザフォード後方散乱(RBS) 3-65
3.4.10 光音響計測 3-67
3.4.11 フーリエ変換赤外分光法(FTIR) 3-69
3.4.12 熱誘起電圧変化(TIVA) 3-70
3.5 膜厚と粗さ 3-71
3.5.1 表面検査技術 3-71
3.5.2 寸法技術 3-74
3.5.3 スタイラスプロフィロメーター 3-76

第4章欠陥レビュー／ウェハ検査 4-1

4.1 はじめに 4-1
4.2 欠陥レビュー 4-2
4.2.1 SEM欠陥レビュー 4-3
4.2.2 光学欠陥レビュー 4-7
4.2.3 その他の欠陥レビュー 4-8
4.3 パターン化ウェハ検査 4-9
4.3.1 Eビームパターンウェーハ検査 4-10
4.3.2 光パターンウェーハ検査 4-12
4.4 パターンなしウェハ検査 4-18
4.5 マクロ欠陥検査 4-21

第5章薄膜計測

5.1 はじめに 5-1
5.1.1 フロントエンドアプリケーション 5-1
5.1.2 バックエンドアプリケーション 5-2
5.2 金属薄膜計測 5-3
5.3 非金属薄膜計測 5-10
5.4 基板／その他の薄膜計測 5-25

第6章リソグラフィー計測 6-1

6.1 オーバーレイ 6-1
6.2 CD 6-6
6.3 マスク（レチクル）計測／検査 6-21

第7章市場予測 7-1

7.1 はじめに 7-1
7.2 市場予測の前提 7-3
7.3 市場予測 7-4
7.3.1 トータルプロセスコントロール市場予測 7-4
7.3.2 リソグラフィ・メトロロジーの市場予測 7-10
7.3.2.1 オーバーレイの市場予測 7-13
7.3.2.2 CD測定の市場予測 7-16
7.3.2.3 マスク検査の市場展望 7-19
7.3.2.4 マスク計測の市場展望 7-22
7.3.3 ウェハ検査/欠陥レビュー市場 7-25
7.3.3.1 パターン化ウェハ検査の市場展望 7-28
-Eビームパターンウェーハ検査の市場展望 7-31
-光パターンウェーハ検査の市場展望 7-34
7.3.3.2 欠陥レビュー市場の展望 7-37
-SEM欠陥レビュー市場の展望 7-40
-光学欠陥レビュー市場の展望 7-43
-その他の欠陥レビュー市場の展望 7-46
7.3.3.3 パターンなしウェハ検査の市場展望 7-49
7.3.3.4 マックル欠陥検出の市場展望 7-52
7.3.4 薄膜メトロロジーの市場展望 7-55
7.3.4.1 非金属薄膜メトロロジーの市場展望 7-58
-非金属スタンドアロン薄膜メトロロジーの市場展望 7-62
-非金属一体型薄膜メトロロジーの市場展望 7-64
7.3.4.2 基板/その他の薄膜測定の市場展望 7-67
7.3.5 その他のプロセス制御システムの市場展望 7-70
7.3.6 バックエンド計測/検査市場の展望 7-74

第8章統合/その場計測/検査の動向 8-1

8.1 はじめに 8-1
8.2 現場計測 8-1
8.3 統合計測 8-6
8.3.1 メリット 8-11
8.3.2 限界 8-13

第9章主な推進要因 9-1

9.1 3D 9-1
9.2 バックエンド計測検査 9-5
9.3 300mm/450mmウェハー 9-9
9.4 銅のメトロロジー 9-10
9.5 低K誘電体 9-14
9.6 化学的機械的平坦化（CMP） 9-16
9.7 イオン注入 9-26

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図表リスト

テーブル一覧
3.1 微分AFM技術の比較 3-19
5.1 白色光と多角度レーザーエリプソメトリーとの比較
エリプソメトリー 5-16
7.1 トータルプロセスコントロール市場の予測 7-5
7.2 リソグラフィー計測の市場予測 7-11
7.3 オーバーレイの市場展望 7-14
7.4 CD測定の市場展望 7-17
7.5 マスク検査の市場展望 7-20
7.6 マスク計測の市場展望 7-23
7.7 ウェハ検査/欠陥レビューの市場展望 7-26
7.8 パターン化ウェハ検査の市場展望 7-29
7.9 Eビームパターンウェーハ検査の市場展望 7-32
7.10 光パターンウェーハ検査の市場展望 7-35
7.11 欠陥レビュー市場の展望 7-38
7.12 SEM欠陥レビュー市場の展望 7-41
7.13 光学欠陥レビュー市場の展望 7-44
7.14 その他の欠陥レビュー市場の展望 7-47
7.15 パターンなしウェハ検査の市場展望 7-50
7.16 マクロ欠陥検出の市場展望 7-53
7.17 薄膜メトロロジーの市場展望 7-56
7.18 非金属薄膜計測の市場展望 7-59
7.19 非金属スタンドアロン薄膜メトロロジーの市場展望 7-62
7.20 非金属一体型薄膜測定の市場展望 7-65
7.21 基板/その他の薄膜メトロロジーの市場展望 7-68
7.22 その他のプロセス制御システムの市場展望 7-71
9.1 誘電体フィルムの課題 9-8
図表一覧
3.1 走査型電子顕微鏡の概略図 3-8
3.2 透過電子顕微鏡の概略図 3-11
3.3 原子間力顕微鏡の概略図 3-12
3.4 走査型トンネル顕微鏡の概略図 3-17
3.5 AFMにおける2原子間の相互作用 3-21
3.6 横力顕微鏡の概略図 3-24
3.7 動的力モードAFMの概略図 3-26
3.8 走査表面電位顕微鏡の概略図 3-29
3.9 散乱法の原理 3-32
3.10 エリプソメータの概略図 3-34
3.11 CD散乱計の原理 3-43
3.12 従来のTXRF分析形状 3-45
3.13 二次イオン質量分析の概略図 3-49
3.14 オージェ電子放出の原理 3-53
3.15 オージェ電子分光法の概略図 3-54
3.16 集束イオンビーム技術の概略図 3-58
3.17 X線反射率法の概略図 3-62
3.18 X線光電子分光法の概略図 3-64
3.19 ラザフォード後方散乱の概略図 3-66
3.20 光音響測定の概略図 3-68
3.21 ナノトポグラフィーの空間波長 3-72
3.22 非接触静電容量測定の概略図 3-75
3.23 スタイラスプロフィロメータの概略図 3-77
5.1 分光エリプソメトリー図 5-17
6.1 ITRSオーバーレイ技術ロードマップ 6-3
6.2 3D構造の図解 6-9
6.3 ITRS計測ロードマップ 6-15
6.4 OCD光学系の概略図 6-20
7.1 トータルプロセスコントロール市場予測 7-6
7.2 トータルプロセスコントロール市場：地域別 7-8
7.3 プロセス制御市場全体と装置市場全体との比較 7-9
7.4 リソグラフィー計測市場シェア 7-12
7.5 オーバーレイ市場シェア 7-15
7.6 CD測定の市場シェア 7-18
7.7 マスク検査市場のシェア 7-21
7.8 マスク計測市場シェア 7-24
7.9 ウェハ検査／欠陥レビュー市場シェア 7-27
7.10 パターン化ウェハ検査市場シェア 7-30
7.11 Eビームパターンウェーハ検査市場シェア 7-33
7.12 光学パターンウェーハ検査市場シェア 7-36
7.13 欠陥レビュー市場シェア 7-39
7.14 SEM欠陥レビュー市場シェア 7-42
7.15 光学欠陥検査市場シェア 7-45
7.16 その他の欠陥レビュー市場シェア 7-48
7.17 Unpatterned Wafer Inspection 市場シェア 7-51
7.18 マクロ欠陥検出の市場シェア 7-54
7.19 薄膜メトロロジーの市場シェア 7-57
7.20 非金属薄膜計測市場シェア 7-60
7.21 非金属スタンドアロン薄膜メトロロジーの市場シェア 7-63
7.22 非金属一体型薄膜測定の市場シェア 7-66
7.23 基板/その他薄膜計測市場シェア 7-69
7.24 その他のプロセス制御システム市場シェア 7-72
7.25 その他のプロセスソフトウェア市場シェア 7-73
8.1 ファブにおける統合制御 8-7
9.1 研磨終点制御 9-17

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Table of Contents
List of Tables/Graphs

Summary

This report offers a complete analysis of the Process Control market, segmented as: Lithography Metrology; Wafer Inspection/Defect Review; Thin Film Metrology; and Other Process Control Systems. Each of these sectors is further segmented. Market shares of competitors for all segment is presented.

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Chapter 1 Introduction 1-1

Chapter 2 Executive Summary 2-1

Chapter 3 Metrology/Inspection Technologies 3-1

3.1 Introduction 3-1
3.2 Imaging Techniques 3-5
3.2.1 Scanning Electron Microscope (SEM) 3-6
3.2.2 Transmission Electron Microscope (TEM) 3-7
3.3 Scanning Probe Microscopes 3-10
3.3.1 Atomic Force Microscopy (AFM) 3-10
3.3.2 Scanning Tunneling Microscopy (STM) 3-16
3.3.3 Scanning Probe Microscopy (SPM) 3-18
3.3.4 AFM Types 3-20
3.3.4.1 Contact AFM 3-22
3.3.4.2 Dynamic Force Mode AFM Techniques 3-25
3.3.5 Scanning Surface Potential Microscopy (SSPM) 3-28
3.4 Optical Techniques 3-30
3.4.1 Scatterometry 3-31
3.4.1.1 Ellipsometry 3-33
3.4.1.2 Reflectometry 3-40
3.4.1.3 Scatterometry Developments 3-42
3.4.2 Total Reflection X-Ray Fluorescence (TXRF) 3-44
3.4.3 Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDX) 3-47
3.4.4 Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) 3-48
3.4.4.1 Surface Imaging Using SIMS 3-50
3.4.4.2 SIMS Depth Profiling 3-50
3.4.5 Auger Electron Spectroscopy 3-52
3.4.6 Focused Ion Beam (FIB) 3-57
3.4.7 X-Ray Reflectometry (XRR) 3-61
3.4.8 X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) 3-63
3.4.9 Rutherford Backscattering (RBS) 3-65
3.4.10 Optical Acoustics Metrology 3-67
3.4.11 Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) 3-69
3.4.12 Thermally-Induced Voltage Alteration (TIVA) 3-70
3.5 Film Thickness And Roughness 3-71
3.5.1 Surface Inspection Technology 3-71
3.5.2 Dimensional Technology 3-74
3.5.3 Stylus Profilometer 3-76

Chapter 4 Defect Review/Wafer Inspection 4-1

4.1 Introduction 4-1
4.2 Defect Review 4-2
4.2.1 SEM Defect Review 4-3
4.2.2 Optical Defect Review 4-7
4.2.3 Other Defect Review 4-8
4.3 Patterned Wafer Inspection 4-9
4.3.1 E-Beam Patterned Wafer Inspection 4-10
4.3.2 Optical Patterned Wafer Inspection 4-12
4.4 Unpatterned Wafer Inspection 4-18
4.5 Macro-Defect Inspection 4-21

Chapter 5 Thin Film Metrology

5.1 Introduction 5-1
5.1.1 Front End Applications 5-1
5.1.2 Back End Applications 5-2
5.2 Metal Thin-Film Metrology 5-3
5.3 Non-Metal Thin-Film Metrology 5-10
5.4 Substrate/Other Thin Film Metrology 5-25

Chapter 6 Lithography Metrology 6-1

6.1 Overlay 6-1
6.2 CD 6-6
6.3 Mask (Reticle) Metrology/Inspection 6-21

Chapter 7 Market Forecast 7-1

7.1 Introduction 7-1
7.2 Market Forecast Assumptions 7-3
7.3 Market Forecast 7-4
7.3.1 Total Process Control Market Forecast 7-4
7.3.2 Lithography Metrology Market Forecast 7-10
7.3.2.1 Overlay Market Forecast 7-13
7.3.2.2 CD Measurement Market Forecast 7-16
7.3.2.3 Mask Inspection Market Forecast 7-19
7.3.2.4 Mask Metrology Market Forecast 7-22
7.3.3 Wafer Inspection / Defect Review Market 7-25
7.3.3.1 Patterned Wafer Inspection Market Forecast 7-28
　-E-Beam Patterned Wafer Inspection Market Forecast 7-31
　-Optical Patterned Wafer Inspection Market Forecast 7-34
7.3.3.2 Defect Review Market Forecast 7-37
　-SEM Defect Review Market Forecast 7-40
　-Optical Defect Review Market Forecast 7-43
　-Other Defect Review Market Forecast 7-46
7.3.3.3 Unpatterned Wafer Inspection Market Forecast 7-49
7.3.3.4 Macr　-Defect Detection Market Forecast 7-52
7.3.4 Thin Film Metrology Market Forecast 7-55
7.3.4.1 Non-Metal Thin Film Metrology Market Forecast 7-58
　-Non-Metal Standalone Thin Film Metrology Market Forecast 7-62
　-Non-Metal Integrated Thin Film Metrology Market Forecast 7-64
7.3.4.2 Substrate / Other Thin Film Metrology Market Forecast 7-67
7.3.5 Other Process Control Systems Market Forecast 7-70
7.3.6 Back-End Metrology/Inspection Market Forecast 7-74

Chapter 8 Integrated/In-Situ Metrology/Inspection Trends 8-1

8.1 Introduction 8-1
8.2 In-Situ Metrology 8-1
8.3 Integrated Metrology 8-6
8.3.1 Benefits 8-11
8.3.2 Limitations 8-13

Chapter 9 Key Drivers 9-1

9.1 3D 9-1
9.2 Back End Metrology Inspection 9-5
9.3 300mm/450mm Wafers 9-9
9.4 Copper Metrology 9-10
9.5 Low-K Dielectrics 9-14
9.6 Chemical Mechanical Planarization (CMP) 9-16
9.7 Ion Implant 9-26

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List of Tables/Graphs

List of Tables

3.1 Comparison Of Derivative AFM Techniques 3-19
5.1 Comparison Of White-Light With Multiple-Angle Laser Ellipsometry 5-16
7.1 Total Process Control Market Forecast 7-5
7.2 Lithography Metrology Market Forecast 7-11
7.3 Overlay Market Forecast 7-14
7.4 CD Measurement Market Forecast 7-17
7.5 Mask Inspection Market Forecast 7-20
7.6 Mask Metrology Market Forecast 7-23
7.7 Wafer Inspection / Defect Review Market Forecast 7-26
7.8 Patterned Wafer Inspection Market Forecast 7-29
7.9 E-Beam Patterned Wafer Inspection Market Forecast 7-32
7.10 Optical Patterned Wafer Inspection Market Forecast 7-35
7.11 Defect Review Market Forecast 7-38
7.12 SEM Defect Review Market Forecast 7-41
7.13 Optical Defect Review Market Forecast 7-44
7.14 Other Defect Review Market Forecast 7-47
7.15 Unpatterned Wafer Inspection Market Forecast 7-50
7.16 Macro Defect Detection Market Forecast 7-53
7.17 Thin Film Metrology Market Forecast 7-56
7.18 Non-Metal Thin Film Metrology Market Forecast 7-59
7.19 Non-Metal Standalone Thin Film Metrology Market Forecast 7-62
7.20 Non-Metal Integrated Thin Film Metrology Market Forecast 7-65
7.21 Substrate / Other Thin Film Metrology Market Forecast 7-68
7.22 Other Process Control Systems Market Forecast 7-71
9.1 Dielectric Film Challenges 9-8

List of Figures

3.1 Schematic Of Scanning Electron Microscope 3-8
3.2 Schematic Of Transmission Electron Microscope 3-11
3.3 Schematic Of Atomic Force Microscopy 3-12
3.4 Schematic Of Scanning Tunneling Microscopy 3-17
3.5 Interaction Between Two Atoms In AFM 3-21
3.6 Schematic Of Lateral Force Microscopy 3-24
3.7 Schematic Of Dynamic Force Mode AFM 3-26
3.8 Schematic Of Scanning Surface Potential Microscopy 3-29
3.9 Principle Of Scatterometry 3-32
3.10 Schematic Of Ellipsometer 3-34
3.11 Principles Of CD Scatterometry 3-43
3.12 Conventional TXRF Analysis Geometry 3-45
3.13 Schematic Of Secondary Ion Mass Spectrometry 3-49
3.14 Principle Of Auger Electron Emission 3-53
3.15 Schematic Of Auger Electron Spectroscopy 3-54
3.16 Schematic Of Focused Ion Beam Technology 3-58
3.17 Schematic Of X-Ray Reflectometry 3-62
3.18 Schematic Of X-Ray Photoelectron Spectroscopy 3-64
3.19 Schematic Of Rutherford Backscattering 3-66
3.20 Schematic Of Optical Acoustics Metrology 3-68
3.21 Spatial Wavelength Of Nanotopography 3-72
3.22 Schematic Of Non-Contact Capacitive Gauging 3-75
3.23 Schematic Of Stylus Profilometer 3-77
5.1 Spectroscopic Ellipsometry Diagram 5-17
6.1 ITRS Overlay Technology Roadmap 6-3
6.2 Illustration Of 3D Structure 6-9
6.3 ITRS Metrology Roadmap 6-15
6.4 Schematic Of OCD Optics 6-20
7.1 Total Process Control Market Forecast 7-6
7.2 Total Process Control Market By Geographic Region 7-8
7.3 Total Process Control Market Vs. Overall Equipment Market 7-9
7.4 Lithography Metrology Market Shares 7-12
7.5 Overlay Market Shares 7-15
7.6 CD Measurement Market Shares 7-18
7.7 Mask Inspection Market Shares 7-21
7.8 Mask Metrology Market Shares 7-24
7.9 Wafer Inspection / Defect Review Market Shares 7-27
7.10 Patterned Wafer Inspection Market Shares 7-30
7.11 E-Beam Patterned Wafer Inspection Market Shares 7-33
7.12 Optical Patterned Wafer Inspection Market Shares 7-36
7.13 Defect Review Market Shares 7-39
7.14 SEM Defect Review Market Shares 7-42
7.15 Optical Defect Review Market Shares 7-45
7.16 Other Defect Review Market Shares 7-48
7.17 Unpatterned Wafer Inspection Market Shares 7-51
7.18 Macro Defect Detection Market Shares 7-54
7.19 Thin Film Metrology Market Shares 7-57
7.20 Non-Metal Thin Film Metrology Market Shares 7-60
7.21 Non-Metal Standalone Thin Film Metrology Market Shares 7-63
7.22 Non-Metal Integrated Thin Film Metrology Market Shares 7-66
7.23 Substrate / Other Thin Film Metrology Market Shares 7-69
7.24 Other Process Control Systems Market Shares 7-72
7.25 Other Process Software Market Shares 7-73
8.1 Integrated Control In A Fab 8-7
9.1 Polish Endpoint Control 9-17

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