薄膜材料の表面欠陥検査

薄膜材料の表面欠陥検査とは？

薄膜材料の表面欠陥検査とは、薄膜の製造過程や使用中に発生する傷、異物混入、膜厚ムラ、クラックなどの欠陥を検出するための検査です。これにより、製品の品質を保証し、性能の安定性を確保します。

薄膜材料は、現代のエレクトロニクス、光学、エネルギー分野において、デバイスの性能向上、機能性付与に欠かせない重要な素材です。その厚さは数ナノメートルから数マイクロメートルと非常に薄く、表面に微小な欠陥があると、デバイス全体の性能や信頼性に重大な影響を及ぼす可能性があります。そのため、高精度な表面欠陥検査が求められます。

薄膜材料の表面欠陥検査の具体的な検査対象物

薄膜材料は多くの産業で使用されており、以下のような対象物があります。

• 半導体製造に用いられる薄膜（酸化膜、窒化膜、金属膜など）
• 光学フィルムやディスプレイ用のコーティングフィルム
• 太陽電池の薄膜層
• 医療機器や電子部品の保護膜

薄膜材料の表面欠陥検査における欠陥の種類と原因

欠陥の種類

• 傷・クラック…線状の傷、引っ掻き傷、擦り傷、スクラッチ、クラックなど
• 異物付着…ゴミ、塵、埃、金属片、レジスト残渣など
• ピンホール…薄膜に開いた微小な穴
• ムラ…膜厚ムラ、組成ムラ、結晶性ムラなど
• 凹凸…薄膜表面の凹凸、段差、うねりなど
• パーティクル…薄膜表面に付着した微粒子
• 欠け…薄膜の一部が剥がれている状態
• ボイド…薄膜内部に存在する空隙

欠陥を生む原因

• 成膜プロセス…真空度、温度、圧力、ガス流量などのプロセスパラメータの変動、装置の汚染、ターゲット材の劣化など
• 前処理プロセス…基板洗浄不良、残留物など
• 後処理プロセス…熱処理、エッチングなどのプロセスによる欠陥発生
• 搬送・保管…搬送時の振動、衝撃、保管環境の温度、湿度、塵埃など

薄膜材料の表面欠陥検査が必要な理由

薄膜材料は精密な用途に使用されるため、微細な欠陥でも性能に影響を及ぼします。例えば、半導体の薄膜に欠陥があると、回路の動作不良を引き起こし、製品の歩留まりが低下します。薄膜の電気的特性、光学的特性、機械的特性などを維持し、性能を確保するため、高精度な検査が求められます。

薄膜材料の表面欠陥検査の検査基準、検査しないリスク

検査基準

• 欠陥の大きさ、種類、分布密度など
• JIS規格、ISO standards、社内基準、顧客 requirements など

検査しないリスク

検査を実施しないことで、製品の性能低下や耐久性の低下を引き起こし、クレームや製品リコールによるコスト増のリスクがあります。また、製造プロセスの最適化が困難になることも考えられます。

薄膜材料の表面欠陥検査の検査例

• 光学顕微鏡による検査…目視では検出できない微細な欠陥を確認
• レーザースキャンによる欠陥検出…反射光の変化を利用して表面異常を解析
• 画像処理技術を活用したAI検査…欠陥の自動認識と分類