半導体検査装置とは？工程ごとの検査内容と装置の種類をわかりやすく紹介！｜機電系エンジニア専門の求人情報サイト

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半導体検査装置とは？工程ごとの検査内容と装置の種類をわかりやすく紹介！

2025年5月10日更新

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この記事を書いた人

長谷川

FREE AID編集部機電系専門ライター Div.
アナログ回路設計・営業を経験した後ライター＆ディレクターとして独立。
電気電子・ITジャンルを得意とし、正確で分かりやすい情報の発信を行っています。

近年著しく進化した半導体は、さまざまな検査装置によって不良品がチェックされ、出荷時の品質を保っています。そんな重要な存在である半導体検査装置ですが、その種類は多く非常に分かりにくいです。そこで本記事では、半導体検査装置の主な種類と役割をわかりやすく紹介します。

この記事の目次

半導体検査装置とは

まずは、半導体検査装置の概要を解説します。半導体検査装置とは、その名の通り半導体の製造工程において、作られた半導体の品質を確認するために使われる装置のことです。半導体はナノメートル単位の微細構造により作られており、異物の混入などで構造が少しでも変化してしまうと、正常に動かなくなります。

この不良品を出荷してしまうと問題になるため、半導体検査装置を使ってあらゆる不良箇所を発見し、不良品を弾いています。半導体の製造工程はウェーハの製造、ウェーハプロセスの形成、パッケージングの3つに分けて行われますが、それぞれの工程においていくつもの検査装置が活躍し、工程ごとに生じた不良を発見しています。

半導体検査装置の工程ごとの種類

それでは、どのような半導体製造の場面で半導体製造装置が活躍しているかを、工程ごとに分けて紹介します。

ウェーハ製造工程

まず、ウェーハ製造工程で活躍する検査装置を紹介します。ウェーハ製造工程は、シリコンインゴットをスライスし、半導体のもととなるウェーハを作る工程です。この工程ではインゴットのスライシングを始め、研磨やエッチング、熱処理などを行います。

ウェーハ欠けの検査

ウェーハをスライスする工程では、物理的な力によってウェーハが欠けたり歪んだりする可能性があります。そのため、高解像度カメラを用いて外観検査を行い、割れや欠けなどの不良を発見し、取り除きます。高速に検査を行うため、正常品との画像の違いをもとに、画像診断を行うことで不良を発見します。

異物検査

ウェーハ自体の製造工程において、空気中のパーティクルなどが異物として混入する可能性があります。半導体はナノレベルの微細構造によって構成され、微量の異物でも不具合の原因となってしまうので、赤外線カメラを用いて異物検出を行います。

ウェーハプロセス工程

続いて、ウェーハプロセス工程の検査装置を紹介します。ウェーハプロセス工程とは、ウェーハ上にトランジスタなどの素子を作りこみ、半導体としての機能を持たせる工程です。半導体製造における「前工程」とも呼ばれます。この工程ではウェーハの洗浄に始まり、成膜と露光・エッチング、不純物ドーピング、CMP研磨といった作業を行います。

異物・欠陥検査

ウェーハプロセス工程では、ウェーハ上に半導体や絶縁膜などを成膜して回路パターンを形成するため、その過程で異物が混入し、不具合の原因になることがあります。そのため、可視光・赤外線カメラを使った画像認識や、レーザー光を用いた外観検査を行うことで、半導体表面や内部の異物・欠陥などを発見します。

回路パターンの検査

露光・エッチングによってウェーハ上に形成された回路パターンは、露光がずれた場合や、エッチングが正確に行われなかった場合にパターン幅が変わったり、本来離れているべきパターンが接続されてしまったりします。パターンが正しく配線されないと設計通りの動作が行われないので、不具合の原因となります。検査には、微細パターンの寸法計測を非常に高精度で行える測量SEM（走査型電子顕微鏡）が使われ、厳密なパターン形状のチェックが行われています。

電気導通試験

ウェーハプロセス工程が終わったら、全てのチップが正常に動くことを確認するため、電気導通試験を行います。検査には多数のプローブピンが付いたプローブカードを使い、チップの上から接触させることで一つ一つのチップに素早く電気を通し、検査が行えるようにしています。

パッケージング工程

最後に、パッケージング工程の検査装置を紹介します。半導体のパッケージング工程は、ウェーハプロセスにより完成した半導体チップをパッケージ化し、ユーザーが使えるようにする工程です。半導体製造における「後工程」とも呼ばれます。この工程では、ウェーハをチップごとに分割するダイシング、フレームにチップを固定するワイヤーボンディング、樹脂にパッケージングするモールディングといった作業を行います。

ダイシング後の外観検査

ダイシング工程ではダイヤモンドカッターなどでウェーハを切り分けるため、チップの端部が欠けてしまう不良が生じます。そのため、高性能カメラを使い、高速で画像分析することで割れや欠けなどの不良を発見します。

バーンイン試験

半導体は一定確率で初期不良による故障が生じるため、出荷前に加速試験を行って初期不良を発現させ、取り除く試験が行われます。この試験のことをスクリーニング試験と呼びますが、中でも実使用よりも高温・高電圧条件下で動作させる「バーンイン試験」が特に重要な試験としてよく行われます。

電気特性試験

パッケージングが完了したら、製品としての最終的な機能・性能を確認します。プローブピンを付けたテストソケットを製品に取り付けて電流を流し、製品が正常に動作するか確認する電気導通試験が行われます。電気的な配線が正しく行われているかだけでなく、CPUやメモリの性能が設計通りに出ているかといったテストも実施します。

まとめ

今回は、半導体検査装置について、工程ごとの検査内容や使われる装置を紹介しました。半導体検査装置は半導体製造の中で度々使われ、工程ごとに生じる不良をチェックし、不良品を弾くために使われます。カメラを用いた外観検査を始め、電気導通試験、SEMを使った回路の寸法測定などの試験が行われ、様々な方法で半導体の品質を確認します。半導体の進化に合わせて検査装置の性能も非常に高く、様々な技術が使われているため、詳細を知りたい方は各装置に焦点を当てて調べてみて下さい。

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