CISラインカメラの活躍
半導体製造現場での「表面・外観検査」

製造業において、品質を安定的に確保するために欠かせない工程の一つが「検査」です。検査のうち、表面検査や外観検査ではエリアカメラやラインカメラ、業界によっては目視での検査が一般的です。しかし近年、それらの検査においてCIS（コンタクトイメージセンサー以：以下CIS）の技術を用いたCISラインカメラでの検査が普及してきています。本記事では、CIS専業メーカーという立場から、CISラインカメラが産業検査でどのような役割を担い、どのような点で半導体関連の検査工程と関わっているのかをご紹介します。

CISラインカメラとは

CISは、イメージセンサー、レンズ、光源が一体となったコンパクトなデバイスです。非常に小さなロッドレンズにより、受光素子に画像を形成させてライン単位で原稿に密着して読み取ります。そのため安定性や振動耐性に優れ、狭いスペースにも設置可能です。1:1の画像を取得することで、エッジのぼけや画像の歪みが発生しません。銀行ATMなどの金融市場、プリンターやスキャナーなどのOA市場で幅広く使用されてきました。元々は「コンタクトイメージセンサー」という名称が示すとおり、対象物に密着して読み取ることを特徴としており、ガラス面から対象物までの距離（ワーキングディスタンス：以下WD）は0.5mm以下と非常に短く、また出力方式もアナログが主流でした。しかし、多様な表面・外観検査用途に対応するため、長WD化、高速化、デジタル化など、CISの利点をそのままに、さらに高性能になったデバイスがCISラインカメラです。

半導体分野の検査工程とCISラインカメラ

半導体の検査工程において、カメラ選定時に「解像度」や「画素数」が重要であることは言うまでもありません。しかし実際の現場では、それ以外にもさまざまな制約や課題に直面するケースが少なくありません。当社がCISラインカメラメーカーとしてお客様からご相談を受ける中で、特に多いお困りごとは次のような点です。

• 検査装置、検査環境内にカメラを設置するスペースが限られている
• エリアカメラでは、ワークを一時停止させる必要があり、工程に影響が出る
• 画像の周辺部の歪みにより、画像処理の負荷が高くなる

一般的なカメラでの検査では、レンズによって拡大または縮小して撮像するため、画像の周辺部に歪みが生じます。また、検査対象となるウエハのサイズによっては複数台のカメラが必要となり、その分レンズや照明の調整、さらには撮像後の画像合成処理が必要になります。さらに、エリアカメラやラインカメラを用いたシステムでは、広い画角や高解像度を確保するために高さ方向に大きなスペースが必要です。しかし検査環境によってはこうした大がかりなカメラシステムを設置するスペースを確保できないケースもあります。

このような背景から、高精度と省スペースを両立できる検査手法として、CISラインカメラが有効な選択肢の一つとなっています。

高精度・省スペースを両立するCISラインカメラによる半導体表面検査

ここでは、実際の半導体検査への導入例を2件ご紹介します。

1件目では、ウエハの輪郭検査の際、狭いスペースへの設置が課題でした。そこで当社はスペースに合わせたセンサー部とデジタルボックス部が分離した形状へのカスタマイズ対応でお客様の課題を解決しました。

2件目では、ウエハの表面の傷や汚れの検査のため、狭いスペースへの設置に加えて高解像度・高速読取も必要でした。そのため、センサー部とデジタルボックス部の分離形状への変更に加え、1200dpi（分解能約21㎛）、CoaXPress 2.0 I/Fの製品をご提案。お客様のご要望を満たした製品をご提供しました。

2件に共通して、ウエハ表面の乱反射を抑える当社独自の光源構造のシリーズを利用。また、ウエハ製造において必須となる防塵のため、CISラインカメラはファンレス冷却タイプが採用されました。
この他にも、ウエハID検査、ウエハのノッチング検査、チップ外観検査をはじめ、幅広い用途に導入されています。

検査用途に合わせたカスタマイズ

前述のように当社では、ただ標準のCISラインカメラをご案内するのではなく、検査用途と設置条件に応じて製品のご提案をしています。検査用途に応じたカスタマイズにおいて、当社が重視している要素の一つが照明ソリューションです。標準のCISラインカメラは光源が内蔵されていますが、検査用途によっては照明条件が撮像画像に大きく影響するため、当社では外付けの照明もご用意しています。当社の外付け照明を一緒に使用していただくことで、CISラインカメラ側から照明の光量と点灯タイミングを調整することができるため、調整の手間を省略します。

当社では以下のような項目についてカスタマイズが可能です。

• 読取幅：検査対象サイズやレイアウトに合わせ、Max 6000mmまで対応可能
• 解像度：Max 2400dpi（分解能約11㎛）まで選択可能
• 読取速度：ライン速度や検査タイミングに応じてMax 69.1kHz（2400dpi、CoaXPress 2.0、Mono）まで対応可能
• インターフェース（I/F）：CameraLink、CoaXPressをはじめとし、GigEやUSB、LVDS、アナログなど既存装置やシステム構成に合わせた接続方式を選択可能
• ワーキングディスタンス（WD）：設置制約や安全距離を考慮し0.45mm～48.4mmの中から選択可能
• 外形寸法・筐体形状：狭いスペースや干渉を避けるための小型・専用形状の検討可能
• 照明構成：欠陥種別に応じて色や照射方式など最適な照明をご提案
• 冷却方法：導入環境に応じて、機種によりCISラインカメラ・外部照明ともにファンレス冷却形状も選択可能

*条件や環境などのご要望に応じて製品を提案いたします。

CISラインカメラがもたらす検査工程の最適化

半導体分野をはじめとする高度化・高精度化が進む製造現場において、検査工程には「高解像度」「高精度」だけでなく、「省スペース」「工程への影響低減」「立ち上げのしやすさ」といった要素も強く求められています。WHECのCISラインカメラは、コンパクトな筐体設計と歪みのない等倍撮像、高度な照明ソリューションを組み合わせることで、これらの要求に応える検査を実現します。この度、2400dpi、CoaXPress 2.0 I/F、読取速度Max 69.1kHz（Mono）の製品をリリース。より幅広い検査条件に対応できるようになりました。

検査精度の向上と生産効率の両立が求められる今、CISラインカメラは有力なソリューションになり得ます。検査で課題がございましたら、ぜひお問い合わせください。

 

相談する：WHEC

CISラインカメラ選定時のポイント：https://www.w-hec.com/column/2579/
ウエハ撮像デモ：https://youtu.be/FOHf-GytDXE?si=-4evDGBPlBHbsowb