摘要
過去幾十年,半導體技術快速發展,半導體越做越小,製程也越來越複雜,產業亦面臨很多以前不存在的嚴峻挑戰嚴重影響良率;如在製程中,矽晶圓會經過多種高純度、高潔淨度的化學藥水處理,藥水內的奈米粒子不純物,原本不影響製程良率,現在因為元件的持續縮小,這些奈米粒子已經變成會造成良率損耗的”殺手粒子”,而業界還沒有良好的改善對策。
目前業界主要的粒子監控技術是利用雷射光直接照射製程溶液,透過光束於粒子散射訊號進行粒子大小與數量的量測。這樣的量測方式,雖然原理及機構較為簡單,但是實際上在奈米粒子範圍,已面臨無法突破的物理極限。現有量測技術在數量量測上更會到液體流動時所產生的奈米氣泡干擾,容易造成計數的不準確。在粒子大小的量測,設備雖號稱可量到20奈米,實際上因光學訊號已經過低只勉強可量到40奈米,完全不敷先進製程所需。
在這樣的背景下,兆晟提供半導體廠一副“如鷹眼般的眼鏡”可以清楚地看到以前無法看到的製程液態環境中的奈米殺手粒子,讓大家可以在晶圓還沒受到殺手粒子傷害前預先採取適當的防治措施避免良率損耗。經過多年的研發,兆晟團隊突破了量測的限制,開發出創新的 SuperSizer奈米粒子量測技術,完全不受奈米氣泡的干擾並大幅改善了小粒子的偵測效率,可以精準地量測3奈米以上的粒子大小及數量分布。
Supersizer的產品運作模式,總共分為霧化、乾燥、篩選、計數四個步驟:
第一步驟:霧化--使用氣膠量測技術並根據伯努力定律(Bernoulli’s principle),將溶液經過高壓氣體衝擊成液滴。
第二步驟:乾燥--使用加熱器將液滴烤乾,留下粒子和雜質,因此Supersizer不會受到氣泡的影響。
第三步驟:篩選--透過Soft X-Ray將空氣游離化,使粒子經過頻繁碰撞,而此種帶電行為又可用波茲曼分佈(Boltzmann distribution)描述,接著在DMA(氣相奈米粒子流動分析儀)中,依據流量固定和電場的變動將不同粒徑大小的奈米粒子進行篩選。
第四步驟:計數--使用CPC(凝結式微粒計數器),透過溫差和蒸氣讓粒子經過低溫冷卻後進入高溫高濕區,使蒸氣凝結於奈米粒子表面,而達到光學計數器可偵測之尺寸,因此可以精準的計算每個粒徑有幾顆粒子和雜質。
兆晟奈米的願景是通過氣膠量測液體的技術成為一個完整解決方案提供者,並成為先進半導體製程的”鷹眼”。 而Supersizer為目前唯一一台可精準量測20奈米以下的量測設備,我們將繼續開發不同化學溶液的新機台,以滿足市場的需求。