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由於晶圓製程不斷邁向更小的節點,即便是極微量的污染物,也可能影響晶片良率,甚至導致報廢,因此為了追求製程中的極致潔凈,污染物的監測與分析是晶圓製程中的巨大挑戰之一。
晶圓製程中的微污染物有哪些?
隨著製程節點(電子元件尺寸)逐步縮小,晶圓製程中對污染物的容忍度近乎為零,任何微小的金屬雜質,或是製程中所產生的空氣分子污染物,如VOCs(空氣中的有機物質)、MA酸性分子(鹽酸、硝酸)、MB鹼性分子(氨氣)等等,都可能造成電性改變或晶片缺陷,為了維持高良率,晶圓廠必須在材料選用、製程環境、潔淨室管理等各個環節進行嚴格控管。
常見的微污染監測方式
目前常見的微污染監測技術包含ICP-MS、ICP-OES和GFAAS等等,其中ICP-MS是最為理想的技術,它是一種能檢測極低濃度金屬元素的分析工具,不僅可同時分析多種元素,其靈敏度還可達到兆分之一等級,特別適用於超純水、化學試劑以及晶圓表面雜質檢測。相比之下,ICP-OES雖然成本較低,但無法達到和ICP-MS同樣低的檢測極限,而GFAAS只適用於特定元素和少量樣品,也不具備ICP-MS的多元素分析能力。
微污染監測為何困難?
這樣看下來,會覺得ICP-MS好像很厲害,有它應該就足夠了吧!但在實際應用時還得考量到樣品特性、檢測需求、成本效益等因素,有時也會需要搭配其他儀器來進行更全面的分析,且晶圓微污染的監控需盡量即時,從污染發生到被發現的時間誤差越大,對晶圓製程的損害就會越高;與此同時,污染源的精準分析也很重要,若錯失了關鍵污染物,可能導致接下來的製程重複出錯,對研發廠造成更大的損失。
光是從微污染的監測就能看出,小小一塊晶圓的製程有多麼困難,更別提投入研發與購置精密儀器的成本,這些都是為何先進電子產品會如此昂貴的原因之一。現代人所享受的先進科技生活,是無數研發人員持續探索與改良的成果,每一項創新與突破,都見證了他們對高品質與精準分析的堅持。
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