半導體及電子產業(Semiconductor and Electronic field)一直走在世界的尖端,每家公司莫不在研發與良率品管上投注最大的心力以達到最高的良率。
對於良率的影響最大的是污染物,污染物的主要來源為: 環境中有能力沈積或吸附於表面形成一薄膜層之化學污染物質:AMC及化學品Chemicals中的污染。
(一)無塵室空氣品質監測Clean Room Air Monitoring
無塵室空氣中的分子污染物(AMC, Airborne Molecular Contaminants)會被晶圓Wafer吸附而影響良為了減少空氣中AMC對製程良率的影響,所以必需控制AMC在無塵室中含量。SEMI針對AMC製訂了SEMIF21-1102的標準:"Classification of Airborne Molecular Contaminant Levels in Clean Environments",這個標準將無塵室環境中的分子污染物分為四大類
· Molecular Acids (MA)
· Molecular Bases (MB)
· Condensable Organic Compounds (Molecular Condensables) (MC)
· Molecular Dopants (MD)
• SEMI對無塵室等級中污染物的規格
Material Category |
Class 1 |
Class 10 |
Class 100 |
Class 1,000 |
Class 10,000 |
MA |
1 |
10 |
100 |
1,000 |
10,000 |
MB |
1 |
10 |
100 |
1,000 |
10,000 |
MC |
1 |
10 |
100 |
1,000 |
10,000 |
MD |
1 |
10 |
100 |
1,000 |
10,000 |
(1).酸、鹼 Acids and Bases (SEMI F21-1102 Classes MA and MB)
在半導體製程使用的化學品散逸到空氣中會造成晶圓的污染及其他的製程效果;可以用石墨爐式AA和DRC-ICP/MS來監測空氣中的金屬離子含量。
(2).可凝結性有機化合物Condensable organic compounds (SEMI F21-1102 Class MC)
無塵室的有機污染可能會對許多製程效果有許多不利的影響,包含metrology, cleaning, etching, oxide growth和film deposition等都會受到影響。尤其空氣中的有機磷化合物會被晶圓牢牢的吸附而導致改變電性摻和的效果。這些有機污染物可以用ATD-GCMS以吸附管採集再以熱脫附儀-氣相層析質譜儀分析,甚至可以用空白的晶圓做取樣,以WOS-ATD-GCMS做分析,可更清楚的知道如何有機污染物影響良率的程度。另外,使用FTIR /Microscope量測晶圓或封裝過程中污染物的鑑定, 由光譜分析追蹤可疑汙染物來源,亦可達到改善製程良率的目的 。
(3).具改變電性之摻和性化合物 Molecular Dopants (SEMI F21-1102 Class MD)
由磷和硼的有機污染會造成的不預期的電性摻和,所以可以用DRC-ICP/MS檢測無機磷、硼和以WOS-ATD-GCMS檢測有機磷的成份以控制污染
(4).金屬離子Trace Metals
超微量不純物包含鹼金族、鹼土族及過渡金屬元素,主要是因為這些不純物會造成電壓故障或是高dark電流的問題,所以做用石墨爐式AA和DRC-ICP/MS以分析半導體製程中所需化學品的不純物的控管程度以及wafer 表面氣相蝕液中超微量的不純物。
(二)、 化學品的品質分析
製程中所使用的化學品純度由於直接接觸晶圓,如果含有污染則對良率影響巨大。所以必需使用DRC-ICP/MS針對使用的酸液、雙氧水、鹼液及光阻劑做規格測試。
除了半導體應用外,在電子封裝製程中,也會需要使用傅利葉轉換紅外光譜儀(FTIR),一般可以有以下幾種常用的應用:
1)Wafer上coating有機層的分析在驅動IC晶片wafer上會coating一層有機光阻膜(BCB or PI)使用FTIR /Microscope量測BCB 或 PI 膜光譜了解膜交連反應的程度。
2)使用FTIR/Microscope量測封裝過程中污染物的鑑定, 由光譜分析追蹤可疑汙染物來源,達到改善製程的目的 。
3)利用間接比對的方法量測Wafer中不純物P、B、C、O濃度含量。
4)量測TFT/LCD 製程wafer 上 N-H, Si-H的單位濃度P、B、C、O比值,作為鍍膜機鍍膜的重要參數。