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全自動晶圓表面氣相分解技術 "Expert"

全自動晶圓表面氣相分解技術(Vapor Phase Decomposition, VPD),主要是利用ICP-MS(感應耦合電漿質譜儀)針對極微量元素分析的專業技術。

此為半導體製程中進行晶圓表面金屬雜質分析時不可或缺的管理項目。半導體可容許的金屬雜質濃度,隨著製程的先進化要求越來越低。過去生產線上所使用的全反射螢光X射線法(TRXRF),雖然其優點是採用非破壞性分析法,不過檢測範圍狹窄,無法達到越來越嚴苛之要求;目前全自動晶圓表面氣相分解技術(Vapor Phase Decomposition, VPD)可大幅改善檢測範圍,為目前最先進的前處理法,檢測範圍可改善達兩位數;雖然進行化學性前處理屬破壞性分析法,但藉由ICP-MS直接分析前處理後的溶液,可測定更低濃度的金屬雜質,因此使用ICP-MS進行金屬雜質管理的方法已成為主流。

以往的VPD裝置主要是對應全反射螢光X射線法而開發的,所以並不適用ICP-MS的全自動分析。而本公司的VPD裝置ExpertTM是專門針對ICP-MS分析所設計開發,故具有以下的特點。

●特點
- 與OHT及ICP-MS連接的全自動分析
設置在半導體製造工廠(FAB)內,可與處理裝置連動進行全自動分析。利用OHT(懸吊式昇降機輸送(Overhead Hoist Transportation))自動搬運FOUP至Expert,按照FOUP的晶圓及選單資訊,以Expert進行晶圓的表面處理及溶液掃描、回收,所回收的溶液自動以ICP-MS分析。最後,ICP-MS的分析結果與晶圓資訊提供給CIM-HOST主電腦;全程皆以自動化方式進行。 使用Expert時,可進行此種全自動分析;目前我們已有許多相關經驗,在很多半導體元件製造商的FAB都是24小時連續使用的,並且已有五年以上連續運轉成效。 本公司所提供之系統包含ICP-MS介面軟體的智慧功能,可在無人運轉狀態下確認ICP-MS是否正常動作。此外,我們提供之介面亦可適用於各廠牌的ICP-MS。
- HF蒸氣(Vapor)的生成方法
供給VPD處理室的HF蒸氣的生成方法是使用PFA霧化器。過去使用的發泡法(Bubbling),存在著產生之蒸氣中的HF濃度,會隨時間變化的問題,而霧化法可使氟酸始終保持一定濃度,而且蝕刻速度也快。




- 表體蝕刻及縱深分析
藉由在VPD處理室中導入HF蒸氣及特殊氣體,可蝕刻僅用HF而無法蝕刻的膜(多晶矽、矽化鎢(WSi)、鈦(Ti)等)及表體矽。可用於管理各種鍍膜中的無機污染物向基板中擴散,並且可以進行植入晶圓中的摻雜元素及雜質的縱向分析。
藉由調整特殊氣體及HF濃度可變更蝕刻速度。最大蝕刻速度約為1.5μm/hr,蝕刻的均勻性在±10%以內。










多晶矽的蝕刻
- 雙套掃瞄管
通常蝕刻後的晶圓表面會呈現粗糙,此外乾式蝕刻後的晶圓上也可能殘留有機物殘渣。此種晶圓的表面為親水性,在掃瞄過程中套管容易無法保持掃瞄液(Scan Solution),而發生液體殘留於晶圓表面之現象。本公司開發的雙套掃瞄管是採用在套管外層製造負壓,將內層液體保持於內套管中使液體不至於從套管洩漏的構造;在此系統中可掃瞄親水性晶圓,這是以往所辦不到的。




- 掃瞄模式
標準規格的Expert可進行全掃瞄、徑向掃瞄、扇形掃瞄、徑向扇形掃瞄、錐形掃瞄。此外,還提供包含背面的邊緣掃瞄(Edge)以供選擇。



- 乾燥器(Dry Chamber)
此為使晶圓乾燥的模組。用於避免晶圓上留有殘液之情況下回收至晶圓盒(Cassette)中的危險性,Expert再從晶圓上回收掃瞄溶液時,計測回收之液體量。當回收的液體量比設定的體積低時,表示有可能掃瞄溶液殘留於晶圓上。在此種情況下若晶圓返回晶圓盒時,會有掃瞄溶液被帶進匣盒內的危險性;為了避免此種情況可使用乾燥器加以改善。
可用於局部蝕刻(Local Bulk Etching)及TRXRF的前處理。
- 多種選項可供選擇
可任意組合數種選項。例如以一次VPD連續三次重複進行全掃瞄及分析,或是重複二十次進行0.1μm的深度蝕刻及分析。
- 晶圓傳送模組(FOUP)
Expert標準上可設置二組FOUP。可任意組合300mm (12”) FOUP及FOSB、200mm(8”)SMIF以及提供150mm(6”)或200mm轉接器。另外,目前我們也有提供450mm(18”)晶圓之對應系統。
- 安全規格
Expert符合SEMI-S2及S8規格及歐規(CE Mark)。標準配備各種保險裝置(Interlock)、漏水、漏氣檢測器,適用於安規嚴格之半導體工廠生產線上



以下連結為本公司用戶所發表之VPD-ICPMS使用報告。
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Presentation (PDF) link
VPD system | Online system | ASAS