高科技厂房最新微污染监测技术探讨

志尚仪器总经理杨玉山

随着不同时代的制程持续演进，微污染的侦测重点也随之发生变化，也因此催生出不同的侦测技术。志尚仪器总经理杨玉山指出，当晶圆厂的制程由以往的I-line及G-line进入深紫外光(DUV)制程后，由于线宽下降到0.25μm以下，除了原本对微颗粒污染物(Particle)的侦测外，对于一些化学成分的影响(AMC)也变得更加重视。

而以目前的制程，已经发展到20甚至下探16或14纳米时，除了对一般NH3及NMP气体依旧需要注意外，越来越多的报告也指出，挥发性有机气体(HMDS/HMDSO/TMS)及酸性气体(SO2/NO2)将是必须重视的侦测重点。尤其在纳米制程非常小时，可以容忍的气体颗粒大小范围也会跟着变小，因而量测机台内部的微量挥发性有机气体及酸性气体，也就成为下一代制程的重要检测要点。

杨玉山表示，挥发性有机气体及酸性气体会成为侦测重点的原因，主要是由于193nm制程采用氩氟(ArF)雷射，以及157nm制程上所采用氟分子(F2)雷射。由于在此波段上的光波频率，极易被微量的挥发性碳氢化合物所吸收，造成雷射光束穿越光径时强度的减少。此外，由于酸性气体会因为臭氧的强大氧化力，变成硫酸盐或是硝酸盐类而沉积于步进机(Stepper/Scanner)的Lens表面，因而造成Lens Haze(镜面雾化)。另外由于制程中所常常使用的HMDS会因为水解反应形成HMDSO及TMS而造成步进机光学系统产生结晶，导致光学系统必须更换造成灯管及停机等重大的损失。

根据 SEMI 的相关规定，目前针对MA、MB类污染物常用的仪器类型，包括：

1.酸硷气体自动采样系统(Parallel Plate Wet Denuder；PPWD)及AMC酸硷监测系统(PPWD+On-Line I.C.)。此技术的运作原理，是利用湿式吸收，将污染气体利用DI水连续流经纳米TiO2涂布之表面，吸收其酸硷气体，然后结合离子层析仪分析酸硷气体浓度，采样及分析的速度都相当快，也是PPWD最主要的特色。由于传统的采样时间可能需要好几个小时、甚至到24小时之后才能开始做分析，但PPWD可以连续采样、马上分析，也因此能够提高分析的效率。

2.离子电泳分析仪(Ion Mobility Spectrometer；IMS)。至于IMS，目前已经进步到全新第三代，主要特色是在DMS技术前面加上FAIMS，突破以往只能侦测单一物种的限制，变成可以同时侦测酸性及硷性气体，对于客户而言可以有效的Cost Down。

而在凝缩性物质(MC)方面的侦测，用到的仪器则有气相层析仪(GC-PID，又可称为光离子化侦测器)、火焰离子侦测器(FID/GC-FID)，由于是比较传统的分析方式，因此侦测时间至少要有15至30分钟。而目前较新的方式则是可以采用质谱分析仪量测，速度上不仅更快也能对一些未知物做定性的工作，而目前可行的方式则有传统的四极柱、新一代的离子捕集式(Ion Trap)或飞行时间(TOF)的质谱仪可供选用参考。

在掺杂物质(MD)的侦测方面，则是目前最头痛的，因为大多数Dopant的前趋型态多为气态，以目前相关仪器类型包括可以利用重金属气体微粒化的技术，将Dopant Gas导入再进行分析，而另一种仪器则是采用半乾式静电旋风集尘器(SDEC)以静电方式蒐集空气中悬浮的气胶，再利用水洗方式将气胶洗下用ICP Mass作相关重金属成分的分析。

杨玉山最后指出，以目前40纳米以下的制程中，有关微污染监测除了要考虑上述空气的控制外，另外对于最大宗使用的超纯水(UPW)更是需要连续的监控。而以往针对水中颗粒的量测仪器最小就是可以达20nm，但是目前KANOMAX FMT以独特的专利技术，得以突破20纳米极限，不仅最小侦测感度可达10纳米，结合某些技术甚至可以低到3到5纳米，可以连续长期的有效监控UPW品质。