全自動(dòng)汽車(chē)掃描系統(tǒng)  真空二次離子質(zhì)譜法專(zhuān)家 TM

硅片金屬雜質(zhì)分析的必備工具

ExpertTM 專(zhuān)為分析硅片中的金屬雜質(zhì)而設(shè)計(jì)。該系列有三個(gè)型號(hào)：Expert_FAB、Expert_PS 和 Expert_LAB。FAB 和 PS 型號(hào)可與電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）集成，LAB 型號(hào)為獨(dú)立使用型。

硅片中的金屬雜質(zhì)分析是半導(dǎo)體制造中的重要項(xiàng)目之一。隨著集成度的提高，需要控制的金屬雜質(zhì)濃度越來(lái)越低。全反射 X 射線熒光法（TRXRF）因其無(wú)損特性已被應(yīng)用于生產(chǎn)線（FAB）。然而，TRXRF 的檢測(cè)限無(wú)法滿足要求，于是發(fā)展出了真空等離子體直流輝光放電法（VPD）作為樣品富集方法。結(jié)果，檢測(cè)限提高了約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，但 TRXRF 不再是無(wú)損技術(shù)。此外，通過(guò) VPD 制備的化學(xué)溶液可以通過(guò)電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）直接分析，檢測(cè)限更低，包括更輕的元素如鋰、鈉和鎂。因此，ICP-MS 結(jié)合 VPD 成為控制硅片中金屬雜質(zhì)的常用技術(shù)。

市場(chǎng)上有幾款 VPD 設(shè)備，但它們是為制備 TRXRF 而開(kāi)發(fā)的，并非為 ICP-MS 分析而設(shè)計(jì)。

[專(zhuān)家_專(zhuān)業(yè)服務(wù)]

該型號(hào)已上市超過(guò) 10 年。它既用于實(shí)驗(yàn)室，也用于工廠自動(dòng)化車(chē)間，并且既可以與電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS）配合實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作，也可以在沒(méi)有 ICP-MS 的情況下獨(dú)立使用。ICP-MS 就安裝在 Expert_PS 主機(jī)的旁邊。兩個(gè)負(fù)載端口位置以及一個(gè) 6 英寸至 12 英寸的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)器是標(biāo)準(zhǔn)配置。

[專(zhuān)家_FAB]

該型號(hào)是一個(gè)完全集成的模型，包括用于半導(dǎo)體晶圓制造的 ICP-MS。ICP-MS 位于 Expert_FAB 的主框架內(nèi)部。FAB 模型中包含了 PS 模型的多種選擇作為標(biāo)準(zhǔn)配置。兩個(gè)負(fù)載端口位置以及 6 英寸至 12 英寸的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)器是標(biāo)準(zhǔn)配置。

[專(zhuān)家實(shí)驗(yàn)室]

該模式專(zhuān)為實(shí)驗(yàn)室使用而設(shè)計(jì)。所有晶圓處理，如 VPD、干處理和掃描，均可自動(dòng)完成，掃描后的溶液會(huì)回收到小瓶中，應(yīng)手動(dòng)轉(zhuǎn)移到 ICP-MS 進(jìn)行分析。標(biāo)準(zhǔn)配置僅有一個(gè)裝載端口位置和一個(gè)重力對(duì)準(zhǔn)器，可處理三種連續(xù)的晶圓尺寸。

專(zhuān)家的特點(diǎn)

裝料口

專(zhuān)家根據(jù)型號(hào)擁有一到兩個(gè)裝載端口位置，并且有各種晶圓尺寸的組合可供選擇，例如 300 毫米（12 英寸）的 FOUP 或 FOSB、200 毫米（8 英寸）的 SMIF、150 毫米（6 英寸）或 200 毫米的適配器。

高頻蒸汽產(chǎn)生

PFA 霧化器用于產(chǎn)生用于 VPD 的 HF 蒸汽。冒泡技術(shù)一直是產(chǎn)生 HF 蒸汽的常用方法，但 HF 的濃度會(huì)隨時(shí)間變化，從而導(dǎo)致不同的蝕刻時(shí)間。

另一方面，PFA 氣霧器產(chǎn)生恒定濃度的氫氟酸蒸汽，并提高了蝕刻速度。

雙掃描噴嘴

掃描噴嘴容納掃描溶液，并對(duì)晶圓上期望的區(qū)域進(jìn)行掃描，以收集 VPD 處理后晶圓上殘留的金屬雜質(zhì)。然而，在大容量蝕刻或干蝕刻后，晶圓表面會(huì)變得親水，因?yàn)榇笕萘课g刻后晶圓表面變得粗糙，干蝕刻后晶圓上仍有有機(jī)殘留物。因此，使用傳統(tǒng)的掃描噴嘴很難容納掃描溶液。帶有真空的雙重掃描噴嘴能夠很好地容納噴嘴內(nèi)部的掃描溶液，并允許對(duì)親水表面進(jìn)行掃描。

掃描模式

專(zhuān)家能夠進(jìn)行各種掃描模式，如全掃描、徑向掃描、扇區(qū)掃描、徑向扇區(qū)掃描和傾斜掃描，作為標(biāo)準(zhǔn)功能。專(zhuān)家還能夠進(jìn)行邊緣掃描，即從背面晶圓邊緣周?chē)?1 毫米處進(jìn)行掃描，同時(shí)包括傾斜部分。

在視覺(jué)（VIS）上的徑向掃描結(jié)果

扇區(qū)掃描設(shè)置窗口

在“專(zhuān)家 PS”內(nèi)部

批量蝕刻和深度輪廓測(cè)量

一種特殊氣體與氫氟酸（HF）蒸汽一起被引入到 VPD 腔室中，這使得無(wú)法僅用氫氟酸蝕刻的大塊硅、多晶硅、鎢化硅和鈦膜能夠被蝕刻。利用這一功能，可以分析從沉積膜中擴(kuò)散到硅襯底中的金屬雜質(zhì)，并且能夠?qū)ψ⑷刖A中的摻雜劑和金屬雜質(zhì)進(jìn)行剖面測(cè)量。

通過(guò)優(yōu)化氫氟酸蒸汽和特殊氣體的用量，可以控制蝕刻速度和深度。最         大蝕刻速度超過(guò) 1.5 微米/小時(shí)，均勻度為±10%。

多晶硅層蝕刻

干燥模塊

干燥模塊用于在將晶圓放回卡盒之前對(duì)其進(jìn)行干燥。

專(zhuān)家測(cè)量回收掃描溶液的體積。如果回收的體積小于原始體積，掃描溶液可能仍留在晶圓上，如果晶圓帶著剩余的掃描溶液返回卡盒，這會(huì)很危險(xiǎn)。為避免此類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)，晶圓在返回卡盒之前會(huì)先轉(zhuǎn)移到干燥模塊。干燥模塊也可用于局部大量蝕刻以及為T(mén)RXRF測(cè)量做準(zhǔn)備。

已開(kāi)發(fā)出智能的 VPD-ICP-MS 軟件，用于連接 Expert TM 系統(tǒng)和 ICP-MS。

以下是全自動(dòng)的 VPD - ICP - MS 程序：

1. 定位傳感器確定晶圓的位置。

2. 預(yù)設(shè)的配方編號(hào)會(huì)自動(dòng)為每個(gè)晶圓設(shè)定 VPD 時(shí)間、掃描模式和掃描溶液的容量。

3. 第       一塊晶圓被轉(zhuǎn)移到對(duì)準(zhǔn)機(jī)，在那里對(duì)晶圓的位置（如居中、缺口或平面度）進(jìn)行調(diào)整，且不接觸傾斜部分。

4. 晶圓被送入 VPD 腔室，由 PFA 霧化器產(chǎn)生的 HF 蒸汽被引入，隨后諸如氧化物或氮化物之類(lèi)的層被分解。蝕刻通過(guò)時(shí)間或 EPD 終止。

5. 晶圓被轉(zhuǎn)移到掃描工位，專(zhuān)用掃描噴嘴吸入掃描溶液（最多 1.5 毫升）。

6. 噴嘴在晶圓上移動(dòng)，從噴嘴中推出約 100 微升掃描溶液，并根據(jù)配方中設(shè)定的方法對(duì)晶圓進(jìn)行掃描。

7. 噴嘴從晶圓上回收掃描后的溶液，并將溶液收集到小瓶中。

8. 同時(shí)，真空進(jìn)樣接口軟件（VIS）控制電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS），并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶液和質(zhì)量控制檢查溶液進(jìn)行分析。

9. 當(dāng)所有標(biāo)準(zhǔn)都通過(guò)時(shí)，收集到的 VPD 樣本會(huì)自動(dòng)進(jìn)行分析。

10. 所有晶圓信息都被傳輸?shù)揭曈X(jué)系統(tǒng)（VIS）中，并且在分解層中發(fā)現(xiàn)的雜質(zhì)也被獲取。

11. VIS 提供自動(dòng)的質(zhì)量保證/質(zhì)量控制功能，用于檢查校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)、最小靈敏度以及質(zhì)量控制回收率。如果樣本結(jié)果超過(guò)限值，會(huì)按照預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行檢查，并且用戶可以選擇自動(dòng)采取行動(dòng)。

12. 在掃描第       一個(gè)晶圓的同時(shí)，對(duì)第二個(gè)晶圓執(zhí)行 VPD 操作。

13. 質(zhì)量控制（QC）檢查溶液對(duì)每個(gè)指定樣本進(jìn)行分析，例如 10 個(gè)晶圓樣本。

14. 當(dāng)樣本中的濃度高于指定值時(shí)，掃描噴嘴會(huì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的沖洗進(jìn)行清潔，然后檢查空白溶液以確定掃描噴嘴是否清潔。

15. 當(dāng)掃描溶液受到污染時(shí)，會(huì)自動(dòng)使用另一種掃描溶液。

與超高效液相色譜法（OHT）和電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）相集成，以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作

專(zhuān)家系統(tǒng)可以安裝在 FAB 中，并使用 SEMI 指定的協(xié)議與 CIM-HOST 集成，以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。FOUP 通過(guò)使用 SEMI-E84 協(xié)議的架空起重機(jī)運(yùn)輸（OHT）轉(zhuǎn)移到專(zhuān)家系統(tǒng)中，專(zhuān)家系統(tǒng)根據(jù)從 CIM-HOST 發(fā)送的有關(guān)晶圓和工藝的信息處理 FOUP 中的晶圓，通過(guò) ICP-MS 對(duì)掃描溶液進(jìn)行分析，并將 ICP-MS 的結(jié)果發(fā)送給 CIM-HOST。在對(duì) FOUP 中的所有晶圓進(jìn)行分析后，F(xiàn)OUP 通過(guò) OHT 自動(dòng)移除。

該專(zhuān)家系統(tǒng)被安裝在一家大型半導(dǎo)體器件制造商的 FAB 中，自 2008 年以來(lái)一直在全天候運(yùn)行。全          球范圍內(nèi)安裝了超過(guò) 60 套系統(tǒng)?？梢暬╒PD 接口軟件）具有智能功能，可檢查 ICP-MS 的狀態(tài)，并允許 ICP-MS 全天候無(wú)人值守運(yùn)行。

安全證書(shū)

該專(zhuān)家擁有 SEMI-S2、SEMI-S8 和 CE 證書(shū)，符合 FAB 使用所需的嚴(yán)格安全法規(guī)。