全自動汽車掃描系統  真空二次離子質譜法專家 TM

硅片金屬雜質分析的必備工具

ExpertTM 專為分析硅片中的金屬雜質而設計。該系列有三個型號：Expert_FAB、Expert_PS 和 Expert_LAB。FAB 和 PS 型號可與電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）集成，LAB 型號為獨立使用型。

硅片中的金屬雜質分析是半導體制造中的重要項目之一。隨著集成度的提高，需要控制的金屬雜質濃度越來越低。全反射 X 射線熒光法（TRXRF）因其無損特性已被應用于生產線（FAB）。然而，TRXRF 的檢測限無法滿足要求，于是發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。結果，檢測限提高了約兩個數量級，但 TRXRF 不再是無損技術。此外，通過 VPD 制備的化學溶液可以通過電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）直接分析，檢測限更低，包括更輕的元素如鋰、鈉和鎂。因此，ICP-MS 結合 VPD 成為控制硅片中金屬雜質的常用技術。

市場上有幾款 VPD 設備，但它們是為制備 TRXRF 而開發的，并非為 ICP-MS 分析而設計。

[專家_專業服務]

該型號已上市超過 10 年。它既用于實驗室，也用于工廠自動化車間，并且既可以與電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS）配合實現全自動操作，也可以在沒有 ICP-MS 的情況下獨立使用。ICP-MS 就安裝在 Expert_PS 主機的旁邊。兩個負載端口位置以及一個 6 英寸至 12 英寸的光學對準器是標準配置。

[專家_FAB]

該型號是一個完全集成的模型，包括用于半導體晶圓制造的 ICP-MS。ICP-MS 位于 Expert_FAB 的主框架內部。FAB 模型中包含了 PS 模型的多種選擇作為標準配置。兩個負載端口位置以及 6 英寸至 12 英寸的光學對準器是標準配置。

[專家實驗室]

該模式專為實驗室使用而設計。所有晶圓處理，如 VPD、干處理和掃描，均可自動完成，掃描后的溶液會回收到小瓶中，應手動轉移到 ICP-MS 進行分析。標準配置僅有一個裝載端口位置和一個重力對準器，可處理三種連續的晶圓尺寸。

專家的特點

裝料口

專家根據型號擁有一到兩個裝載端口位置，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。

高頻蒸汽產生

PFA 霧化器用于產生用于 VPD 的 HF 蒸汽。冒泡技術一直是產生 HF 蒸汽的常用方法，但 HF 的濃度會隨時間變化，從而導致不同的蝕刻時間。

另一方面，PFA 氣霧器產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，并對晶圓上期望的區域進行掃描，以收集 VPD 處理后晶圓上殘留的金屬雜質。然而，在大容量蝕刻或干蝕刻后，晶圓表面會變得親水，因為大容量蝕刻后晶圓表面變得粗糙，干蝕刻后晶圓上仍有有機殘留物。因此，使用傳統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部的掃描溶液，并允許對親水表面進行掃描。

掃描模式

專家能夠進行各種掃描模式，如全掃描、徑向掃描、扇區掃描、徑向扇區掃描和傾斜掃描，作為標準功能。專家還能夠進行邊緣掃描，即從背面晶圓邊緣周圍 1 毫米處進行掃描，同時包括傾斜部分。

在視覺（VIS）上的徑向掃描結果

扇區掃描設置窗口

在“專家 PS”內部

批量蝕刻和深度輪廓測量

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散到硅襯底中的金屬雜質，并且能夠對注入晶圓中的摻雜劑和金屬雜質進行剖面測量。

通過優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 1.5 微米/小時，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其進行干燥。

專家測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，這會很危險。為避免此類風險，晶圓在返回卡盒之前會先轉移到干燥模塊。干燥模塊也可用于局部大量蝕刻以及為TRXRF測量做準備。

已開發出智能的 VPD-ICP-MS 軟件，用于連接 Expert TM 系統和 ICP-MS。

以下是全自動的 VPD - ICP - MS 程序：

1. 定位傳感器確定晶圓的位置。

2. 預設的配方編號會自動為每個晶圓設定 VPD 時間、掃描模式和掃描溶液的容量。

3. 第       一塊晶圓被轉移到對準機，在那里對晶圓的位置（如居中、缺口或平面度）進行調整，且不接觸傾斜部分。

4. 晶圓被送入 VPD 腔室，由 PFA 霧化器產生的 HF 蒸汽被引入，隨后諸如氧化物或氮化物之類的層被分解。蝕刻通過時間或 EPD 終止。

5. 晶圓被轉移到掃描工位，專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，從噴嘴中推出約 100 微升掃描溶液，并根據配方中設定的方法對晶圓進行掃描。

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，真空進樣接口軟件（VIS）控制電感耦合等離子體質譜儀（ICP-MS），并對標準溶液和質量控制檢查溶液進行分析。

9. 當所有標準都通過時，收集到的 VPD 樣本會自動進行分析。

10. 所有晶圓信息都被傳輸到視覺系統（VIS）中，并且在分解層中發現的雜質也被獲取。

11. VIS 提供自動的質量保證/質量控制功能，用于檢查校準曲線的相關系數、最小靈敏度以及質量控制回收率。如果樣本結果超過限值，會按照預先定義的標準對其進行檢查，并且用戶可以選擇自動采取行動。

12. 在掃描第       一個晶圓的同時，對第二個晶圓執行 VPD 操作。

13. 質量控制（QC）檢查溶液對每個指定樣本進行分析，例如 10 個晶圓樣本。

14. 當樣本中的濃度高于指定值時，掃描噴嘴會經過長時間的沖洗進行清潔，然后檢查空白溶液以確定掃描噴嘴是否清潔。

15. 當掃描溶液受到污染時，會自動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譜法（ICP-MS）相集成，以實現全自動操作

專家系統可以安裝在 FAB 中，并使用 SEMI 指定的協議與 CIM-HOST 集成，以實現全自動操作。FOUP 通過使用 SEMI-E84 協議的架空起重機運輸（OHT）轉移到專家系統中，專家系統根據從 CIM-HOST 發送的有關晶圓和工藝的信息處理 FOUP 中的晶圓，通過 ICP-MS 對掃描溶液進行分析，并將 ICP-MS 的結果發送給 CIM-HOST。在對 FOUP 中的所有晶圓進行分析后，FOUP 通過 OHT 自動移除。

該專家系統被安裝在一家大型半導體器件制造商的 FAB 中，自 2008 年以來一直在全天候運行。全          球范圍內安裝了超過 60 套系統。可視化（VPD 接口軟件）具有智能功能，可檢查 ICP-MS 的狀態，并允許 ICP-MS 全天候無人值守運行。

安全證書

該專家擁有 SEMI-S2、SEMI-S8 和 CE 證書，符合 FAB 使用所需的嚴格安全法規。