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UNISERS Lab Suite 晶圓級化學品顆粒量測系統

UNISERS Lab Suite 晶圓級化學品顆粒量測系統

產品編號: unisers-lab-suite-on-wafer-particle-metrology|晶圓級顆粒量測

把化學品旋塗到監控晶圓上,真空鍍膜讓每顆奈米顆粒長出光學天線,再以光學掃描讀出數量、大小與化學指紋。可測 10 nm SiO₂ 顆粒,與晶圓廠 SPx 機台晶圓圖關聯性 70–90%,可取代以 Litho Track、濕製程機台與 SP7 建置的離線晶圓測試實驗室:1 人操作、佔地不到 8 m²、每次樣品 100–500 mL。

  • 可取代 SP7 離線晶圓測試:不必再建 Litho Track+濕製程機台+SP7 實驗室
  • 可測 10 nm SiO₂ 顆粒(SP7 19 nm 模式約 23 nm)
  • 與晶圓廠 SPx 機台晶圓圖關聯性 70–90%,晶圓廠認得這份數據
  • SERS 拉曼光譜直接讀出顆粒成分,追到污染來源
  • 先進製程晶圓廠與一線化學品廠已導入(A16/N2)
  • 現階段主推中國大陸市場,浚淵直接對接送樣與導入評估
UNISERS Lab Suite|晶圓級化學品顆粒量測
現階段主推中國大陸市場

取代 SP7 離線檢測一瓶樣品,看見 10 nm 顆粒

把化學品滴上晶圓、鍍一層膜,奈米顆粒就自己亮起來。不必建整套晶圓測試實驗室,也能拿到與晶圓廠 SP 系列檢測機台對得上的顆粒數據,還能看出顆粒是什麼成分、從哪裡來。

  • 先進製程晶圓廠已導入
  • 一線化學品廠已導入(A16/N2)
  • 與 SPx 關聯性 70–90%
10nm
可測 SiO₂ 顆粒
SP7:約 15 nm(13 nm 模式)/23 nm(19 nm 模式)
70–90%
與晶圓廠 SPx 機台晶圓圖關聯性
裸矽與 SiN 晶圓多次比對
100mL 起
每次樣品量
傳統晶圓測試實驗室每次 40–100 L
1人
操作人力
傳統 5 人以上;佔地 < 8 m²(傳統 60 m²)
取代範圍

SP7 的離線檢測,Lab Suite 取代的是哪一段?

SP7 在晶圓廠做兩種工作:產線上的線上監控,以及實驗室裡的化學品晶圓測試。Lab Suite 接手的是後者。

可以直接取代

為了驗證化學品潔淨度而建的「離線晶圓測試實驗室」:塗佈顯影機(Litho Track)+濕製程機台+SP7 晶圓顆粒檢測機,把化學品塗到監控晶圓上,再用 SP7 數顆粒。

  • 化學品廠出貨前的晶圓級顆粒驗證
  • 晶圓廠化學品進料檢驗(IQC)與供應商變更評估
  • 新配方、新供應商導入時的批次比對
  • 濾心、管閥件與包材的潔淨度驗證
不在取代範圍

產線上對產品晶圓做的線上(in-line)全片缺陷監控,仍是 SP7 這類線上機台的工作。量產晶圓廠的線上複檢需求,UNISERS 另有 Explorer 系統。

原理

只有三步:滴、鍍、照

10 nm 的顆粒比光的波長小幾十倍,一般光學方法看不到。Lab Suite 的做法是讓每一顆顆粒自己發亮。

  1. 把雜質集中到晶圓上
    01滴
    把雜質集中到晶圓上

    化學品一滴一滴旋塗到監控晶圓上,液體甩乾、顆粒留在表面。滴幾滴、轉多快都能設定,結果可以重複、可以比較。

  2. 幫每顆顆粒裝上天線
    02鍍
    幫每顆顆粒裝上天線

    真空鍍上一層奈米金屬膜,每顆顆粒上都會長出一支「光學天線」。不挑晶圓表面材料,裸矽、氮化矽都適用。

  3. 顆粒亮起來,數量和成分一次讀出
    03照
    顆粒亮起來,數量和成分一次讀出

    光一照,天線把訊號放大,原本一片黑的晶圓上,顆粒變成清楚的亮點。SEPS 量出數量與大小,SERS 拉曼光譜讀出化學指紋。

奈米顆粒在鍍膜後於晶圓表面變成亮點的概念示意圖鍍膜前:一片黑,什麼都看不到鍍膜後:顆粒逐顆亮起
概念示意:鍍膜前看不到的奈米顆粒,鍍膜後逐顆變成亮點
靈敏度

看得比 SP7 更小

同樣量 SiO₂ 標準顆粒:Lab Suite 在 8 nm 模式測得到 10 nm;SP7 常用的 13 nm 與 19 nm 模式,對應的 SiO₂ 顆粒約 15 nm 與 23 nm。

SP7 的模式以 LSE 標示,也就是「散射強度相同的 PSL 標準粒子直徑」;依 SEMI M53,LSE 不代表顆粒的真實尺寸。SiO₂ 的折射率比 PSL 低、散射訊號較弱,所以同一模式下實際測得到的 SiO₂ 顆粒會比標示值大。對照數值依 UNISERS 以 SiO₂ 標準顆粒所做的比對。

成本對比

同樣是晶圓級數據,投入差很多

傳統做法要把晶圓廠的三種機台搬進實驗室;Lab Suite 一套三件式設備就做完。

項目傳統離線晶圓實驗室UNISERS Lab Suite
設備組成Litho Track+濕製程機台+SP7旋塗+鍍膜+掃描三件式
SiO₂ 粒徑靈敏度約 15 nm(13 nm 模式)/23 nm(19 nm 模式)10 nm(8 nm 模式)
顆粒成分只有數量、大小與位置;成分要另送 SEM/EDX 複檢同一片晶圓直接做 SERS 化學指紋
與晶圓廠數據的對應本身就是晶圓廠機台與 SPx 關聯性 70–90%
設備投資$$$$$$
操作人力5 人以上1 人
空間60 m²+化學品倉庫< 8 m²
每次樣品量40–100 L100–500 mL,沿用既有瓶裝取樣流程
可測化學品IPA、TMAH、H₂O₂、H₂SO₄ 等大宗化學品大宗化學品,再加配方液、研磨液、CMP 後清洗液

← 左右滑動可看完整欄位

傳統實驗室欄位依 UNISERS 技術簡報整理,設備投資為相對量級。

實測數據

不只量得到,還分得出好壞批次

加多少顆粒就測出多少,濃度低到 ppq 也看得到;放到真實批次上,異常批次一個不漏。

50ppq
IPA 濃度偵測極限
15 nm SiO₂;ppq=千兆分之一
30ppt
96% 硫酸濃度偵測極限
15 nm SiO₂,先以超純水 3:1 稀釋
0.996R²
加標線性(IPA)
96% 硫酸為 0.979
IPA/硫酸連續一個多月逐批送樣,異常批次全部抓出管制線分別是 IPA 500 顆/cm²、硫酸 200 顆/cm²。Lab Suite 標出的異常批次,與客戶自己判定有品質問題的批次一致。
TMAH在晶圓廠現場分出好壞顯影液合格與不合格的 TMAH 批次落在管制線兩側,差距明顯。測試前後各跑一次超純水空白,確認過程本身沒有帶入污染。
SERS 追源從「顆粒超標」追到「供應鏈哪一段」IPA 顆粒的拉曼光譜在 2100–2200 cm⁻¹ 出現特徵峰,比對官能基後指向兩個可能來源:ISO 槽車交叉污染,或塑膠閥門 PU 墊片中的抗水解添加劑。
導入實績

先進製程晶圓廠與一線化學品廠已經在用

2 奈米級的先進製程,化學品潔淨度已經用這套方法把關。

已導入
先進製程晶圓廠
2 奈米級製程
已導入
一線 IPA 大廠
供應 A16/N2 製程
已導入
一線配方化學品供應商
供應 A16/N2 製程
已導入
一線濾材供應商
濾材潔淨度驗證
10+
先進半導體化學品供應商
合作評估中

UNISERS 於 2019 年由瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)分拆成立,獲 Intel Capital 與 Merck 旗下 M Ventures 投資,擁有 6 個專利家族。台灣示範實驗室設於工研院量測技術發展中心,可帶樣品實機測試。

市場重點

現階段主推中國大陸市場

大陸濕電子化學品正在往先進產線推進,晶圓級的顆粒數據是認證時繞不過去的一關。Lab Suite 讓這份數據在自己廠內就拿得到。

01化學品廠:送樣前先過自己這關衝刺 G5 等級、要進先進產線合格供應商名單時,用晶圓上的實際顆粒數據說話,減少送樣、退件、再送樣的來回。
02晶圓廠:不必再建整套離線晶圓實驗室1 台三件式設備、1 個人、8 m² 以內,就有晶圓級顆粒計數與成分分析能力,進料檢驗與供應商評估都能自己做。
03浚淵直接對接送樣測試、技術交流、報價與導入評估,由浚淵窗口直接對應,中文溝通。
適用對象

哪些單位用得上這台設備

01濕電子化學品廠衝刺 G5 等級、要進先進製程晶圓廠合格供應商名單,最後一關往往是晶圓上的顆粒驗證。自己就能出晶圓級數據,送樣前先過自己這關,縮短認證來回。
02晶圓廠化學品與品保單位進料檢驗、供應商變更、異常追源,不必排 SP7 機時,也不必外送測試。
03配方液、研磨液、CMP 後清洗液廠傳統晶圓實驗室難以處理的品項,Lab Suite 可以直接上晶圓量測。
04濾材與流體元件廠濾心、管閥件、包材的潔淨度,用晶圓上實際留下的顆粒來證明。
規格

系統規格

量測方式
晶圓級量測:順序旋塗(SSC)→ 真空鍍膜訊號增強 → 光學掃描
分析模式
SEPS 表面增強粒徑量測;SERS 表面增強拉曼光譜
粒徑偵測
10 nm SiO₂(8 nm 模式);15 nm SiO₂ 已完成線性驗證
濃度偵測極限
IPA 約 50 ppq;96% H₂SO₄ 約 30 ppt(15 nm SiO₂)
成分辨識(SERS)
單顆顆粒 50 nm 以上
與 SPx 機台關聯性
70–90%(裸矽、SiN 晶圓)
每次樣品量
100–500 mL,相容既有瓶裝取樣流程
適用化學品
IPA、TMAH、H₂O₂、H₂SO₄ 等大宗化學品;配方液;研磨液;CMP 後清洗液
晶圓尺寸
100 mm、300 mm(實際案例使用)
系統組成
SSC 順序旋塗機、PVD 鍍膜機、光學掃描機
佔地/人力
< 8 m²/1 人
升級路徑
可升級為全自動 Inspector(預計 2027 年出貨)
原廠
UNISERS AG(瑞士蘇黎世)

數值依 UNISERS 技術資料與實測案例整理,實際表現依化學品種類與量測條件而定。產品圖為依原廠設備繪製的示意圖,外觀以原廠實機為準。

先送一瓶樣品試試

100–500 mL 就能測。大陸化學品廠與晶圓廠可直接聯繫浚淵,由我們安排送樣至原廠實驗室測試,用你自己的化學品看結果,再評估導入。

洽詢送樣測試
濕電子化學品出貨驗證(IPA、H₂SO₄、TMAH、H₂O₂)
晶圓廠化學品進料檢驗(IQC)
供應商變更與新配方導入的批次比對
CMP 研磨液與 CMP 後清洗液潔淨度
濾心、管閥件與包材潔淨度驗證
顆粒異常(excursion)根因追溯
為什麼 Lab Suite 看得到 10 nm 的顆粒?
10 nm 顆粒比光的波長小幾十倍,一般光學方法看不到。Lab Suite 先把化學品旋塗到晶圓上,再真空鍍一層奈米金屬膜,每顆顆粒上會形成一支「光學天線」,光一照訊號被放大,顆粒就變成清楚的亮點。以 SiO₂ 標準顆粒驗證,8 nm 模式可測到 10 nm。
Lab Suite 的數據和 SP7 對得上嗎?
在裸矽與氮化矽晶圓上多次比對,Lab Suite 與 SPx 找到的顆粒位置高度重疊,關聯性達 70–90%;兩台機器的座標偏移可由軟體校正。這代表化學品廠在自己實驗室量到的結果,可以對應到晶圓廠的驗收數據。
SERS 能分析出什麼?
SERS 是表面增強拉曼光譜,可讀出單顆顆粒(50 nm 以上)的化學指紋。例如 IPA 顆粒在 2100–2200 cm⁻¹ 出現特徵峰,比對官能基後指向 ISO 槽車交叉污染或塑膠閥門 PU 墊片的添加劑,讓品保從「顆粒超標」直接追到供應鏈的哪一段。
導入一套需要多少人力與空間?
Lab Suite 由旋塗機、鍍膜機、光學掃描機三件組成,佔地不到 8 m²,1 人即可操作,每次樣品 100–500 mL,可沿用既有的瓶裝取樣流程。傳統離線晶圓實驗室需要 5 人以上、60 m² 加化學品倉庫,每次用掉 40–100 公升化學品。
之後可以升級成全自動嗎?
可以。Lab Suite 是半自動實驗室版本,之後可升級為 UNISERS 的全自動液體缺陷檢測系統 Inspector(預計 2027 年出貨),先導入的方法與數據可以延續使用。