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UNISERS Lab Suite 晶圆级化学品颗粒量测系统示意图

UNISERS Lab Suite 晶圆级化学品颗粒量测系统

晶圆级颗粒量测

把化学品旋涂到控片上,真空镀膜让每颗纳米颗粒形成光学天线,再通过光学扫描读出数量、粒径与化学指纹。可检出 10 nm SiO₂ 颗粒,与晶圆厂 SPx 机台晶圆图相关性 70%~90%,可替代由涂胶显影机、湿法设备与 SP7 搭建的离线晶圆检测实验室:1 人操作、占地不到 8 m²、单次样品 100~500 mL。

  • 可替代 SP7 离线晶圆测试:无需再搭建涂胶显影机+湿法设备+SP7 实验室
  • 可检出 10 nm SiO₂ 颗粒(SP7 19 nm 模式约 23 nm)
  • 与晶圆厂 SPx 机台晶圆图相关性 70%~90%,数据与晶圆厂对得上
  • SERS 拉曼光谱直接读出颗粒成分,追溯污染来源
  • 先进制程晶圆厂与一线化学品厂已导入(A16/N2)
  • 现阶段主推中国大陆市场,浚渊直接对接送样与导入评估
咨询送样测试
UNISERS Lab Suite|晶圆级化学品颗粒量测
现阶段主推中国大陆市场

可替代 SP7 离线检测一瓶样品,看见 10 nm 颗粒

把化学品滴到晶圆上、镀一层膜,纳米颗粒就会自己“亮”起来。无需搭建整套晶圆检测实验室,也能拿到与晶圆厂 SP 系列检测机台对得上的颗粒数据,还能看出颗粒是什么成分、从哪里来。

  • 先进制程晶圆厂已导入
  • 一线化学品厂已导入(A16/N2)
  • 与 SPx 相关性 70%~90%
10nm
可检出 SiO₂ 颗粒
SP7:约 15 nm(13 nm 模式)/23 nm(19 nm 模式)
70–90%
与晶圆厂 SPx 机台晶圆图相关性
裸硅与 SiN 晶圆多次比对
100mL 起
单次样品量
传统晶圆检测实验室单次需 40~100 L
1人
操作人员
传统需 5 人以上;占地 < 8 m²(传统 60 m²)
替代范围

SP7 的离线检测,Lab Suite 替代的是哪一部分?

SP7 在晶圆厂承担两类工作:产线上的在线监控,以及实验室里的化学品晶圆测试。Lab Suite 接手的是后者。

可以直接替代

为验证化学品洁净度而搭建的“离线晶圆检测实验室”:涂胶显影机(Track)+湿法设备+SP7 晶圆颗粒检测机,把化学品涂到控片上,再用 SP7 数颗粒。

  • 化学品厂出货前的晶圆级颗粒检验
  • 晶圆厂化学品来料检验(IQC)与供应商变更评估
  • 新配方、新供应商导入时的批次比对
  • 滤芯、管阀件与包材的洁净度验证
不在替代范围内

产线上针对产品晶圆的在线(in-line)全片缺陷监控,仍由 SP7 这类在线设备承担。量产晶圆厂的在线复检需求,UNISERS 另有 Explorer 系统。

原理

只需三步:滴、镀、照

10 nm 的颗粒比光的波长小几十倍,常规光学方法看不到。Lab Suite 的做法是让每一颗颗粒自己发光。

  1. 把杂质集中到晶圆上
    01滴
    把杂质集中到晶圆上

    化学品逐滴旋涂到控片上,液体甩干后颗粒留在表面。滴加量、转速都可以按配方设定,结果可重复、可比对。

  2. 给每颗颗粒装上“天线”
    02镀
    给每颗颗粒装上“天线”

    真空镀上一层纳米级金属膜,每颗颗粒上都会形成一支“光学天线”。不挑晶圆表面材料,裸硅、氮化硅均适用。

  3. 颗粒亮起来,数量和成分一次读出
    03照
    颗粒亮起来,数量和成分一次读出

    光一照,“天线”把信号放大,原本漆黑一片的晶圆上,颗粒变成清晰的亮点。SEPS 测出数量与粒径,SERS 拉曼光谱读出化学指纹。

纳米颗粒在镀膜后于晶圆表面变成亮点的概念示意图镀膜前:漆黑一片,什么都看不到镀膜后:颗粒逐颗亮起
概念示意:镀膜前看不到的纳米颗粒,镀膜后逐颗变成亮点
灵敏度

看得比 SP7 更小

同样测量 SiO₂ 标准颗粒:Lab Suite 在 8 nm 模式下可检出 10 nm;SP7 常用的 13 nm 与 19 nm 模式,对应的 SiO₂ 颗粒约为 15 nm 与 23 nm。

SP7 的模式以 LSE 标示,即“散射强度相同的 PSL 标准粒子直径”;按照 SEMI M53,LSE 并不代表颗粒的真实尺寸。SiO₂ 的折射率低于 PSL、散射信号较弱,因此同一模式下实际可检出的 SiO₂ 颗粒会大于标示值。对照数值来自 UNISERS 使用 SiO₂ 标准颗粒所做的比对。

投入对比

同样是晶圆级数据,投入相差很大

传统做法要把晶圆厂的三类设备搬进实验室;Lab Suite 一套三件式设备即可完成。

项目传统离线晶圆检测实验室UNISERS Lab Suite
设备组成涂胶显影机(Track)+湿法设备+SP7旋涂+镀膜+扫描三件式
SiO₂ 粒径灵敏度约 15 nm(13 nm 模式)/23 nm(19 nm 模式)10 nm(8 nm 模式)
颗粒成分只有数量、粒径与位置;成分需另送 SEM/EDX 复检同一片晶圆直接做 SERS 化学指纹分析
与晶圆厂数据的对应本身就是晶圆厂设备与 SPx 相关性 70%~90%
设备投资$$$$$$
操作人员5 人以上1 人
场地60 m²+化学品仓库< 8 m²
单次样品量40~100 L100~500 mL,沿用现有瓶装取样流程
可测化学品IPA、TMAH、H₂O₂、H₂SO₄ 等通用湿电子化学品通用湿电子化学品,以及功能性化学品(配方液)、CMP 抛光液、CMP 后清洗液

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传统实验室一栏依据 UNISERS 技术资料整理,设备投资为相对量级。

实测数据

不只测得到,还能分出好坏批次

加标多少就测出多少,浓度低至 ppq 级也能看到;用在真实批次上,案例中的异常批次全部检出。

50ppq
IPA 浓度检出限
15 nm SiO₂;ppq=千万亿分之一
30ppt
96% 硫酸浓度检出限
15 nm SiO₂,先以超纯水 3:1 稀释
0.996R²
加标线性(IPA)
96% 硫酸为 0.979
IPA/硫酸连续一个多月逐批送样,异常批次全部检出管控限分别为 IPA 500 颗/cm²、硫酸 200 颗/cm²。Lab Suite 标出的异常批次,与客户自行判定存在质量问题的批次一致。
TMAH在晶圆厂现场区分合格与不合格显影液合格与不合格的 TMAH 批次分别落在管控限两侧,差异明显。测试前后各做一次超纯水空白,确认测试过程本身没有引入污染。
SERS 溯源从“颗粒超标”追到“供应链哪一环”IPA 颗粒的拉曼光谱在 2100~2200 cm⁻¹ 出现特征峰,比对官能团后指向两个可能来源:ISO 罐箱交叉污染,或塑料阀门 PU 垫片中的抗水解剂。
应用案例

先进制程晶圆厂与一线化学品厂已经在用

在 2 纳米级先进制程中,化学品洁净度已经用这套方法把关。

已导入
先进制程晶圆厂
2 纳米级制程
已导入
一线 IPA 厂商
供应 A16/N2 制程
已导入
一线配方化学品供应商
供应 A16/N2 制程
已导入
一线滤材供应商
滤材洁净度验证
10+
先进半导体化学品供应商
合作评估中

UNISERS 于 2019 年作为苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的衍生公司成立,获英特尔投资(Intel Capital)与默克旗下 M Ventures 投资,拥有 6 个专利族。示范实验室设于台湾工业技术研究院量测技术发展中心,可携带样品上机实测。

市场重点

现阶段主推中国大陆市场

中国大陆湿电子化学品正加速导入先进产线,晶圆级颗粒数据是认证过程中绕不开的一关。Lab Suite 让这份数据在自己厂内就能拿到。

01化学品厂:送样前先过自己这一关冲刺 G5 等级、争取进入先进产线合格供应商名录时,用晶圆上的实测颗粒数据说话,减少送样、退样、再送样的反复。
02晶圆厂:无需再建整套离线晶圆实验室1 套三件式设备、1 名操作人员、8 m² 以内场地,即具备晶圆级颗粒计数与成分分析能力,来料检验与供应商评估都能自己完成。
03浚渊直接对接送样测试、技术交流、报价与导入评估,由浚渊窗口直接对接,全程中文沟通。
适用对象

哪些单位用得上这套设备

01湿电子化学品厂冲刺 G5 等级、争取进入先进制程晶圆厂合格供应商名录时,晶圆上的颗粒验证往往是绕不开的一关。自己就能出晶圆级数据,送样前先过自己这一关,缩短认证周期。
02晶圆厂化学品与质量部门来料检验、供应商变更、异常溯源,无需排 SP7 机时,也无需委外检测。
03功能性化学品、抛光液与清洗液厂传统晶圆实验室难以处理的品类,Lab Suite 可以直接上晶圆测量。
04滤材与流体元件厂滤芯、管阀件、包材的洁净度,用晶圆上实际留下的颗粒来证明。
规格

系统规格

测量方式
晶圆级测量:顺序旋涂(SSC)→ 真空镀膜信号增强 → 光学扫描
分析模式
SEPS 表面增强粒径测量;SERS 表面增强拉曼光谱
粒径检出
10 nm SiO₂(8 nm 模式);15 nm SiO₂ 已完成线性验证
浓度检出限
IPA 约 50 ppq;96% H₂SO₄ 约 30 ppt(15 nm SiO₂)
成分识别(SERS)
单颗颗粒 50 nm 以上
与 SPx 机台相关性
70%~90%(裸硅、SiN 晶圆)
单次样品量
100~500 mL,兼容现有瓶装取样流程
适用化学品
IPA、TMAH、H₂O₂、H₂SO₄ 等通用湿电子化学品;功能性化学品(配方液);CMP 抛光液;CMP 后清洗液
晶圆尺寸
100 mm(4 英寸)、300 mm(12 英寸)(实际案例使用)
系统组成
SSC 顺序旋涂机、PVD 镀膜机、光学扫描仪
占地/人员
< 8 m²/1 人
升级路径
可升级为全自动 Inspector(预计 2027 年出货)
原厂
UNISERS AG(瑞士苏黎世)

数值依据 UNISERS 技术资料与实测案例整理,实际表现取决于化学品种类与测量条件。产品图为依据原厂设备绘制的示意图,外观以原厂实机为准。

先送一瓶样品试试

100~500 mL 即可测试。中国大陆化学品厂与晶圆厂可直接联系浚渊,由我们安排样品送至原厂实验室测试,用您自己的化学品看结果,再评估是否导入。

咨询送样测试
湿电子化学品出货检验(IPA、H₂SO₄、TMAH、H₂O₂)
晶圆厂化学品来料检验(IQC)
供应商变更与新配方导入的批次比对
CMP 抛光液与 CMP 后清洗液洁净度
滤芯、管阀件与包材洁净度验证
颗粒异常(excursion)根因溯源
概述

为什么需要晶圆级颗粒量测

微污染控制及分析设备,解决的是滤芯拦不住、肉眼也看不到的那一层问题:化学品里的纳米级颗粒,到底有多少、多大、是什么成分、从哪里来。先进制程已进入 2 纳米节点,一颗 10 nm 的颗粒就足以造成缺陷;而高端液体颗粒计数器的检出下限约在 20 nm,晶圆厂真正采信的,是“化学品涂到晶圆上之后,留下多少颗粒”。

主力产品 UNISERS Lab Suite 是晶圆级化学品颗粒量测系统:化学品旋涂到控片上,真空镀膜让每颗颗粒形成光学天线,再通过光学扫描读出数量、粒径(SEPS)与化学指纹(SERS)。可检出 10 nm 的 SiO₂ 颗粒,与 SPx 晶圆图的相关性达 70%~90%,可替代由涂胶显影机、湿法设备与 SP7 搭建的离线晶圆检测实验室:人员从 5 人以上降到 1 人,场地从 60 m² 降到 8 m² 以内,样品量从 40~100 升降到 100~500 mL。

适用对象:湿电子化学品厂的出货检验、晶圆厂化学品来料检验(IQC)与供应商变更评估、功能性化学品与 CMP 抛光液/CMP 后清洗液的洁净度管控,以及滤材、管阀件与包材的洁净度验证。已有先进制程晶圆厂与一线 IPA、配方化学品厂商导入,用于 A16/N2 制程。现阶段主推中国大陆市场,中国大陆化学品厂与晶圆厂可直接联系浚渊送样测试。

UNISERS Lab Suite 能完全替代 SP7 吗?
Lab Suite 替代的是 SP7 在“离线化学品晶圆测试”中的角色,也就是用涂胶显影机、湿法设备加 SP7 搭建、用来验证化学品洁净度的实验室。它在 8 nm 模式下可检出 10 nm SiO₂,与 SPx 的相关性为 70%~90%。产线上对产品晶圆的在线监控,仍由 SP7 这类在线设备承担。
晶圆级测量和液体颗粒计数器有什么不同?
液体颗粒计数器(LPC)在液体中计数颗粒,高端机型的检出下限约 20 nm,颗粒越小信号越弱,结果也不一定与晶圆上的实际缺陷对应。Lab Suite 把化学品涂到晶圆上再测量,结果直接回答晶圆厂真正关心的问题:这瓶化学品用到晶圆上,会留下多少颗粒、是什么成分。
为什么 Lab Suite 能看到 10 nm 的颗粒?
10 nm 颗粒比光的波长小几十倍,常规光学方法看不到。Lab Suite 先把化学品旋涂到晶圆上,再真空镀一层纳米级金属膜,每颗颗粒上都会形成一支“光学天线”,光一照信号被放大,颗粒就变成清晰的亮点。经 SiO₂ 标准颗粒验证,8 nm 模式可检出 10 nm。
Lab Suite 的数据和 SP7 对得上吗?
在裸硅与氮化硅晶圆上多次比对,Lab Suite 与 SPx 找到的颗粒位置高度重合,相关性达 70%~90%;两台设备的坐标偏移可由软件校正。这意味着化学品厂在自己实验室测得的结果,可以与晶圆厂的验收数据相对应。
SERS 能分析出什么?
SERS 即表面增强拉曼光谱,可读出单颗颗粒(50 nm 以上)的化学指纹。例如 IPA 中的颗粒在 2100~2200 cm⁻¹ 出现特征峰,比对官能团后指向 ISO 罐箱交叉污染或塑料阀门 PU 垫片中的添加剂,让质量部门从“颗粒超标”直接追溯到供应链的具体环节。
除了 IPA 和硫酸,还能测哪些化学品?
IPA、TMAH、H₂O₂、H₂SO₄ 等通用湿电子化学品都能测,也能测传统晶圆实验室难以处理的功能性化学品(配方液)、CMP 抛光液与 CMP 后清洗液。高浓度化学品会先用超纯水稀释再测,例如 96% 硫酸按 3:1 稀释,报告数值会换算回原液浓度。
导入一套需要多少人员和场地?
Lab Suite 由旋涂机、镀膜机、光学扫描仪三件组成,占地不到 8 m²,1 人即可操作,单次样品 100~500 mL,可沿用现有的瓶装取样流程。传统离线晶圆实验室需要 5 人以上、60 m² 外加化学品仓库,单次消耗 40~100 升化学品。
之后可以升级为全自动吗?
可以。Lab Suite 是半自动的实验室版本,之后可升级为 UNISERS 的全自动液体缺陷检测系统 Inspector(预计 2027 年出货),前期建立的方法与数据可以延续使用。
可以先送样测试再决定吗?
可以。单次只需 100~500 mL 样品。现阶段主推中国大陆市场,中国大陆化学品厂与晶圆厂可直接联系浚渊,由我们安排样品送至原厂实验室测试,用您自己的化学品看结果,再评估是否导入。
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