
UNISERS Lab Suite 晶圆级化学品颗粒量测系统
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
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%
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
镀膜前:漆黑一片,什么都看不到镀膜后:颗粒逐颗亮起看得比 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。
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 L | 100~500 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。
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。
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。
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。
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。
哪些单位用得上这套设备
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。
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?
晶圆级测量和液体颗粒计数器有什么不同?
为什么 Lab Suite 能看到 10 nm 的颗粒?
Lab Suite 的数据和 SP7 对得上吗?
SERS 能分析出什么?
除了 IPA 和硫酸,还能测哪些化学品?
导入一套需要多少人员和场地?
之后可以升级为全自动吗?
可以先送样测试再决定吗?
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