半導體電漿製程測漏尖兵
微型光譜即時偵測器研發成功
九十三年十月十四日新聞資料
我國半導體產業發展快速，已創下高達兆元的產值，各大廠對製程設備之投資更是 不遺餘力，不過這些昂貴的設備幾乎完全仰賴國外進口，因此產官學各界莫不高聲 疾呼半導體製程設備自主化的必要性。有鑑於此，精密儀器發展中心以「半導體電 漿製程漏氣微型光譜即時偵測器研製」計畫，參加國科會與台灣應用材料公司為提 昇我國半導體製程設備自主技術所推動之「儀器設備合作開發研究計畫」，以有效 提升製程良率與產業競爭力。
在目前與下世代半導體生產設備的四個製程模組中，薄膜沈積與蝕刻兩個模組有過 半機台需要使用電漿製程，以一座標準八吋或十二吋晶圓廠而言，約有一百台設備 是使用電漿製程，當腔體發生漏氣時，將會降低產品良率與提高生產成本，嚴重時 更將導致晶圓廠生產線作業停擺，造成業者莫大的損失，因此即時漏氣偵測儀器的 開發刻不容緩。
現有的電漿製程漏氣偵測方法，在實務上尚無可獨立運作且不干擾原有製程機台控 制系統的量測儀器可茲使用。一般晶圓廠的製程品管多採用每十二小時進行一次晶 圓半成品樣本特性檢測方式作管控，當半成品良率降低時，並不容易確認錯誤是來 自於腔體漏氣或其他原因。因為缺乏即時偵測儀器，以目前常用之電漿氣相化學沉 積機台為例，平均每小時可以鍍製四十片八吋晶圓，當在每十二小時半成品樣本檢 測程序中間，腔體發生漏氣時，將造成約新台幣七百二十萬之成本損失 (3 (萬/片) × 40 (片/小時) × 6 (小時))，即使確認漏氣是良率降低的主因， 期間停機尋找發生原因的損失更難以估計。
精密儀器發展中心以嶄新的概念，應用偵測電漿製程之自發光光譜，在國科會與台 灣應用材料公司共同推動之「儀器設備合作開發研究計畫」的補助下，開發出一種 輕薄短小且為獨立於系統設備之外的即時偵測儀器。其工作原理係運用電漿製程中 各種氣體均具有不同特徵光譜譜線的特性，若腔體發生漏入大氣情況時，腔體內氣 體成分將發生改變，如此即可藉由偵測氮氣或氧氣的特徵譜線來加以確認。該中心 研製完成之微型光譜即時偵測器主要偵測可見光範圍，光譜解析度為 7 nm。在實務 上，微光譜偵測器可以分析生產線上電漿製程設備之發光光譜，針對特定波長譜線 之強度變化，一旦有設定之異常現象出現，便可由控制系統發出預防性的警示信號， 對減少生產成本並對產品的良率及品質提昇有莫大的助益，為了方便量測資料之儲 存，偵測器亦可進行全波域掃描，利用附設之訊號傳輸埠連結電腦，顯示電漿製程 全部的光譜譜線。這項研發創意在精密儀器發展中心已完成長時間功能測試，並於 聯華電子公司晶圓廠的電漿製程設備線上測試，因為此偵測器屬於非侵入式，不會 影響既有製程，並具準確、體積小、安裝便捷等優點，該廠工程師認為確實可行。
此偵測器係應用精儀中心獨具之微光機電整合技術為基礎，結合微光柵與光收發元 件模組、訊號調控電路及電漿發光光譜偵漏技術製作完成。微型光譜即時偵測器之 開發成功，除應用於半導體電漿製程設備外，平面顯示器等需使用電漿製程設備的 高科技產業均可使用。利用此偵測器除了可以解決目前半導體廠所面臨之問題，當 邁入更精密的 90 奈米以下製程，面臨更嚴苛的腔體漏氣偵測需求時，該中心微型 光譜即時偵測器將扮演更重要角色。
此項研發計畫由國科會及台灣應材公司贊助，國科會應用科技學術合作小組規劃推 動，精密儀器發展中心執行，係結合產官研共同努力的結果，此項研發成果已申請 專利並將積極對外推廣以提升產業的競爭力。
