產業痛點

  • 液態檢測的瓶頸

半導體多道製程中,包括晶圓生產的黃光蝕刻、薄膜等製程,或是其他太陽能、LED晶片、PCB面板等電子產品的製造過程,都會使用到液體以及揮發性材料,包括銀膠、研磨液、拋光液、油墨等。有時候造成缺陷的問題,就藏在這些液體和揮發性材料裡。

針對一般固態樣品,以往常使用SEM電子顯微鏡進行樣品表面形貌檢測。然而受限於SEM的真空作業環境,樣品常侷限在固體。而液態以及揮發性材料會影響電子顯微鏡的真空度,並可能汙染SEM腔體,因此以往若要使用SEM進行檢測,相當困難!

常見的變通作法,會將液態材料先烘烤變成固態後,再將固化的液態材料放置到SEM中檢測。但,經過烘烤後的液態樣品結構均已失真,例如液態材料內的粒子(Particle)分佈與分散性,這些特性在液態材料經烘烤後均已改變,無法觀察到液態材料之真實樣貌。

邑流應用

液態材料SEM
液態材料SEM

圖片說明:液態樣品專用SEM液態晶片示意圖


新型的SEM液態晶片系統是封閉式結構,可以將液態和揮發性材料封閉其中,可避免影響SEM的真空度與真空系統汙染等問題。SEM電子顯微鏡透過液態晶片系統表面厚度僅數十奈米之氮化矽SiN薄膜,仍可以激發出液態樣品表面之二次電子或背向電子,藉此可以順利成像。

若再搭配另一工具-EDS,還可進一步進行成份分析。除此之外,SEM影像可透過專用軟體,得到尺寸分佈、分散性、形狀分佈等數據資料(見下圖),以作為材料研發或製程改善、監控的依據。

液態材料SEM

圖片說明:液態研磨材料之SEM影像範例,可清楚觀察SiO2粒子(Particle)分佈與尺寸

液態材料SEM

圖片說明:液態材料銀膠搭配EDS Mapping分析,可確認元素分佈狀況

液態材料SEM

圖片說明:搭配軟體分析可得到粒徑尺寸分佈資料(圖為Particle尺寸之比例)

液態材料SEM

圖片說明:搭配軟體分析可得到Particle分散性資料(圖為Particle間距之比例,數據越集中表示分散性越好)

液態材料SEM
液態材料SEM

圖片說明:搭配軟體分析可得到particle形狀分佈資料(圖示為形狀分佈之比例,Elongation Factor越趨近於1表示particle形狀越接近真圓)


*感謝邑流微測公司在此液態檢測技術上的協助。未來會針對製程產線上的流體,提供更精確的量測分析技術,以供線上即時監測。

*【重要小提醒】使用這種方式檢測的液態樣品,必須含有粒子(Particle)在裏頭,如銀膠、研磨液、拋光液、油墨等;舉凡裡頭沒有粒子(Particle)的液體,不適用此方法檢測。

 

文章來源:iST宜特