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先進製程發展熱潮延燒 新材料開發挑戰接踵而來

文‧侯冠州 發布日期:2018/09/14 關鍵字:英特格DepositionFOUP過濾器KLA SP3

為滿足在產量、可靠度及性能方面等要求,先進製程對特用化學及新材料需求大增,對此,英特格(Entegris)副技術長Montray表示,像是在薄膜沉積(Deposition)、過濾器(Filter)和運送晶圓的晶圓傳送盒(Front Opening Unified Pod, FOUP)設計、要求都有所改變,促使半導體材料商的開發挑戰也日漸增加。

Montray指出,過往28奈米以上的製程,在進行薄膜沉積時,多使用液體化學材料;然而,隨著製程走到10奈米以下(如7、5、3奈米),不僅所使用的材料越來越稀有,也從原本的液體化學材料轉變成固體化學材料。也因此,對於材料商而言,要如何將固體化學材料氣化,並且在晶片上呈現均勻的薄膜層,而不是厚薄不平均導致晶圓良率降低,是一大挑戰。

另一方面,10奈米以下的先進製程對於雜質過濾的要求也越來越高,晶圓廠必須導入效能更強的過濾、淨化產品,才能確保半導體晶圓不受汙染,提升生產良率,也因此,過濾器的純淨度勢必得再度提升。

Montray說明,從28奈米走到7奈米,產品的金屬雜質要求須下降100倍,汙染粒子的體積也必須要縮小4倍,而隨著製程走到10奈米以下,對於潔淨度要求只會愈來愈嚴格,例如28奈米晶圓可能可以有10個污染粒子,但7奈米晶圓上只能有1個。也就是說,為因應先進製程,過濾器必須更乾淨,這也意味著材料商必須花費更多的時間設計產品,確保更高的潔淨度。

除此之外,晶圓運送盒也因先進製程而產生新的需求。Montray解釋,當晶圓擺放至晶圓運送盒當中時,不代表馬上就會運送,可能會經過一段時間待所有準備就緒後才開始運送(約2~3小時)。也因此,在這段期間內,要如何確保盒內環境對晶圓不會有所影響,便是研發晶圓運送盒時須考量的關鍵。

Montray指出,特別是採用先進製程的晶圓,其薄膜層非常薄,對氧氣十分敏感,很容易被氧化,也因此,晶圓運送盒的設計重點便在於如何實現更嚴格的「汙染控制」,也就是要有更緊密的密合度、更高的排氣、充氣效果,使晶圓在運送過程中不至於產生損壞。

總而言之,半導體持續朝向先進製程發展,連帶使得新材料開發的挑戰逐漸增加,也因此,英特格不斷提升其技術能力與業務版圖,像是在台灣技術中心引進KLA SP3晶圓檢測系統,讓該公司在台灣的晶圓檢測能力擴展至19奈米,得以自行產出晶圓缺陷的數據,以引導新產品開發及改善產品性能。

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