Spicer Consulting 團(tuán)隊(duì) 著 / 勀杰科技團(tuán)隊(duì) 編譯

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步使得奈米級(jí)元件比以往更加實(shí)用，電子顯微鏡像是TEM、SEM和FIB-SEM用于分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與問(wèn)題偵測(cè)，這些都是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)品保的重要儀器，而儀器的成像品質(zhì)會(huì)受到外在因素影響，使得故障分析難度更高。

半導(dǎo)體微型化元件的優(yōu)勢(shì)

在半導(dǎo)體工業(yè)中，不斷投入縮小其元件的研發(fā)，在節(jié)省成本的同時(shí)，也要不斷提高計(jì)算速度和功能的期望，代表每個(gè)芯片需要更多的晶體管，但在芯片上放置更多的晶體管會(huì)產(chǎn)生更多熱能，其中一個(gè)能讓晶體管保持較低溫度的方法是將元件制作得更小，使其在進(jìn)行相同工作時(shí)，能縮短電子移動(dòng)距離以減少熱能產(chǎn)生，因此在相同空間的矽晶片上可以?xún)?nèi)置更多功能，此設(shè)計(jì)不僅減少能量消耗，更讓整個(gè)系統(tǒng)更快更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

半導(dǎo)體微型元件研發(fā)制程的挑戰(zhàn)-外在環(huán)境磁場(chǎng)干擾

盡管微型化元件有許多優(yōu)點(diǎn)，但在制造過(guò)程中仍有項(xiàng)挑戰(zhàn)，即是需要具有更高的放大倍率之儀器來(lái)檢查元件，通常會(huì)使用具有高解析度的電子顯微鏡，而使用電子顯微鏡在芯片成像的過(guò)程中，為了達(dá)到所需解析度，必須與欲檢測(cè)的特征尺寸相似的精確度來(lái)定位電子束，不幸的是，電子顯微鏡對(duì)磁場(chǎng)特別敏感，磁場(chǎng)干擾會(huì)使電子束偏離，當(dāng)檢測(cè)目標(biāo)越小所需的解析度越高，該技術(shù)對(duì)周?chē)拇艌?chǎng)、振動(dòng)和聲音也越敏感。

磁場(chǎng)干擾(Electromagnetic Interference；簡(jiǎn)稱(chēng)EMI)在半導(dǎo)體制造環(huán)境中很常見(jiàn)，最常見(jiàn)的頻率問(wèn)題（大約60 Hz）是由大量不同的機(jī)臺(tái)所產(chǎn)生，因?yàn)槎鄶?shù)制造廠(chǎng)內(nèi)的空間都很珍貴，導(dǎo)致只能在有限區(qū)域內(nèi)將設(shè)備放置的很擁擠，而機(jī)臺(tái)間距離太近就會(huì)干擾顯微鏡的成像品質(zhì)。此外，較新的半導(dǎo)體工廠(chǎng)通常采用吊頂式單軌系統(tǒng)，以在站點(diǎn)之間運(yùn)輸組件以進(jìn)行自動(dòng)裝載和加工，這也有助于材料的可追溯性，這些高架系統(tǒng)通常會(huì)產(chǎn)生9 kHz的磁場(chǎng)，這對(duì)成像品質(zhì)產(chǎn)生極大負(fù)面影響，必須將其消除以提高解析度，恢復(fù)電子顯微鏡原有的效能。半導(dǎo)體工廠(chǎng)中其他典型的磁場(chǎng)干擾源還包括電漿蝕刻機(jī)中使用的電磁攪拌器以及光刻機(jī)中音圈的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)。

半導(dǎo)體制程磁場(chǎng)干擾評(píng)估方法

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)獨(dú)特的地方在于高敏感度的電子顯微鏡，且通常被放置于其他會(huì)釋放出各種輻射訊號(hào)的設(shè)備旁，因此找到可以讓兩者更有效率的解決方案最為重要，在安裝這類(lèi)的高敏感度的電子顯微鏡之前，需要更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼{(diào)查該區(qū)域以確保成像品質(zhì)不會(huì)受到任何外部因素干擾。顯微鏡的供應(yīng)商以及顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)經(jīng)常使用Spicer Consulting專(zhuān)門(mén)研發(fā)的SC11 場(chǎng)地分析系統(tǒng)，用于SEM、TEM及相關(guān)設(shè)備的環(huán)境量測(cè)，這類(lèi)儀器可量測(cè)并分析Ｘ、Ｙ、Ｚ軸的磁場(chǎng)、震動(dòng)與噪音聲波，會(huì)透過(guò)圖表的方式顯示結(jié)果，且提供使用者在磁場(chǎng)與顯微鏡的規(guī)格上直接進(jìn)行比較，這些重要資訊可以確保能將電子顯微鏡被安裝在最穩(wěn)定的環(huán)境中（無(wú)論是在現(xiàn)有的設(shè)施或是在新的實(shí)驗(yàn)室），以確保可以獲得最好的成像品質(zhì)。

SC11場(chǎng)地分析系統(tǒng)是電子顯微鏡供應(yīng)商及顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)常用的環(huán)境量測(cè)儀器。

主動(dòng)式磁場(chǎng)屏蔽恢復(fù)高解析影像

高階的電子顯微鏡能承受的干擾相當(dāng)微小，所以給設(shè)備尋找一個(gè)穩(wěn)定環(huán)境是非常具有挑戰(zhàn)的，而對(duì)電子顯微鏡的使用者來(lái)說(shuō)，詢(xún)問(wèn)專(zhuān)家的意見(jiàn)以減少不必要的干擾已經(jīng)越來(lái)越普遍，其中之一的解決方案就是安裝主動(dòng)式磁場(chǎng)屏蔽系統(tǒng)。 Spicer Consulting的磁場(chǎng)屏蔽技術(shù)已發(fā)展很多年，目前全世界有上千套系統(tǒng)正被使用著，所有Spicer的屏蔽系統(tǒng)，包含最受歡迎的SC24，是由磁場(chǎng)控制裝置、一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng)感測(cè)器，以及三軸或多軸線(xiàn)圈所組成，并將它們安裝在電子顯微鏡周?chē)?。在控制裝置中包含了功率放大器，當(dāng)干擾出現(xiàn)時(shí)，該裝置就會(huì)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)電流并通過(guò)電纜并產(chǎn)生一個(gè)幾乎相等且相反的磁場(chǎng)，這種動(dòng)態(tài)響應(yīng)可自動(dòng)回應(yīng)外在磁場(chǎng)變化作補(bǔ)償，并穩(wěn)定周遭磁場(chǎng)與恢復(fù)成像解析度。

目前Spicer系列的主動(dòng)消磁屏蔽系統(tǒng)，除了有可解決交流磁場(chǎng)的SC22、同時(shí)解決交流磁場(chǎng)與直流磁場(chǎng)的SC24，還有專(zhuān)門(mén)解決半導(dǎo)體制程的吊頂式單軌系統(tǒng)產(chǎn)生的9kHz磁場(chǎng)的SC26。此外，因應(yīng)更多的磁場(chǎng)干擾狀況，提供不同的雙機(jī)組合，如搭配環(huán)境智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的雙機(jī)SC24Plus、高梯度磁場(chǎng)干擾的2X SC24等。

磁場(chǎng)屏蔽在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)具重要性

微型化半導(dǎo)體元件在技術(shù)上仍存有許多的挑戰(zhàn)，勘測(cè)與消除干擾之儀器設(shè)備對(duì)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是不可或缺的，而Spicer Consulting的解決方案在全球擁有廣泛的安裝基礎(chǔ)，也已被證實(shí)在制造場(chǎng)中恢復(fù)電子顯微鏡的解析度是非常有效的。

原文來(lái)源：https://www.spicerconsulting.com/supporting-advancements-in-the-semiconductor-industry

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