微粒汙染是指微粒附著在晶圓表面而造成元件缺陷的現象,以及其管理領域。在電路線寬微縮到數nm 的現在,即使是約為圖形尺寸一半的 1 顆微粒,也會造成導線短路或斷路,因此微粒管理是決定良率最重要的管理項目。
發生源大致分為 3 類:①環境來源(無塵室空氣、作業人員、物料),②設備來源(可動部件磨耗、腔壁沉積物剝落、耗材磨削、閥門與幫浦發塵),③製程來源(氣相反應生成粉體、藥液中的凝聚粒子、CMP 研磨液的磨粒殘留)。在無塵室潔淨度已提升的現代,設備來源與製程來源比環境來源更具支配性。
對策的基本是「不產生、不帶入、不附著」的 3 道防線。在設備內,以微環境(EFEM)與 FOUP 的密閉搬運阻斷外部帶入;在腔體內,以抗電漿塗層與低發塵設計的零組件抑制產生。附著在晶圓表面的微粒以清洗製程(單片清洗、刷洗、二流體清洗)去除,但越微縮,附著力相對越強,要在不破壞圖形的情況下去除也越困難。
檢測與管理使用微粒檢測設備(晶圓表面檢測設備)。以雷射散射方式掃描整片晶圓,取得微粒的個數、尺寸分布與面內分布圖。定期監控每台設備的「設備造成的附著數(PWP:Particles per Wafer Pass)」,超出規格的設備即安排 PM(預防保養),是標準的運作方式。也會從分布圖的型態(同心圓狀、扇形等)推估成為發生源的部位。
從經濟面來看,1 顆微粒造成的缺陷會導致 1 顆晶片不良,累積起來會使良率變動數%。耗材的材質選擇、更換週期、零組件清洗與再生的品質等看似不起眼的領域,之所以直接關係到晶圓廠的獲利,原因就在這裡。