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奈米與半導體產業計量研究室

Highlight/核心技術

分別以光學、電重力平衡、電子顯微鏡等校正系統,量測校正微、奈米粒子之粒徑大小、粒徑分布、形貌、粒子濃度、…等重要參數

分別以光學、電重力平衡、電子顯微鏡等校正系統,量測校正微、奈米粒子之粒徑大小、粒徑分布、形貌、粒子濃度、…等重要參數

 

半導體奈米關鍵尺寸量測: 以原子力顯微鏡及電子顯微鏡等校正系統,量測校正線距、線寬等奈米半導體重要關鍵尺寸參數

半導體奈米關鍵尺寸量測: 以原子力顯微鏡及電子顯微鏡等校正系統,量測校正線距、線寬等奈米半導體重要關鍵尺寸參數

 

半導體薄膜厚度量測: 以橢圓偏光儀、低掠角X光反射儀等校正系統,量測校正奈米至微米薄膜厚度

半導體薄膜厚度量測: 以橢圓偏光儀、低掠角X光反射儀等校正系統,量測校正奈米至微米薄膜厚度

簡介

奈米與半導體產業計量研究室所建立的標準包括奈米尺寸計量標準、微奈米粒子計量標準及半導體計量標準,以滿足國內在奈米尺度、半導體產業等領域的量測及追溯需求。

  • 提供半導體產業於先進製程檢測所需之關鍵尺寸量測,如先進製程之線距、線寬及超薄薄膜厚度,協助促進半導體先進製程之量測品質,提升製程良率。
  • 滿足前瞻半導體奈米製程中粒子不純物尺寸、數量濃度之檢測需求,解決先進製程之檢測問題,提升量產品質與良率。

研究計畫/設備

半導體產業計量碁盤建置

  • 半導體先進製程關鍵尺寸量測技術暨標準技術

在半導體先進製程(3奈米)中,線距和線寬最小已分別來到21奈米及14奈米,目前市面上尚無如此規格的線距及線寬標準片,因此在計量追溯上急需解決。同時半導體業界在overlay的解析度要求已達到0.5奈米以下,而薄膜厚度已達1奈米以下,目前光學檢測方法皆遇到偵測極限而無法精確量測,影響元件良率及性能。因此,本計畫將以X光計量為基礎,配合原子力顯微鏡計量技術,發展低掠角X射線螢光光譜(GIXRF)技術,可將膜厚量測能量擴充至1奈米以下,並提升量測準確性。另外發展低掠角小角X射線散射(GISAXS)技術,可將線距及線寬量測能量範圍,從原本50奈米往下擴展至21奈米及14奈米以下,並藉由研製線距線寬參考標準件,將標準傳遞至業界。同時發展GISAXS技術量測疊對(Overlay),解析度可達0.5奈米以下,提升製程良率。

技術發展與年度目標圖表說明(109年度-112年度)

  • 奈米粒子分析暨標準技術

半導體製程對於許多製程溶劑或氣體中的污染物非常敏感,即使是極微量的污染如氧氣、水氣、二氧化碳、微粒、過渡金屬或是重金屬等,若半導體元件的表面在製造過程時受到粒子污染,會造成諸如短路、漏電流、產生孔隙等缺陷,在要求較小線寬的同時,亦維持產品高良率的情況下,半導體製造商必需重視每道製程步驟中所使用試劑可能遭遇到之粒子污染物。參照2017國際元件及系統發展藍圖(International Roadmap for Devices and Systems, IRDS)之報告指出,於半導體製程中,造成缺陷之殺手粒子粒徑已下修至9奈米,並預計於2021年下修至6奈米,因應奈米製程中粒子不純物尺寸之檢測需求,本研究室擬建立「奈米粒子分析暨標準技術」,發展粒徑< 20 nm、顆粒濃度< 106 cm-3及可成份分析之量測技術,建立電噴灑式進樣系統串聯微分電移動分析儀及凝核粒子計數器之分析技術,使粒徑尺寸分析降至5奈米,以解決傳統氣動式進樣器於低奈米粒徑尺寸之背景干擾,進而提高小粒徑量測準確性。持續進行微分電移動分析儀及凝核粒子計數器分析技術的精進,使其在(5 ~ 20) nm顆粒尺寸下的顆粒濃度量測可降至106 cm-3以下,同時,發展線上校正用粒子產生技術。將微分電移動分析儀及凝核粒子計數器與不同量測技術(包含︰單一粒子感應耦合電漿質譜儀、電灑式質譜儀等)串接,進行無機及有機成分分析技術的開發與建立,提供完整粒子分析的量測技術,以協助電子級試劑品質分析,進以提升半導體業者製程的良率,協助臺灣產業發展。

技術發展與年度目標圖表說明-各技術圖表(109年度-112年度)

工作重點

半導體先進製程關鍵尺寸量測技術暨標準技術

  • 微奈米尺度關鍵尺寸校正原級標準之維持與建立
  • 薄膜厚度、線距和線寬(原子力顯微鏡、X光反射儀、橢圓偏光儀)
  • 傳遞國家「線距和線寬」及「薄膜」標準,提供及維護業界相關校正量測追溯管道
  • 辦理「線距和線寬」及「薄膜」校正相關技術研討會,提供業界相關量測技術訓練交流

奈米粒子分析暨標準技術

  • 奈米標準粒子粒徑各項參數原級標準之維持與建立
    • 粒子粒徑
    • 奈米粒子比表面積
    • 奈米粒子Zeta電位量測
    • 奈米粒子濃度
    • 奈米粒子成分
    • 奈米粒子不純物分析
  • 傳遞國家「奈米粒子」標準,提供及維護業界相關校正量測追溯管道
  • 辦理「奈米粒子」及「不純物」校正、分析相關技術研討會,提供業界相關量測技術訓練交流

技術服務

  • 薄膜標準片厚度(1.5 nm to 1000 nm)
  • 線距標準片(50 nm to 25 µm)
  • 線寬標準片(50 nm to 1000 nm)
  • 聚苯乙烯奈米標準粒子粒徑(30 nm~ 1000 nm)
  • 奈米標準粒子粒徑(1 nm to 1000 nm)
  • 奈米粒子比表面積(550 m2/g to 4000 m2/g)
  • 聚苯乙烯奈米粒子Zeta電位量測(粒徑10 nm to 20 nm: -75 mV < Zeta電位 < 75 mV ,)
  • 奈米標準粒子濃度: 顆粒濃度(粒徑100 nm: 1 particle/L,等同Class 1無塵室濃度)
  • 奈米標準粒子濃度: 顆粒濃度(< 104 particles/mL) (粒徑100 nm: 1 cm-3 to 1000 cm-3;粒徑50 nm to 200 nm: 1000 cm-3 to 10000 cm-3)
  • 奈米粒子不純物分析: 半導體特殊氣體、超純水及電子級試劑中粒子尺寸、顆粒濃度及成份(有機、無機)分析技術

聯絡地址:30011 新竹市光復路二段321號16館 Tel:03-573-2243、03-573-2244 

收/取件時間:週一至週五 上午 09:00 ~ 12:00 下午01:00 ~ 04:00 (國定及例假日除外)

主管單位:經濟部標準檢驗局  執行單位:工業技術研究院 量測技術發展中心   ©2019 NML 國家度量衡標準實驗室 All Rights Reserved.   隱私權保護政策

  • 網站最新更新日期 : 2019/10/16
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