1.1 研究綠起
近年來隨著奈米科技(nano-technology)在全球如火如荼的發展下，我 國在累積多年的半導體製程技術，早已進入次微米(sub-micron)的範圍，
目前許多以半導體為基材的電子元件(如電晶體)及連結線寬尺寸都已縮 小至 90nm 以下，並且有越來越精細縮小的趨勢，使得製程環境中所存 在的微塵粒子及分子狀污染物質之敏感度相對提高，成為產品可靠性與 產品良率好壞的主要因素，而未來晶圓製造之潔淨環境限制將比現在更 為嚴格。
在早期半導體的潔淨室中，其潔淨度的等級劃分多止於對單位體積 下微粒的粒徑大小與顆粒數量濃度上進行規範，並將室內之溫溼度、室 內壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電等控制在一定的 需求範圍內，使此環境成為適合晶圓生產之高潔淨環境;然而對於環境中 微量氣態分子污染物(Airborne Molecular Contaminants, AMCs)濃度，則 未有任何明確的限制與規範。當追求元件精密細小的同時，積體電路製 程的程序將更趨於複雜，而使用的化學原料亦將更多更複雜，因此隨著 潔淨室內的氣態分子污染物質對製程良劣影響逐漸增加，使其重要性在 近年來逐漸受到重視。
氣態分子污染物的多寡並未與目前的潔淨室等級形成直接關係，已 有文獻報告指出class 1 潔淨室內氣態污染物之濃度可能比class 10 還大
[1]，顯示在愈先進的製程氣態分子污染物所造成問題可能更為嚴重;另 外，氣態分子污染物不但對晶圓表面之潔淨程度有直接的負面影響，更 有可能間接經由氣態化學反應轉形成固態粒子沈積於晶圓表面而造成元 件之缺陷。
由於對潔淨度的需求提高，潔淨室的設計目前已從大廳式(ballroom
type)演變成隔間式(bayroom type)以及小環境式(mini-environment)的設 計，並配合目前堪稱主流的風機濾網機組(fan-filter unit, FFU)，以期望能 降低微污染對製程良率的影響與節能之目的[2]。隨著新式製程的演進與 需 求 ， 近 幾 年 來 更 已 朝 向 微 小 環 境 式 與 標 準 機 械 介 面 設 計(standard mechanical interface, SMIF)系統發展，期望將粒狀污染物降至最低程度
[3]。然而，儘管經過這些努力，氣態分子污染物的控制仍是一大挑戰，
原因為氣態分子污染物可以輕易穿透非化學吸附型濾網，因此這些設備 與措施似乎未能完善的解決氣態分子污染物之問題。
有機性氣態分子污染物(oAMCs)一旦吸附沈積於晶圓表面上，將會 導致元件缺陷及降低製程良率，由於oAMCs之吸附沈積機制相當複雜，
而且並不是每一種存在於環境中之oAMCs皆會沈積於晶圓表面上造成 元件缺陷[4]，表面吸附沈積量與污染物本身之物理化學特性、晶圓表面 特性、污染物環境濃度、曝露時間、環境條件等因素皆有關係，若再考 量其他oAMCs同時進行吸附競爭時，對於環境中oAMCs之晶圓表面吸附 行為之調查研究將顯得更為複雜與困難。
過去雖有文獻曾探討凝結性oAMCs吸附沈積行為或建立其吸附模
式[5,6,7,8]，但其皆直接將晶圓置放於實際潔淨室中進行曝露，並觀察於長
時間曝露下晶圓表面污染物之吸附變化，其中部分研究之曝露時間甚至 長達十天以上，然而在實際的半導體製程中，晶圓於環境中之曝露時間 大部分約只在數小時內，而且即使在短時間曝露下，晶圓表面污染沈積 量亦可能已達到致缺陷之恕限值，故對於短時間曝露oAMCs吸附沈積行 為之相關研究與資訊仍然較為缺乏。
另外，若是利用實廠中多項污染物種吸附沈積結果來求取單一分子 污染物之吸/脫附速率常數或建立其吸附模式時，此結果將可能因各半導 體廠與廠之間內部環境污染物組成成分與濃度不同而導致偏差，而目前 對於單一污染物種之吸附/脫附速率常數，或其黏附係數大小，可獲得之 資訊亦相當有限，因此本研究利用一微環境晶圓曝露模擬系統，針對單
一物種之吸附特性進行短時間曝露沈積調查，以了解各污染物種之吸/
脫附速率常數、黏附係數大小與其吸附沈積行為，最後再利用吸附模式 來進行晶圓表面吸附沈積潛勢預測，來提供最大可允許曝露時間或環境 濃度之建議值，研究結果將可提供國內許多半導體或面板相關產業，未 來在面對處理日漸嚴重 AMCs 問題或發展微污染控制技術時之參考。
1.2 研究目的
為了防止有機性微污染物質吸附沈積於晶圓表面，本研究將進行一 系列相關研究工作，如凝結性有機物定量分析方法、潔淨室內環境監測 分析、晶圓表面微污染分析、材質釋氣方法調查、微環境模擬控制系統 (mini-environment)、凝結性 oAMCs 吸附沈積動力模式等研究，以全盤 瞭解潔淨室中凝結性有機污染物之偵測技術、吸附沈積機制、表面沈積 量與環境濃度、曝露時間之關係、污染物吸附特性與其黏附係數(sticking coefficient)大小，最後進行晶圓表面 oAMCs 沈積潛勢預測，以有效防止 有機性凝結性污染物質沈積之目的。
因此，本研究之主要目的可總結列舉如下：
1. 針對半導體黃光微影製程區，完成晶圓表面上微污染物質之型態與元 素分析，依其種類型態分類、以了解各污染微粒之外觀型態與其組成 成分之關係。
2. 完成晶圓表面或潔淨室中半揮發性高沸點有機物質之微量分析方法。
3. 針對半導體黃光微影製程區，進行環境中有機性污染物之採樣監測工 作，並完成晶圓曝露之表面分析實驗。
4. 進行國內半導體廠內常見之結構材質進行釋氣(outgassing)分析調 查，以了解污染物之可能來源與成因。
5. 利用微環境工作平台之污染控制，模擬探討高吸附特性之有機污染物 種，在不同環境濃度與不同曝露時間下，其於晶圓表面沈積量變化。
6. 同時比較不同之晶圓表面(SiO2、Si3N4)對表面沈積物之影響，與不同 有機污染物種(DEP、DBP)對其黏附係數(sticking coefficient)或沈積速 率之變化。
7. 建立單一物種凝結性 oAMCs 之晶圓表面吸附沈積模式，並進行污染 物吸附之潛勢分析，提供最大可允許曝露時間或環境濃度恕限值。