潔淨室中的微粒污染

Kamoshima et al. (2008)發現，潔淨室內的水氣與氧氣含量，會與環境氣懸分 子污染物(AMCs)起相互作用，對晶圓線路產生不良影響，造成瑕疵，如圖 17 所示。

Shive L. et al. (2001)設計一系列不同含水量條件下，晶圓包裝封存產生瑕疵的實驗，

就其實驗結果推論，即便將晶圓產品封存包裝，不再接觸來自外界環境的 AMCs，

仍然會隨著時間的遞移，在晶圓表面產生時間依賴性霧霾(TDH, time dependent haze)的微粒污染，如圖 18 所示。而 Lv, Yu-Kun, et al. (2014)也發現到除了外界環 境的 AMCs，晶圓本身的釋氣也會與水分子間產生化學反應，如圖 19 所示。故就 現今半導體廠的製造實務，需設定晶圓等待時間(queue time control)，進行嚴格的 控管，以期避免在 FOUP 內產生時間依賴性霧霾。並於 2013 年始，採用 FOUP 迫 淨(FOUP loadport purge)的設備，藉潔淨乾燥空氣的使用來控制 FOUP 內的相對濕 度，而 FOUP 迫淨的技術已成為目前半導體廠晶圓高階製程的標準製造程序。

圖 17. 水氣、氧氣與潔淨室環境氣懸分子 AMCs 的相互作用所造成的瑕疵 (Kamoshima et al., 2008)

圖 18. FOUP 在不同含水量條件下，封存包裝後產生 TDH 的瑕疵(Shive L. et al., 2001)

圖 19. 水氣與 FOUP 內晶圓自身釋氣相互作用所造成的瑕疵(Lv, Yu-Kun, et al., 2014)

Hu, Jun, et al. (1995)以電子顯微技術觀察，發現物體表面會因環境濕度而產生 水膜的現象；即便經過事先妥善清潔的試體，在進行電子掃描時，仍會於試體發 現有表面污染物的情形。而後續的相關實驗更發現，無論是在親水性或斥水性的 試體表面，皆會有因環境濕度造成水分子凝結而成的水膜，且產生凝結水膜的面 積會與所處環境的相對濕度成正比，如圖 20 所示。

圖 20. 因環境濕度的變化，引起試體表面水膜面積的增減(Hu, Jun, et al., 1995) 環境濕度水膜存在的現象，也引發了奈米技術的其他應用；Dagata, John A., et al. (1998) 使用掃描探針顯微技術的工作原理，進行物體表面局部區域的氧化程序，

進而改變樣品表面形貌的試驗。而其操作機制，主要是利用將環境相對溼度控制 在 50 % 時，樣品表面會附著一層水膜，而當探針接觸到這層水膜時，再以探針為 電極，施予一負偏壓，則樣品表面的水分子便會因電壓差開始產生解離，促使探 針下方的樣品表面形成局部區域的氧化物，而該氧化物的成長速率則與施予探針 的負偏壓大小呈正相關，此實驗成為後來掃描探針顯影技術發展的雛形。而在原 子力顯微鏡技術的應用上，於一般大氣環境下，試片表面上會因水膜的存在，致 使探針與試片接觸產生毛細力，故而增加探針與試片之間的拉力產生磨耗，也是 為眾所習知的現象。

由上述的討論可知，物體表面，無論親水性或斥水性，皆會因環境相對濕度，

造成水分子凝結而成的水膜。而水膜的面積與存在時間，就半導體生產上的經驗，

確知會產生晶圓的瑕疵且兩者呈正相關。瑕疵產生的主要原因，推論乃因 AMCs

與 AMCs 的衍生物所致。比如奈米銨鹽微粒，會溶入晶圓的表面水膜中，形成具