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3.2.1 有機分析Organic analysis 過去常仰賴廠商的建議與支援，一來無法及時驗證，數據可
能失真(大部分研磨液離開桶槽可能就開始有變化，必須及時
近年來有機污染物在製程中造成的問題越來越多，不
分析)，二來調配的知識(know-how)可能外流，建立研磨液調
明來源的含碳微粒子(particle)，晶片上有機物殘留，往往
配驗證能力，不僅可加速新研磨液導入及研發的時程，同時
造成停線或產品報廢。在半導體製程中，不管是製程原物
將研磨液使用的知識保留在公司內部。
料、廠務系統、機台設備，有機化合物幾乎無所不在，而隨
氣體分析是無機分析的另一項挑戰，尤其是特殊氣
著製程演進產品對有機污染物越來越敏感，稍有不慎往往
體(specialty gas)分析，大宗氣體有CQC(Continue Quality
造成產品損失。由於有機化合物種類繁多，若能有效鑑別
Control)把關，特殊氣體呢?只有供應商的一紙CoA，一項特
出物種，將有助於問題解決。關於有機物的分析技術及應
殊氣體CQC的概念正在醞釀，適當的偵測器搭配系統設計，
用如 表5，質譜是很重要的分析技術，氣相層析質譜儀(Gas
未來將可用於特殊氣體的檢測。
chromatography–mass spectrometry, GC-MS)、液相層析串
聯質譜儀(Liquide chromatography–mass spectrometry, LC- 3.2.3 微物分析Micro analysis
MSMS)、飛行時間質譜儀(Time-of-flight mass spectrometry,
微物分析是對非常少量的化學物質或非常小的材料表面
TOFMS)、傅立葉轉換紅外光譜(Fourier-transform infrared
進行化學鑑定和定量分析。其實，我要談的應該是類似刑事
spectroscopy, FT-IR)，透過不同的樣品處理方式，這些儀器
案件的「微物跡證」，許多廠務系統相關的異常，如氣體外
可應用於各類樣品有機物的定性與定量，唯有知道污染物為
漏(接頭問題)、化學品impurity/particle異常(化學濾膜問題)，
何?才能進一步消除和避免。
這類的問題始終沒有真正的答案，這些被懷疑的組件是不
3.2.2 無機分析Inorganic analysis 是真的有問題?就算有問題又是什麼問題?材質問題、老化失
效問題、還是操作不當問題，圖7是廠務實驗是微物分析流
過去工廠花很大的精力在無機污染物的控制，金屬離子
程，從3D共軛焦顯微鏡(3D Confocal Microscopy)和掃描式電
與酸鹼離子，由於不含金屬(metal free)組件的導入，空氣濾
子顯微鏡(Scanning Electron Microscope)，搭配顯微紅外光
網的安裝，加上檢測儀器的精進，兆分之一(ppt)的檢測能力
譜儀(u-FTIR)和能量色散X射線譜儀(Energy-Dispersive X-ray
已應用在製程原物料的檢測，但並未直接應用在廠務零件材
spectroscopy, EDX)，不僅看到影像，也能進行物質的元素、
料的檢測上，都是間接量測整體系統的品質，在未來先進製
成分分析，藉由更詳細的資料找出真因，釐清問題根本。
程這樣的作法是否足夠?另外，廠務系統日常運轉保養，在零
件更換(過濾器/幫浦)後，系統必須採取怎樣的賦歸程序才能
有機材料
恢復至基線(baseline)，降低/免除對製程的影響，超微量金屬 塑料/聚合物/橡膠 顯微紅外光譜儀
u-FTIR
分析與微粒子的量測是必要的能力。 樣品 目檢 照相機 共軛顯微鏡 金/鉑濺鍍
3D
(放大)
半導體製程在微影顯像之外，另一重要的製程為化學機 掃描式電子顯微鏡/
能量色散X射線
金屬/無機材料 光譜儀SEM-EDX
械平坦化(Chemical-Mechanical Planarization, CMP)，製程 不鏽鋼/合金/晶片
使用研磨液須經由研磨液供應系統(Slurry Dispense System,
圖7、廠務微物分析流程圖
SDS)調配後供應至產線，在新研磨液引進調配過程的驗證，

表5、有機分析技術、方法及應用一覽表

技術/設備 方法 應用
氣相層析質譜儀(GC-MS) 直接注射 定性/定量 溶劑中有機不純物
熱裂解 定性 Polymer/樹酯/高分子(塑料)
熱脫附 定性/定量 空氣中有機不純物
蒸發濃縮+直接注射 定性/定量 溶劑中低濃度、高沸點有機不純物
蒸發濃縮+熱裂解 定性/定量 溶劑中Polymer/樹酯/高分子
固/液相萃取 定性/定量 水中半揮發有機不純物
浸泡萃取+蒸發濃縮 定性/定量 Polymer/樹酯/高分子(塑料)溶出物
液相層析串聯質譜儀(LC-MSMS) 直接注射 定量(定性) 水/chemical/slurry中有機不純物
固/液相萃取 定量(定性) 水/chemical/slurry中有機不純物
浸泡萃取+蒸發濃縮 定量(定性) Polymer/樹酯/高分子(塑料)溶出物
液相層析飛行時間質譜儀(LC-TOFMS) 直接注射 定性(定量>ppm) 水/chemical/slurry中有機不純物鑑定
固/液相萃取 定性(定量>ppm) 水/chemical/slurry中有機不純物鑑定
浸泡萃取+蒸發濃縮 定性(定量>ppm) Polymer/樹酯/高分子(塑料)溶出物鑑定
傅立葉轉換紅外線光譜儀(FT-IR) 穿透 定性 固體/液體/粉體/薄膜 有機成分鑑定(官能基變化)
反射 定性 固體有機成分鑑定(官能基變化)
顯微鏡 定性 20um微粒/defect有機成分鑑定(官能基變化)

FACILITY JOURNAL 09 2021 51