磁场屏蔽技术推进半导体微型元件研发制程

半导体产业的进步使得奈米级元件比以往更加实用，电子显微镜像是TEM、SEM和FIB-SEM用于分析产品结构与问题侦测，这些都是半导体产业品保的重要仪器，而仪器的成像品质会受到外在因素影响，使得故障分析难度更高。

半导体微型化元件的优势

在半导体工业中，不断投入缩小其元件的研发，在节省成本的同时，也要不断提高计算速度和功能的期望，代表每个芯片需要更多的晶体管，但在芯片上放置更多的晶体管会产生更多热能，其中一个能让晶体管保持较低温度的方法是将元件制作得更小，使其在进行相同工作时，能缩短电子移动距离以减少热能产生，因此在相同空间的矽晶片上可以内置更多功能，此设计不仅减少能量消耗，更让整个系统更快更经济实惠。

半导体微型元件研发制程的挑战-外在环境磁场干扰

尽管微型化元件有许多优点，但在制造过程中仍有项挑战，即是需要具有更高的放大倍率之仪器来检查元件，通常会使用具有高解析度的电子显微镜，而使用电子显微镜在芯片成像的过程中，为了达到所需解析度，必须与欲检测的特征尺寸相似的精确度来定位电子束，不幸的是，电子显微镜对磁场特别敏感，磁场干扰会使电子束偏离，当检测目标越小所需的解析度越高，该技术对周围的磁场、振动和声音也越敏感。

磁场干扰(Electromagnetic Interference；简称EMI)在半导体制造环境中很常见，最常见的频率问题（大约60 Hz）是由大量不同的机台所产生，因为多数制造厂内的空间都很珍贵，导致只能在有限区域内将设备放置的很拥挤，而机台间距离太近就会干扰显微镜的成像品质。此外，较新的半导体工厂通常采用吊顶式单轨系统，以在站点之间运输组件以进行自动装载和加工，这也有助于材料的可追溯性，这些高架系统通常会产生9 kHz的磁场，这对成像品质产生极大负面影响，必须将其消除以提高解析度，恢复电子显微镜原有的效能。半导体工厂中其他典型的磁场干扰源还包括电浆蚀刻机中使用的电磁搅拌器以及光刻机中音圈的驱动平台。

半导体制程磁场干扰评估方法

半导体产业独特的地方在于高敏感度的电子显微镜，且通常被放置于其他会释放出各种辐射讯号的设备旁，因此找到可以让两者更有效率的解决方案最为重要，在安装这类的高敏感度的电子显微镜之前，需要更严谨的调查该区域以确保成像品质不会受到任何外部因素干扰。显微镜的供应商以及顾问团队经常使用Spicer Consulting专门研发的SC11 场地分析系统，用于SEM、TEM及相关设备的环境量测，这类仪器可量测并分析Ｘ、Ｙ、Ｚ轴的磁场、震动与噪音声波，会透过图表的方式显示结果，且提供使用者在磁场与显微镜的规格上直接进行比较，这些重要资讯可以确保能将电子显微镜被安装在最稳定的环境中（无论是在现有的设施或是在新的实验室），以确保可以获得最好的成像品质。

SC11场地分析系统是电子显微镜供应商及顾问团队常用的环境量测仪器

主动式磁场屏蔽恢复高解析影像

高阶的电子显微镜能承受的干扰相当微小，所以给设备寻找一个稳定环境是非常具有挑战的，而对电子显微镜的使用者来说，询问专家的意见以减少不必要的干扰已经越来越普遍，其中之一的解决方案就是安装主动式磁场屏蔽系统。 Spicer Consulting的磁场屏蔽技术已发展很多年，目前全世界有上千套系统正被使用着，所有Spicer的屏蔽系统，包含最受欢迎的SC24，是由磁场控制装置、一个或多个磁场感测器，以及三轴或多轴线圈所组成，并将它们安装在电子显微镜周围。在控制装置中包含了功率放大器，当干扰出现时，该装置就会自动驱动电流并通过电缆并产生一个几乎相等且相反的磁场，这种动态响应可自动回应外在磁场变化作补偿，并稳定周遭磁场与恢复成像解析度。

目前Spicer系列的主动消磁屏蔽系统，除了有可解决交流磁场的SC22、同时解决交流磁场与直流磁场的SC24，还有专门解决半导体制程的吊顶式单轨系统产生的9kHz磁场的SC26。此外，因应更多的磁场干扰状况，提供不同的双机组合，如搭配环境智能监测系统的双机SC24Plus、高梯度磁场干扰的2X SC24等。

磁场屏蔽在半导体产业具重要性

微型化半导体元件在技术上仍存有许多的挑战，勘测与消除干扰之仪器设备对于半导体产业的发展是不可或缺的，而Spicer Consulting的解决方案在全球拥有广泛的安装基础，也已被证实在制造场中恢复电子显微镜的解析度是非常有效的。

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