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創業超新星/兆晟奈米科技 -SuperSizer超越微粒檢測極限

2018-10-08 11:25工業技術與資訊

兆晟奈米總經理吳伯仁(左3)與技術長何信佳(左4)帶領團隊,將SuperSize...
兆晟奈米總經理吳伯仁(左3)與技術長何信佳(左4)帶領團隊,將SuperSizer技術發揚光大,為台灣半導體產業鞏固優勢,持續精進前瞻製程。
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【撰文/凃心怡】

台灣自70年代引進半導體技術後,一步一腳印匯聚了完整的產業供應鏈,直至2014年台灣半導體產業產值首次突破新台幣2兆元,對台灣GDP的直接貢獻度更是高達8%,根據工研院IEK Consulting預估,2025年半導體產值將突破4兆元里程碑,堪稱台灣經濟的重要支柱。

如今半導體製程已正式進入3奈米的競賽,面對美、韓、中晶片業者步步進逼,政府「5+2產業創新計畫」中的「晶片設計與半導體產業推動方案」積極協助台灣鞏固競爭優勢,支持業者持續追求前瞻製程,透過半導體設備的自主化,提升產品良率,也成了市場競爭之中的勝負關鍵。

從工研院出發 讓研究走入產業

成功突破量測瓶頸的「新世代溶液中奈米微粒監控系統-SuperSizer」,是兆晟奈米技術長何信佳的驕傲,也是他在奈米研究領域的長年積累。

一切要從何信佳加入工研院時說起,「當時有很大一部分的工作在致力於制定全國標準,同時也把量測技術運用在協助台灣產業進展上,」何信佳回憶,9年前第二期奈米國家型科技計畫正式啟動,他也參與其中,一路跟著台灣奈米科技萌芽成長,由於接觸得早,累積不少豐富經驗,為日後研發SuperSizer技術奠定了深厚的基石。

「晶片的趨勢是愈做愈小,在半導體IC的濕式製程中,需要使用特定的化學溶液清洗、研磨以及蝕刻晶圓表面,一旦溶液裡混雜著原子級的小雜質,易刮傷電路線,影響晶圓良率,」何信佳進一步說明,過去業界在面臨溶液中摻有雜質而影響品質的問題時,解決方式都是將整組溶液濾心汰換掉,不僅耗費成本,更是治標不治本的消極因應。

當年市面上的量測技術仰賴光學原理,僅能測量至20奈米,但量測到個位數奈米,已是很明確的趨勢,若能提前找出檢測的方法,判斷溶液中奈米粒子的尺寸、分布與數量,無疑是拿到半導體先進製程高良率的入場卷。這時剛好有想改良製程的半導體企業找上門,透過何信佳與研發團隊不斷的嘗試與突破,SuperSizer於焉誕生。

有別於傳統量測只能達到20奈米的極限,SuperSizer採用嶄新的量測方式,先將溶液氣霧化,再搭配電壓變化影響奈米級粒子的移動,並再次凝結氣霧化的奈米粒子,如此一來就能精準量測到溶液中粒子的粒徑大小與分布,甚至解決微奈米氣泡影響偵測信號的問題。

SuperSizer的嶄新量測方式,能精準量測到溶液中粒子的粒徑大小與分布,甚至...
SuperSizer的嶄新量測方式,能精準量測到溶液中粒子的粒徑大小與分布,甚至解決微奈米氣泡影響偵測信號的問題。
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實驗室中一次次令團隊歡呼的突破,實際搬到產線上,仍有各式各樣的問題需要解決,何信佳抽絲剝繭,揪出問題各個擊破,2年之後終於做到讓客戶點頭。

「學術上能用的東西,到了『現場』,無論是量測的物品、環境以及使用的情況,種種環境因素都會影響SuperSizer的靈敏度。」何信佳解釋,在實驗室中,他們所處的環境既單純又乾淨,所使用的檢測溶液也相對純粹,可到了產線上,不僅得面對複雜的環境,還須考量到多元的檢測物質,「可能是酸、可能是鹼,也可能是有機的,在更換不同溶液時,有些成分可能就會傷害甚至腐蝕模組,這是我們在實驗室中未曾想到的!」

除了材料相容性外,對於產線機台必須24小時不停運轉,檢測機台是否能做到長期穩定,何信佳與團隊秉持著「沒有最好,只有更好」的理念,逐一克服這些紛沓而至的挑戰。至今他們仍不間斷地修正細節,以精益求精的態度,為台灣半導體產業爭取產業贏面。

SuperSizer除可量測至3奈米溶液粒子外,更做到可全年無休的線上即時監測功...
SuperSizer除可量測至3奈米溶液粒子外,更做到可全年無休的線上即時監測功能。
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與儀器大廠結合 共創三贏

在SuperSizer漸臻完美之際,這支從工研院衍生的新創團隊,看見技術發展為商品的潛力,開始思考獨立創業的可能性。

「我們非常清楚,現在能解決的方案不多,既然掌握了這項技術,在這個領域也是做最久的,創業成功的機率其實很大。」何信佳也坦言,離開工研院後最大的難題就是龐大的資金需求,想要做到永續經營,他們首先要找到一個能長期合作發展的夥伴,因此他們找上了國內唯一擁有量測與自動化能量的儀器大廠「致茂電子」。

致茂電子橫跨電動車、半導體檢測領域,在半導體檢測上已掌握後段製程的成品檢測技術,若能與兆晟奈米結合,就能打下前端檢測應用的產業地位,創造出一條龍的競爭優勢。看準了「1+1大於2」的互惠效益,雙方在短短半年間就達成共識:由致茂注資,幫助兆晟奈米正式成軍,也加速SuperSizer邁向日趨穩定的商品化之路。

兆晟奈米總經理吳伯仁信心滿滿地表示,在相似的技術中,SuperSizer並非唯一,但那些大多在研究室內閉門造車,論及實地投入產業應用,達到連續24小時、365天線上監測研磨液、雙氧水以及超純水等化學溶液中粒子的大小與濃度,且量測範圍小至3奈米的成就,兆晟奈米的SuperSizer絕對是獨步全球!

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透過SuperSizer的精準量測,半導體業者能從被動試誤,轉為主動控制管理,從根本上避免異常品的產生,甚至無須耗時費力的改變原有製程,就能有效提升製程良率。估計每提升0.1%良率,就可以增加淨利600萬美元,足證明對產業的貢獻非凡。

「我相信這項技術絕對會為台灣半導體產業加分,」吳伯仁分析,有了兆晟的獨門技術,可望解決持續微縮的半導體製程絕對會面臨的難題,有助於產業創新發展。而談起未來,吳伯仁也胸有成竹地表示,未來的市場潛力無窮,能創造的可能性絕對不僅於此,未來應用觸角還可以伸及光電、生醫以及製藥領域,幫助台灣多項產業在全球獨領風騷!

工業技術與資訊

1991年創刊的《工業技術與資訊》月刊,為工業技術研究院發行之全院性對外出版品,主要提供工研院重大技術發展、相關產業趨勢、技術移轉成效等內容,為一般大眾接觸工研院的管道之一。工研院是台灣最大的產業技術研發機構,不論技術引進、人才培育、育成中心、技術服務移轉,對台灣中小企業的發展具有舉足輕重的地位。

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