發佈日期：2019/2/21
發佈單位：iST宜特
未知汙染物尺寸過小，該如何抓出異常物質呢?
隨著製程越來越進步，對於污染缺陷點的分析要求也越來越嚴苛。這些表面汙染缺陷，該如何選擇到位的分析方式呢? 宜特在先前小學堂探討過，一般而言，若待分析汙染物屬於有機物範疇，我們會選擇傅立葉轉換紅外線光譜儀(下稱FTIR)；然而當該汙染缺陷點，尺寸小於30μm，此時以雷射作為分析光源的拉曼光譜儀(Raman spectrometer)，就成了非常好的替代分析工具。( 延伸閱讀: 如何選擇適當表面分析儀器，抓出製程汙染缺陷)
拉曼光譜儀(下稱拉曼Raman)與FTIR，有個共同特色，都屬於「非破壞性材質分析」，分析樣品也幾乎不需要特別的前置處理。拉曼Raman又比FTIR可分析的光譜範圍更廣，不僅可用於有機物分析、在無機化合物分析能力更勝FTIR；加上不受水的影響且可穿透玻璃、石英等材質進行分析，應用上更為多元。
本月小學堂，將和您分享拉曼Raman，這個可以在不破壞樣品前提下，解析有機、無機化合物，甚至污染物size小於30μm都逃不過它法眼的利器。
當一雷射光源照射在樣品上，絕大多數光子會以彈性散射的方式反射；極少部分光子會與樣品分子產生交互作用，造成反射出的光子能量改變。此能量改變的非彈性散射現象，即稱為拉曼散射。藉由蒐集拉曼散射的光子能譜，即為拉曼光譜。其反應了光子與分子中電子雲以及分子鍵的作用特性，因此可供作為分子鑑別時的重要特徵。
一、拉曼Raman只能做為紅外線光譜FTIR的Backup ?
拉曼光譜以雷射作為分析光源，除了擁有優異的空間解析度之外，不受水分影響的特色，使得樣品可以直接在水中進行分析。另一個優勢是，雷射可以穿透透光容器，對內容物進行分析並獲得光譜資訊，這些都是FTIR紅外線光譜儀無法做到的。
二、拉曼Raman在半導體產業應用時機?
在半導體產業而言，拉曼Raman在研發初期或生產製造，均扮演關鍵角色。此時期，也許會有一些異物產生在晶圓或光罩上，要探究其來自於哪一道製程所產生的；甚至是到最後封裝測試組裝才發現可能在製作RDL、UBM等製程有氧化或汙染造成電性的異常、阻值偏高(或開路)、短路或漏電等現象。這些異常汙染造成的缺陷若是尺寸大於1um，就可以仰賴拉曼光譜儀來進行檢測。
三、除了半導體，拉曼Raman還可應用在那些產業?
此外，拉曼Raman的應用也涵蓋許多項目包括: 顏料分析(Analysis of pigments)、細胞研究(Cell Research)、疾病偵測(Disease Detection)、藥物(Drug)、化妝品(Cosmetics)、石墨烯(Graphene)、奈米碳管(CNT)、多層膜(Laminated Film)、高分子薄膜(Polymer thin films)、聚合物塗層(Polymeric coatings)、地質材料研究(Geological materials analysis等。
四、拉曼Raman光譜與紅外線光譜都是材質分析工具，那他們有甚麼差別呢?
材質分析需求主要分為元素與化合物兩種，而化合物分析中最快速且常使用的就是紅外線光譜儀了。商用紅外線光譜儀，多屬中紅外範圍的傅立葉轉換紅外線光譜儀(FTIR)，著重在有機化合物的快速定性分析。
而拉曼Raman光譜多為色散型，可依樣品種類挑選合適的雷射光源，即可一次獲得較廣範圍的光譜，涵蓋有機與無機化合物範圍。
本文與各位長久以來支持宜特的您，分享檢測驗證經驗，若您想要進一步了解Raman拉曼與FTIR的差別與適用時機，請回信給宜特，宜特將手刀奉上兩張由宜特精心製作的圖表，請洽+886-3-579-9909分機6176江先生(Neal) Email: sa_tw@istgroup.com , marketing_tw@istgroup.com