Η μόλυνση σωματιδίων σε πλακίδια πυριτίου και σε πλακίδια που έχουν εναποτεθεί σε φιλμ συμβαίνει όταν ανεπιθύμητα νανο- ή μικρο-σωματίδια εναποτίθενται σε επιφάνειες πλακιδίων κατά την επεξεργασία ημιαγωγών. Αυτά τα σωματίδια μπορούν να διαταράξουν τη λιθογραφία, να προκαλέσουν ελαττώματα στις εναποτιθέμενες μεμβράνες και να μειώσουν την απόδοση - ειδικά σε προηγμένους κόμβους διεργασιών. Ο αποτελεσματικός έλεγχος της μόλυνσης εξαρτάται από την ακριβή επιθεώρηση, τη σωστή βαθμονόμηση των εργαλείων και την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι επιφάνειες πλακιδίων και οι στοίβες μεμβρανών επηρεάζουν την ανιχνευσιμότητα των σωματιδίων.
Η μόλυνση από σωματίδια παραμένει ένας από τους πιο επίμονους κινδύνους απόδοσης και αξιοπιστίας στην κατασκευή ημιαγωγών. Ακόμα και ένα μόνο σωματίδιο μπορεί να εισαγάγει ένα ελάττωμα που επηρεάζει την ηλεκτρική απόδοση, προκαλεί ανοίγματα/βραχυκυκλώματα ή δημιουργεί τοπικούς μηχανισμούς αστοχίας που εμφανίζονται αργότερα στις δοκιμές αξιοπιστίας.
Καθώς οι γεωμετρίες των συσκευών συρρικνώνονται και τα παράθυρα διεργασίας στενεύουν, τα εργοστάσια πρέπει να ανιχνεύουν μικρότερα σωματίδια, να ελέγχουν περισσότερες πηγές μόλυνσης και να ερμηνεύουν δεδομένα επιθεώρησης σε ένα ευρύτερο φάσμα επιφανειών πλακιδίων - συμπεριλαμβανομένων των στοιβών γυμνού πυριτίου και σύνθετων φιλμ.
Τα σωματίδια μπορούν να εισαχθούν σε πολλά σημεία κατά τη διάρκεια της ροής παραγωγής, όπως:
Μόλις εμφανιστούν, τα σωματίδια μπορούν να μεταναστεύσουν και να εναποτεθούν λόγω της βαρύτητας, της ηλεκτροστατικής έλξης, της θερμοφόρησης και της κίνησης Μπράουν — ειδικά σε περιβάλλοντα εργαλείων υψηλής ροής και υψηλής θερμοκρασίας.
Οι περισσότερες επιφανειακές παρακολουθήσεις σωματιδίων δισκίων πραγματοποιούνται με χρήση λέιζερ Συστήματα Επιθεώρησης Σάρωσης Επιφάνειας (SSIS) και σαρωτές πλακιδίων (wafer scanners). Αυτά τα συστήματα φωτίζουν το πλακίδιο και μετρούν το σκεδαζόμενο φως. Τα σωματίδια σκεδάζονται διαφορετικά από την υποκείμενη επιφάνεια, παράγοντας ένα σήμα που μπορεί να ανιχνευθεί, να μετρηθεί και (σε πολλά συστήματα) να μετατραπεί σε ένα εκτιμώμενο «μέγεθος» σωματιδίων με βάση τη βαθμονόμηση.
Βασικές μεταβλητές που επηρεάζουν την ανίχνευση περιλαμβάνουν:
Επειδή το «μέγεθος» των σωματιδίων στην οπτική επιθεώρηση είναι μια βαθμονομημένη μέτρηση και όχι μια άμεση φυσική μέτρηση, τα πρότυπα βαθμονόμησης και η σταθερότητα της συνταγής είναι απαραίτητα για επαναλήψιμη μετρολογία.
Τα πλακίδια που έχουν εναποτεθεί σε φιλμ εισάγουν πρόσθετες προκλήσεις, επειδή η επιφάνεια που «βλέπει» το σύστημα επιθεώρησης δεν είναι πλέον μια απλή συνθήκη ανακλαστικότητας πυριτίου.
Οι στοίβες μεμβρανών μπορούν να αλλάξουν την ανιχνευσιμότητα των σωματιδίων λόγω:
Ως αποτέλεσμα, το ίδιο φυσικό σωματίδιο μπορεί να φαίνεται «μεγαλύτερο», «μικρότερο» ή ακόμα και να πέφτει κάτω από τα όρια ανίχνευσης, ανάλογα με το υλικό της μεμβράνης, το πάχος και το μήκος κύματος ελέγχου.
Η ευαισθησία της οπτικής επιθεώρησης περιορίζεται από τον λόγο σήματος προς θόρυβο. Οι πιο τραχιές επιφάνειες και ορισμένες εναποτιθέμενες μεμβράνες μπορούν να αυξήσουν τη σκέδαση υποβάθρου («θόρυβο»), η οποία μπορεί να προκαλέσει:
Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο τα προηγμένα εργοστάσια συντονίζουν συστηματικά τις συνταγές επιθεώρησης ανά τύπο πλακιδίων και στοίβα φιλμ — και γιατί οι ομάδες μετρολογίας βασίζονται σε σταθερή βαθμονόμηση και πλακίδια αναφοράς για την παρακολούθηση της μετατόπισης.
Επειδή το οπτικό «μέγεθος σωματιδίων» προέρχεται από τη συμπεριφορά σκέδασης, πρότυπα βαθμονόμησης πλακιδίων βοηθούν στη διασφάλιση ότι τα εργαλεία επιθεώρησης αναφέρουν συνεπή αποτελέσματα με την πάροδο του χρόνου και σε όλους τους στόλους εργαλείων.
Υποστήριξη προγραμμάτων βαθμονόμησης υψηλής ποιότητας:
At Applied Physics Α.Ε. (ιδρύθηκε το 1992 στο Κολοράντο και τώρα λειτουργεί στην Τάμπα της Φλόριντα), υποστηρίζουμε ομάδες μετρολογίας ημιαγωγών με πρότυπα βαθμονόμησης πλακιδίων και τεχνική καθοδήγηση που έχουν σχεδιαστεί για να βελτιώνουν την επαναληψιμότητα, τη συγκρισιμότητα και την εμπιστοσύνη στα δεδομένα επιθεώρησης σωματιδίων.
Πρόταση εσωτερικού συνδέσμου (προσθήκη στον επεξεργαστή): Συνδέστε τη φράση «πρότυπα πλακιδίων βαθμονόμησης» με το δικό σας Applied Physics σελίδα προϊόντος βαθμονόμησης wafer.
Ενώ κάθε εργοστασιακό περιβάλλον είναι μοναδικό, τα προγράμματα ελέγχου μόλυνσης συνήθως περιλαμβάνουν:
Η μόλυνση από σωματίδια επηρεάζει τόσο το γυμνό πυρίτιο όσο και τα πλακίδια που έχουν εναποτεθεί σε φιλμ, αλλά οι στοίβες με φιλμ εισάγουν πρόσθετη οπτική πολυπλοκότητα που μπορεί να αλλάξει την ανιχνευσιμότητα των σωματιδίων και τη συμπεριφορά προσδιορισμού μεγέθους. Για τους προηγμένους κόμβους, ο έλεγχος της μόλυνσης απαιτεί περισσότερα από την απλή ταξινόμηση σε καθαρό χώρο - απαιτεί συστήματα επιθεώρησης προσαρμοσμένα στις συνθήκες της επιφάνειας και επαληθευμένα χρησιμοποιώντας σταθερά, ιχνηλάσιμα πρότυπα βαθμονόμησης.
Η μόλυνση από σωματίδια προκαλείται συνήθως από αερομεταφερόμενα σωματίδια, φθορά των εργαλείων διεργασίας, υποπροϊόντα θαλάμου, χημικά υπολείμματα και περιβάλλοντα χειρισμού ή μεταφοράς πλακιδίων. Ακόμα και σε προηγμένους καθαρούς χώρους, σωματίδια μπορούν να εισαχθούν κατά τη διάρκεια συμβάντων συντήρησης, βημάτων διεργασίας ή μέσα σε μίνι-περιβάλλοντα όπως τα FOUP.
Οι μεμβράνες αλλάζουν την ανακλαστικότητα, τον δείκτη διάθλασης και την τραχύτητα της επιφάνειας, γεγονός που μπορεί να αυξήσει τη σκέδαση υποβάθρου και να μειώσει την αντίθεση μεταξύ των σωματιδίων και της επιφάνειας του πλακιδίου. Αυτό μπορεί να μετατοπίσει τα όρια ευαισθησίας και να κάνει την ταξινόμηση μεγέθους λιγότερο σταθερή σε σύγκριση με το γυμνό πυρίτιο.
Τα εργαλεία SSIS φωτίζουν το πλακίδιο χρησιμοποιώντας ένα λέιζερ και μετρούν το σκεδαζόμενο φως. Τα σωματίδια σκεδάζουν το φως διαφορετικά από την επιφάνεια του πλακιδίου, παράγοντας σήματα που μπορούν να μετρηθούν και να μετατραπούν σε εκτιμώμενα μεγέθη σωματιδίων χρησιμοποιώντας βαθμονόμηση.
Σε προηγμένους κόμβους, πολύ μικρά σωματίδια μπορούν να δημιουργήσουν εξαιρετικά ελαττώματα ανάλογα με το πού προσγειώνονται και ποιο βήμα της διαδικασίας ακολουθεί. Ο κίνδυνος αυξάνεται καθώς τα μεγέθη των χαρακτηριστικών συρρικνώνονται και τα περιθώρια της διαδικασίας στενεύουν, καθιστώντας ολοένα και πιο σημαντική την ευαίσθητη επιθεώρηση και τη σταθερή βαθμονόμηση.
Το «μέγεθος» των οπτικών σωματιδίων είναι μια βαθμονομημένη μέτρηση που βασίζεται στη συμπεριφορά σκέδασης και όχι μια άμεση φυσική μέτρηση. Η βαθμονόμηση διασφαλίζει ότι το μέγεθος και η καταμέτρηση των σωματιδίων παραμένουν επαναλήψιμα με την πάροδο του χρόνου, υποστηρίζει την αντιστοίχιση εργαλείων σε όλους τους στόλους και βελτιώνει την εμπιστοσύνη στα δεδομένα παρακολούθησης της μόλυνσης.
Τα περισσότερα εργοστάσια χρησιμοποιούν πρότυπα πλακιδίων βαθμονόμησης σωματιδίων ιχνηλάσιμα από το NIST (συχνά με βάση το PSL ή το πυρίτιο, ανάλογα με το μήκος κύματος επιθεώρησης και το σχεδιασμό του εργαλείου) για την επαλήθευση των κορυφών μεγέθους, της συμπεριφοράς κατωφλίου και της μακροπρόθεσμης μετατόπισης.
Για τεχνικές ερωτήσεις σχετικά με την παρακολούθηση της μόλυνσης, τη βαθμονόμηση επιθεώρησης ή την επιλογή προτύπου πλακιδίων, επικοινωνήστε με Applied Physics στην Τάμπα της Φλόριντα.
Τηλέφωνο: + 1-813-771-9166
Από 1992, Applied Physics Η Corporation είναι κορυφαίος παγκόσμιος πάροχος προτύπων ακριβούς ελέγχου μόλυνσης και μετρολογίας. Ειδικευόμαστε στην οπτικοποίηση της ροής του αέρα, στα πρότυπα μεγέθους σωματιδίων και σε λύσεις απολύμανσης καθαρών χώρων για κρίσιμα περιβάλλοντα.
