ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΠΡΟΤΥΠΩΝ ΒΑΘΜΟΝΟΜΗΣΗΣ ΓΚΟΦΡΩΝ ΠΟΥ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΙ ΜΕ ΜΕΓΕΘΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ < 100 NM.

Ποια είναι η καλύτερη μέθοδος αποθήκευσης των προτύπων Wafer Calibration που παράγονται με μεγέθη σωματιδίων μικρότερα από 100 nm; Τα Cleanrooms λειτουργούν κανονικά στους 70F, περίπου 21C και συνήθως περίπου 40% υγρασία.

Όταν χρησιμοποιείτε ένα Πρότυπο Βαθμονόμησης Γκοφρέτας για τη βαθμονόμηση των Συστημάτων Επιθεωρήσεων Γκοφρέτας στο εργαστήριο, τα μεγέθη σωματιδίων που εναποτίθενται στο πρότυπο πλακιδίων κάτω από 100 nm επηρεάζονται αρνητικά από την τραχύτητα της επιφάνειας του πλακιδίου πυριτίου. Η τραχύτητα της επιφάνειας δημιουργείται από τη φυσική στίλβωση της γκοφρέτας, καθώς και από τη φυσική ανάπτυξη ενός στρώματος οξειδίου στην επιφάνεια της γκοφρέτας με την πάροδο του χρόνου. Το επίπεδο γυαλίσματος είναι ένα σταθερό στοιχείο και δεν αλλάζει. αλλά το στρώμα οξειδίου αναπτύσσεται εγγενώς στην επιφάνεια του πλακιδίου και επηρεάζει την ευαισθησία ανίχνευσης σωματιδίων από ένα σύστημα επιθεώρησης πλακιδίων κατά τη σάρωση του πλακιδίου για βαθμονόμηση μεγέθους. Ο αέρας που αναπνέουμε έχει περίπου 21% περιεκτικότητα σε οξυγόνο. Ο ίδιος αέρας έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια πυριτίου του Calibration Wafer Standard κάθε φορά που χρησιμοποιείται για βαθμονόμηση. Η γκοφρέτα συνήθως κάθεται στην ίδια τσέπη αέρα όταν περικλείεται σε ένα φορέα γκοφρέτας, ο οποίος είναι γεμάτος με την ίδια περιεκτικότητα αέρα/οξυγόνου/υγρασίας. Όταν το οξυγόνο και η υγρασία έρχονται σε επαφή με μια μη οργανική επιφάνεια, όπως η επιφάνεια της γκοφρέτας πυριτίου, το οξυγόνο και η υγρασία αρχίζουν να σχηματίζουν ένα στρώμα οξειδίου που συνδέεται με την επιφάνεια του πυριτίου. Με την πάροδο του χρόνου το στρώμα οξειδίου γίνεται όλο και πιο παχύ και τελικά καθιστά δύσκολο τον εντοπισμό μικρών σωματιδίων κατά τη σάρωση της γκοφρέτας με ένα σύστημα επιθεώρησης πλακιδίων, που αναφέρεται επίσης ως εργαλείο SSIS. Εάν ένα πρότυπο γκοφρέτας παράγεται με νανοσωματίδια πολυστυρενίου ή πυριτίου 30 nm έως 80 nm, το πρότυπο πλακιδίων συχνά αποθηκεύεται σε περιβάλλον αέρα/οξυγόνου. Η οξείδωση στην επιφάνεια του πλακιδίου πυριτίου θα σχηματίσει φυσικά ένα στρώμα οξειδίου σε ολόκληρη την επιφάνεια του πλακιδίου, με την πάροδο του χρόνου. Σταδιακά, τα νανοσωματίδια μπορεί να εξαφανιστούν στο φόντο του θορύβου ή να γίνουν πολύ πιο δύσκολο να ανιχνευθούν, καθώς η γκοφρέτα σαρώνεται από ένα τυπικό σύστημα επιθεώρησης πλακιδίων. Τι προκαλεί αυτή τη μείωση της ευαισθησίας του σήματος σωματιδίων από το σύστημα οπτικής ανίχνευσης ενός συστήματος επιθεώρησης Wafer;

Όταν μια δέσμη λέιζερ σαρώνει μια επιφάνεια πλακέτας, ο οπτικός ανιχνευτής ανιχνεύει δύο σήματα, ένα ηλεκτρικό σήμα DC και ένα ηλεκτρικό σήμα AC. Καθώς το λέιζερ σαρώνει την επιφάνεια του πυριτίου, το πλάτος του σήματος DC αντιπροσωπεύει την τραχύτητα της επιφάνειας και τη στίλβωση του πλακιδίου πυριτίου. Το πλάτος των σημάτων AC αντιπροσωπεύει τη διάμετρο μεγέθους κάθε σωματιδίου που ανιχνεύεται στην επιφάνεια του πλακιδίου πυριτίου. Ένα σωματίδιο 40 nm που ανιχνεύεται από ένα λέιζερ θα έχει πολύ μικρό σήμα πλάτους AC, ενώ ένα σωματίδιο 1 um θα έχει υψηλότερο σήμα πλάτους AC, όπως ανιχνεύεται από το κύκλωμα οπτικής ανίχνευσης. Κατά τη σάρωση του προτύπου πλάκας βαθμονόμησης, το σήμα DC αυξάνεται και μειώνεται σε milli-volt ανάλογα με το επίπεδο τραχύτητας της επιφάνειας που ανιχνεύεται καθώς το λέιζερ σαρώνει εμπρός και πίσω κατά μήκος της γκοφρέτας ή γύρω από τη γκοφρέτα, ανάλογα με την ειδική τεχνολογία κάθε τύπου πλακέτας εργαλείο επιθεώρησης. Εάν η τραχύτητα της επιφάνειας είναι υψηλή, το επίπεδο σήματος DC αυξάνεται και αντίστροφα. Το σήμα DC, όπως ανιχνεύεται από το οπτικό λέιζερ σε κάθε χρονική στιγμή, σχηματίζει ένα όριο θορύβου λόγω της διασποράς του λέιζερ από την επιφάνεια του πυριτίου. Αύξηση και μείωση, που συνήθως μετράται σε milli-volt από τον οπτικό ανιχνευτή και εμφανίζεται ως η γραμμή βάσης της κατανομής σωματιδίων, η οποία απεικονίζεται στην οθόνη του συστήματος επιθεώρησης Wafer. Το φυσικό γυάλισμα της επιφάνειας είναι μια σταθερή τιμή και καθώς η τεχνολογία έχει βελτιωθεί, οι γκοφρέτες 300 mm τείνουν να έχουν πολύ καλύτερο γυαλιστικό από τις παλαιότερες γκοφρέτες 150 mm. Έτσι, μια γκοφρέτα 300 mm θα επέτρεπε την απόθεση μικρότερων σωματιδίων στην επιφάνεια, καθώς το γυάλισμα της επιφάνειας είναι πολύ καλύτερο με ένα αντίστοιχο χαμηλότερο επίπεδο σήματος DC, όπως ανιχνεύεται από τον οπτικό ανιχνευτή κατά τη διάρκεια μιας σάρωσης πλακιδίων.

Ένα στρώμα οξειδίου αρχίζει να σχηματίζεται σε όλες τις επιφάνειες πυριτίου που συναντούν περιβάλλον αέρα/οξυγόνου/υγρασίας, ανεξάρτητα από το πόσο καλά γυαλισμένο. Συνεχίζει να αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου. Καθώς το στρώμα οξειδίου μεγαλώνει σε περίοδο 1 ή 2 ετών, ένα ανιχνευόμενο σήμα λέιζερ DC στην επιφάνεια του πλακιδίου θα αυξανόταν στο πλάτος του σήματος DC με την πάροδο του χρόνου λόγω της αύξησης της τραχύτητας της επιφάνειας που ανιχνεύεται από το λέιζερ. Δεδομένου ότι ένα σωματίδιο 30 nm ή 60 nm έχει πολύ χαμηλό σήμα πλάτους AC. το σήμα εναλλασσόμενου ρεύματος ενός σωματιδίου, όπως ανιχνεύεται από τον Οπτικό συλλέκτη, ξεπερνιέται από το επίπεδο σήματος θορύβου DC που παράγεται από το λέιζερ καθώς σαρώνει την επιφάνεια του πλακιδίου. Τα σωματίδια εναποτίθενται στην επιφάνεια, αλλά εάν η επιφάνεια του σαρωμένου πυριτίου διασκορπίζει ένα υψηλό εύρος θορύβου σήματος DC κατά τη διάρκεια της σάρωσης λέιζερ, που αντιπροσωπεύει μια τραχιά επιφάνεια. Ο θόρυβος του σήματος DC μπορεί εύκολα να κρύψει μικρά σωματίδια που εναποτίθενται στην επιφάνεια του πλακιδίου. Τα σωματίδια υπάρχουν, αλλά το συνεχώς αναπτυσσόμενο στρώμα οξειδίου στην επιφάνεια του πλακιδίου παράγει έναν συνεχώς αυξανόμενο θόρυβο σήματος συνεχούς ρεύματος, ο οποίος κρύβει το σήμα AC των σωματιδίων των 30 nm και μπορεί να αυξηθεί αρκετά με την πάροδο του χρόνου ώστε να κρύψει 40 nm και μετά 50 σωματίδια nm, κ.λπ. Κάθε χρήση του Προτύπου Wafer Calibration προσθέτει ανεπιθύμητα σωματίδια στην επιφάνεια του Calibration Wafer Standard και η ανάπτυξη του οξειδίου συνεχίζει να αυξάνεται σε πάχος στην επιφάνεια και μετά από αρκετά χρόνια, το πρότυπο πλακιδίων πρέπει να αντικατασταθεί λόγω επιφανειακά ελαττώματα που προκαλούνται κατά τον κανονικό χειρισμό, καθώς και ανάπτυξη οξειδίων στην επιφάνεια του πλακιδίου.

Για το λόγο αυτό, είναι καλή ιδέα να αποθηκεύετε οποιαδήποτε Πρότυπα Βαθμονόμησης Γκοφρέτας που παράγονται με μεγέθη σωματιδίων που έχουν αποτεθεί κάτω από 125 nm σε ντουλάπι αποθήκευσης αζώτου. Αυτό βοηθά στη μείωση της ανάπτυξης οξειδίων στην επιφάνεια του πλακιδίου κατά την τυπική αποθήκευση του πλακιδίου και συμβάλλει στην αύξηση της διάρκειας ζωής του προτύπου βάφερ βαθμονόμησης με σωματίδια που εναποτίθενται κάτω από 100 nm στην τυπική επιφάνεια του πλακιδίου. Τα σωματίδια που εναποτίθενται μεγαλύτερα από 100 nm σε ένα πρότυπο πλακιδίων κανονικά δεν θα επηρεάζονταν από την ανάπτυξη επιφανειακών οξειδίων. και η βαθμονόμηση ενός συστήματος επιθεώρησης Wafer, SSIS, δεν θα επηρεαζόταν κανονικά χρησιμοποιώντας μεγέθη σωματιδίων μεγαλύτερα από 100 nm.

Τζον Τέρνερ, Applied Physics Αιτήσεις, 1 Νοεμβρίου 2023