Mi a legjobb módszer a 100 nm-nél kisebb részecskeméretű kalibrációs lapka standardok tárolására? A tisztaterek általában 70 °C-on, körülbelül 21 °C-on és jellemzően 40% körüli páratartalom mellett működnek.
Ha kalibrációs lapka-szabványt használ az ostya-ellenőrző rendszerek laboratóriumi kalibrálásához, a szelet-standardon 100 nm alatti részecskeméretet negatívan befolyásolja a szilíciumlapka felületi érdessége. A felületi érdesség az ostya természetes polírozásával, valamint az ostya felületén idővel az oxidréteg természetes növekedésével jön létre. A fényezési szint rögzített elem, és nem változik; de az oxidréteg eredendően az ostya felületén növekszik, és ez befolyásolja az ostya-ellenőrző rendszer részecskedetektálási érzékenységét, amikor az ostyát méretkalibrálás céljából szkenneli. A levegő, amit belélegzünk, körülbelül 21% oxigéntartalmú. Ugyanez a levegő érintkezik a Calibration Wafer Standard szilícium felületével minden alkalommal, amikor kalibrálásra használják. Az ostya általában ugyanabban a légzsákban van, ha egy ostyatartóba van zárva, amely ugyanazzal a levegő/oxigén/nedvesség tartalommal van megtöltve. Amikor az oxigén és a nedvesség érintkezik egy nem szerves felülettel, például a szilícium lapka felületével, az oxigén és a nedvesség a szilícium felületéhez kötődő oxidréteget kezd kialakítani. Az idő múlásával az oxidréteg egyre vastagabb lesz, és végül megnehezíti a kis részecskék észlelését, amikor az ostyát az SSIS eszköznek is nevezett Wafer Inspection System rendszerrel szkenneljük. Ha egy ostyastandardot 30-80 nm-es polisztirol vagy szilícium-dioxid nanorészecskékkel állítanak elő, az ostyastandardot gyakran levegő/oxigén környezetben tárolják. A szilícium lapka felületén bekövetkező oxidáció idővel természetesen oxidréteget képez a lapka teljes felületén. Fokozatosan a nanorészecskék eltűnhetnek a zajháttérben, vagy sokkal nehezebben észlelhetők, mivel az ostyát egy tipikus Wafer Inspection System szkenneli. Mi okozza a részecskejel-érzékenység csökkenését az ostyavizsgáló rendszer optikai érzékelő rendszere által?
Amikor egy lézersugár egy lapka felületét pásztázza, az optikai detektor két jelet észlel, egy egyenáramú elektromos jelet és egy váltakozó áramú elektromos jelet. Miközben a lézer a szilícium felületet pásztázza, az egyenáramú jel amplitúdója a szilícium lapka felületi érdességét és polírozását jelzi. Az AC jelek amplitúdója a szilícium lapka felületén lévő egyes észlelt részecskék méretátmérőjét jelenti. A lézerrel észlelt 40 nm-es részecske váltóáramú amplitúdójú jele nagyon kicsi, míg egy 1 um-es részecskének nagyobb AC amplitúdójú jele lenne, amint azt az optikai érzékelő áramkör érzékeli. A Calibration Wafer Standard letapogatásakor az egyenáramú jel millivoltokban növekszik és csökken a felületi érdesség mértékének megfelelően, ahogy a lézer oda-vissza pásztázik a lapkán vagy a lapka körül, az egyes lapkatípusok speciális technológiájától függően. ellenőrző eszköz. Ha a felületi érdesség nagy, a DC jelszint növekszik, és fordítva. Az optikai lézer által minden egyes időpillanatban észlelt egyenáramú jel zajhatárt képez a szilícium felületéről érkező lézerszórással. Növekvő és csökkenő, jellemzően millivoltban mérve az optikai detektor, és a részecskeeloszlás alapvonalaként jelenik meg, amely a Wafer Inspection System kijelzőjén jelenik meg. A felület fizikai polírozása állandó érték, és a technológia fejlődésével a 300 mm-es ostyák általában sokkal jobb polírozásúak, mint a régebbi 150 mm-es ostyák. Így egy 300 mm-es ostya lehetővé tenné kisebb részecskék lerakódását a felületen, mivel a felület polírozása sokkal jobb a megfelelő alacsonyabb DC jel mellett, amint azt az optikai detektor érzékeli a lapka letapogatása során.
Oxidréteg kezd kialakulni minden szilícium felületen, amely levegő/oxigén/nedvesség környezettel találkozik, függetlenül attól, hogy milyen jól van polírozva. Idővel tovább növekszik. Ahogy az oxidréteg 1 vagy 2 éven keresztül növekszik, a lapka felületén észlelt egyenáramú lézerjel idővel megnő az egyenáramú jel amplitúdója a lézer által észlelt felületi érdesség növekedése miatt. Mivel egy 30 nm-es vagy 60 nm-es részecskének nagyon alacsony a váltakozó áramú amplitúdója; a részecske váltóáramú jelét, ahogy azt az optikai kollektor érzékeli, a lézer által generált egyenáramú zajjel szintje utoléri, miközben pásztázza a lapka felületét. A részecskék lerakódnak a felületre, de ha a letapogatott szilícium felület nagy DC jelzaj amplitúdót szór a lézeres letapogatás során, ami érdes felületet jelent; az egyenáramú jel zaja könnyen elrejti az ostya felületén lerakódott apró részecskéket. A részecskék megvannak, de az ostya felületén egyre növekvő oxidréteg egyre növekvő DC jelzajt kelt, ami elrejti a 30 nm-es részecskék váltakozó áramú jelét, és idővel eléggé növekedhet, hogy elrejtse a 40 nm-t, majd az 50-et. nm-es részecskék stb. A Calibration Wafer Standard minden egyes használata során nem kívánt részecskék kerülnek a Calibration Wafer Standard felületére, és az oxidnövekedés tovább növekszik a felületen, és több év elteltével az ostya etalont ki kell cserélni. a normál kezelés során fellépő felületi hibák, valamint az ostya felületén kialakuló oxidáció.
Emiatt célszerű a 125 nm alatti részecskeméretű kalibrációs ostyastandardokat nitrogéntároló szekrényben tárolni. Ez segít csökkenteni az oxidok növekedését az ostya felületén az ostya standard tárolása során, és segít megnövelni a kalibrációs ostya standard élettartamát, mivel a részecskék 100 nm alatt rakódnak le az ostya standard felületén. A 100 nm-nél nagyobb részecskéket ostyastandardon általában nem befolyásolja a felületi oxid növekedés; és a Wafer Inspection System (SSIS) kalibrálását általában nem befolyásolja a 100 nm-nél nagyobb részecskeméret.
John Turner, Applied Physics Pályázatok, 1. november 2023
