Как лучше всего хранить стандарты калибровочных пластин, полученные с размером частиц менее 100 нм? Чистые помещения обычно работают при температуре 70F, около 21C и влажности около 40%.
При использовании эталона калибровочной пластины для калибровки систем контроля пластин в лаборатории на размеры частиц, осаждаемых на эталоне пластины с размером менее 100 нм, отрицательно влияет шероховатость поверхности кремниевой пластины. Шероховатость поверхности создается за счет естественной полировки пластины, а также естественного роста оксидного слоя на поверхности пластины с течением времени. Уровень полировки является фиксированным элементом и не меняется; но оксидный слой по своей природе растет на поверхности пластины, и это влияет на чувствительность обнаружения частиц системой контроля пластин при сканировании пластины для калибровки размера. Воздух, которым мы дышим, содержит около 21% кислорода. Тот же самый воздух контактирует с кремниевой поверхностью эталона калибровочной пластины каждый раз, когда он используется для калибровки. Пластина обычно находится в том же воздушном кармане, когда она помещена в держатель пластины, который заполнен тем же содержанием воздуха/кислорода/влажности. Когда кислород и влага контактируют с неорганической поверхностью, такой как поверхность кремниевой пластины, кислород и влажность начинают образовывать оксидный слой, связанный с поверхностью кремния. Со временем оксидный слой становится все толще и толще и в конечном итоге затрудняет обнаружение мелких частиц при сканировании пластины с помощью системы проверки пластин, также называемой инструментом SSIS. Если стандарт пластины производится из наночастиц полистирола или кремнезема размером от 30 до 80 нм, стандарт пластины часто хранится в воздушно-кислородной среде. Окисление на поверхности кремниевой пластины естественным образом со временем образует оксидный слой по всей поверхности пластины. Постепенно наночастицы могут исчезнуть на фоне шума, или их станет гораздо труднее обнаружить, поскольку пластина сканируется с помощью типичной системы контроля пластин. Что вызывает такое снижение чувствительности сигнала частиц системой оптического обнаружения системы контроля пластин?
Когда лазерный луч сканирует поверхность пластины, оптический детектор обнаруживает два сигнала: электрический сигнал постоянного тока и электрический сигнал переменного тока. Когда лазер сканирует поверхность кремния, амплитуда сигнала постоянного тока отражает шероховатость и полировку поверхности кремниевой пластины. Амплитуда сигналов переменного тока представляет собой размер диаметра каждой обнаруженной частицы на поверхности кремниевой пластины. Частица размером 40 нм, обнаруженная лазером, будет иметь очень малый сигнал амплитуды переменного тока, тогда как частица размером 1 мкм будет иметь сигнал переменного тока с более высокой амплитудой, как это обнаруживается оптической схемой обнаружения. При сканировании эталона калибровочной пластины сигнал постоянного тока увеличивается и уменьшается в милливольтах в зависимости от уровня шероховатости поверхности, обнаруженного при сканировании лазером взад и вперед по пластине или вокруг пластины, в зависимости от конкретной технологии каждого типа пластины. инструмент проверки. Если шероховатость поверхности высока, уровень сигнала постоянного тока увеличивается, и наоборот. Сигнал постоянного тока, регистрируемый оптическим лазером в каждый момент времени, образует границу шума из-за рассеяния лазера на поверхности кремния. Увеличение и уменьшение, обычно измеряется оптическим детектором в милливольтах и отображается в виде базовой линии распределения частиц, которая отображается на экране дисплея системы контроля пластин. Физическая полировка поверхности является постоянной величиной, и по мере совершенствования технологий 300-миллиметровые пластины имеют тенденцию иметь гораздо лучшую полировку, чем более старые 150-миллиметровые пластины. Таким образом, пластина диаметром 300 мм позволит осаждать на поверхность более мелкие частицы, поскольку полировка поверхности намного лучше при соответствующем более низком уровне сигнала постоянного тока, который обнаруживается оптическим детектором во время сканирования пластины.
Оксидный слой начинает образовываться на всех кремниевых поверхностях, находящихся в среде воздуха/кислорода/влажности, независимо от того, насколько хорошо они отполированы. Он продолжает расти с течением времени. По мере роста оксидного слоя в течение 1 или 2 лет амплитуда сигнала постоянного тока, обнаруженного на поверхности пластины, будет увеличиваться с течением времени из-за увеличения шероховатости поверхности, обнаруживаемой лазером. Поскольку частица размером 30 или 60 нм имеет сигнал переменного тока с очень низкой амплитудой; Сигнал переменного тока частицы, обнаруженный оптическим коллектором, заменяется уровнем шума постоянного сигнала, генерируемого лазером при сканировании поверхности пластины. Частицы осаждаются на поверхности, но если сканируемая поверхность кремния рассеивает шум постоянного тока с высокой амплитудой во время лазерного сканирования, представляя собой шероховатую поверхность; Шум сигнала постоянного тока может легко скрыть мелкие частицы, осажденные на поверхности пластины. Частицы есть, но постоянно растущий слой оксида на поверхности пластины создает постоянно растущий шум сигнала постоянного тока, который скрывает сигнал переменного тока частиц размером 30 нм и может со временем увеличиться настолько, что скроет 40 нм, а затем 50 нм. частицы нанометров и т. д. Каждое использование стандарта калибровочной пластины добавляет нежелательные частицы на поверхность стандарта калибровочной пластины, и рост оксидов на поверхности продолжает увеличиваться в толщину, и через несколько лет стандарт пластины необходимо заменить из-за поверхностные дефекты, возникшие при обычном обращении, а также рост оксидов на поверхности пластины.
По этой причине рекомендуется хранить любые стандарты калибровочных пластин, изготовленные с размером частиц менее 125 нм, в шкафу для хранения азота. Это помогает уменьшить рост оксидов на поверхности пластины во время хранения эталона пластины и помогает увеличить срок службы эталона калибровочной пластины за счет осаждения частиц размером менее 100 нм на поверхность стандарта пластины. На частицы размером более 100 нм, нанесенные на стандартную пластину, рост поверхностного оксида обычно не влияет; а на калибровку системы контроля пластин (SSIS) обычно не влияет использование частиц размером более 100 нм.
Джон Тернер, Applied Physics Заявки, 1 ноября 2023 г.
