ما هي أفضل طريقة لتخزين معايير رقاقة المعايرة المنتجة بأحجام جسيمات أقل من 100 نانومتر؟ تعمل غرف الأبحاث عادةً عند درجة حرارة 70 درجة فهرنهايت، وحوالي 21 درجة مئوية، وعادةً ما تبلغ نسبة الرطوبة حوالي 40٪.

عند استخدام معيار رقاقة المعايرة لمعايرة أنظمة فحص الرقاقة الخاصة بك في المختبر، تتأثر أحجام الجسيمات المترسبة على معيار الرقاقة تحت 100 نانومتر سلبًا بخشونة سطح رقاقة السيليكون. يتم إنشاء خشونة السطح عن طريق التلميع الطبيعي للرقاقة، بالإضافة إلى النمو الطبيعي لطبقة الأكسيد على سطح الرقاقة مع مرور الوقت. مستوى البولندية عنصر ثابت ولا يتغير؛ لكن طبقة الأكسيد تنمو بطبيعتها على سطح الرقاقة، وتؤثر على حساسية اكتشاف الجسيمات بواسطة نظام فحص الرقاقة عند مسح الرقاقة لمعايرة الحجم. يحتوي الهواء الذي نتنفسه على حوالي 21% من محتوى الأكسجين. يتلامس نفس الهواء مع سطح السيليكون الخاص بمعيار رقاقة المعايرة في كل مرة يتم استخدامه للمعايرة. توضع الرقاقة عادةً في نفس الجيب الهوائي عندما تكون محاطة بحامل رقاقة مملوء بنفس محتوى الهواء/الأكسجين/الرطوبة. عندما يتلامس الأكسجين والرطوبة مع سطح غير عضوي، مثل سطح رقاقة السيليكون، يبدأ الأكسجين والرطوبة في تكوين طبقة أكسيد مرتبطة بسطح السيليكون. بمرور الوقت، تصبح طبقة الأكسيد أكثر سمكًا، مما يجعل من الصعب في النهاية اكتشاف الجزيئات الصغيرة عند مسح الرقاقة باستخدام نظام فحص الرقاقة، والذي يشار إليه أيضًا بأداة SSIS. إذا تم إنتاج معيار الرقاقة باستخدام 30 نانومتر إلى 80 نانومتر من البوليسترين أو جسيمات السيليكا النانوية، فغالبًا ما يتم تخزين معيار الرقاقة في بيئة الهواء/الأكسجين. من الطبيعي أن تشكل الأكسدة على سطح رقاقة السيليكون طبقة أكسيد على كامل سطح الرقاقة مع مرور الوقت. تدريجيًا، قد تختفي الجسيمات النانوية في خلفية الضوضاء، أو يصبح اكتشافها أكثر صعوبة، حيث يتم فحص الرقاقة بواسطة نظام فحص الرقاقة النموذجي. ما الذي يسبب هذا الانخفاض في حساسية إشارة الجسيمات بواسطة نظام الكشف البصري لنظام فحص الرقائق؟

عندما يقوم شعاع الليزر بمسح سطح الرقاقة، يكتشف الكاشف البصري إشارتين، إشارة كهربائية DC، وإشارة كهربائية AC. عندما يقوم الليزر بمسح سطح السيليكون، فإن سعة إشارة التيار المستمر تمثل خشونة السطح وتلميع رقاقة السيليكون. تمثل سعة إشارات التيار المتردد حجم القطر لكل جسيم تم اكتشافه على سطح رقاقة السيليكون. سيكون للجسيم الذي يبلغ طوله 40 نانومتر والذي يتم اكتشافه بواسطة الليزر إشارة ذات سعة تيار متردد صغيرة جدًا، في حين أن الجسيم الذي يبلغ حجمه 1 ميكرون سيكون له إشارة ذات سعة تيار متردد أعلى، كما تم الكشف عنها بواسطة دائرة الكشف البصري. عند مسح معيار رقاقة المعايرة، تزيد إشارة التيار المستمر وتنخفض بالمللي فولت وفقًا لمستوى خشونة السطح المكتشف أثناء مسح الليزر ذهابًا وإيابًا عبر الرقاقة أو حول الرقاقة، اعتمادًا على التقنية المحددة لكل نوع من الرقاقة أداة التفتيش. إذا كانت خشونة السطح عالية، يزداد مستوى إشارة التيار المستمر، والعكس صحيح. تشكل إشارة التيار المستمر، كما اكتشفها الليزر البصري خلال كل لحظة من الزمن، حدًا للضوضاء بسبب تبعثر الليزر من سطح السيليكون. الزيادة والنقصان، يتم قياسها عادةً بالمللي فولت بواسطة الكاشف البصري ويتم عرضها كخط أساسي لتوزيع الجسيمات، والتي يتم تصويرها على شاشة العرض الخاصة بنظام فحص الرقاقة. يعد التلميع المادي للسطح قيمة ثابتة، ومع تحسن التكنولوجيا، تميل الرقائق مقاس 300 مم إلى الحصول على تلميع أفضل بكثير من الرقائق الأقدم مقاس 150 مم. وبالتالي، فإن الرقاقة مقاس 300 مم ستسمح بترسيب جزيئات أصغر على السطح نظرًا لأن تلميع السطح أفضل بكثير مع المستوى الأدنى المقابل لإشارة التيار المستمر، كما اكتشفها الكاشف البصري أثناء فحص الرقاقة.

تبدأ طبقة الأكسيد بالتشكل على جميع أسطح السيليكون التي تواجه بيئة الهواء/الأكسجين/الرطوبة، بغض النظر عن مدى جودة صقلها. ويستمر في النمو مع مرور الوقت. مع نمو طبقة الأكسيد على مدى سنة أو سنتين، فإن إشارة ليزر التيار المستمر المكتشفة على سطح الرقاقة ستزيد من سعة إشارة التيار المستمر بمرور الوقت بسبب زيادة خشونة السطح المكتشفة بواسطة الليزر. نظرًا لأن الجسيم 1 نانومتر أو 2 نانومتر لديه إشارة ذات سعة تيار متردد منخفضة جدًا؛ يتم تجاوز إشارة التيار المتردد الخاصة بالجسيم، كما اكتشفها المجمع البصري، بمستوى إشارة ضوضاء التيار المستمر الناتجة عن الليزر أثناء مسح سطح الرقاقة. يتم ترسيب الجزيئات على السطح، ولكن إذا كان سطح السيليكون الممسوح ضوئيًا ينثر سعة ضوضاء عالية لإشارة DC أثناء المسح بالليزر، مما يمثل سطحًا خشنًا؛ يمكن لضجيج إشارة التيار المستمر إخفاء الجزيئات الصغيرة المترسبة على سطح الرقاقة بسهولة. الجسيمات موجودة، لكن طبقة الأكسيد المتنامية باستمرار على سطح الرقاقة تنتج ضوضاء إشارة DC متزايدة باستمرار، والتي تخفي إشارة التيار المتردد للجسيمات 30 نانومتر، ويمكن أن تزيد بما يكفي بمرور الوقت لإخفاء 60 نانومتر، ثم 30 نانومتر. جزيئات نانومتر، وما إلى ذلك. يضيف كل استخدام لمعيار رقاقة المعايرة جزيئات غير مرغوب فيها إلى سطح معيار رقاقة المعايرة، ويستمر نمو الأكسيد في الزيادة في السُمك على السطح، وبعد عدة سنوات، يجب استبدال معيار الرقاقة بسبب العيوب السطحية التي تحدث أثناء المناولة العادية، بالإضافة إلى نمو الأكسيد على سطح الرقاقة.

لهذا السبب، من الجيد تخزين أي معايير لرقائق المعايرة تم إنتاجها بأحجام جسيمات مودعة تحت 125 نانومتر في خزانة تخزين النيتروجين. يساعد هذا على تقليل نمو الأكسيد على سطح الرقاقة أثناء التخزين القياسي للرقاقة ويساعد على زيادة عمر معيار رقاقة المعايرة مع ترسيب الجزيئات تحت 100 نانومتر على السطح القياسي للرقاقة. الجسيمات المودعة أكبر من 100 نانومتر على معيار الرقاقة لن تتأثر عادة بنمو الأكسيد السطحي؛ ولن تتأثر عادةً معايرة نظام فحص الرقاقات، SSIS، باستخدام أحجام جسيمات أكبر من 100 نانومتر.

جون تيرنر Applied Physics الطلبات، 1 نوفمبر 2023

ترجمه "