يحدث تلوث الجسيمات على رقائق السيليكون والرقائق المُرَسَّبة بالأغشية عندما تستقر جسيمات نانوية أو ميكرونية غير مرغوب فيها على أسطح الرقائق أثناء معالجة أشباه الموصلات. يمكن لهذه الجسيمات أن تُعطِّل عملية الطباعة الحجرية، وتُسبِّب عيوبًا في الأغشية المُرَسَّبة، وتُقلِّل الإنتاجية، خاصةً في مراحل المعالجة المتقدمة. يعتمد التحكم الفعال في التلوث على الفحص الدقيق، والمعايرة الصحيحة للأدوات، وفهم كيفية تأثير أسطح الرقائق ومجموعات الأغشية على إمكانية الكشف عن الجسيمات.
لا يزال تلوث الجسيمات أحد أكثر المخاطر استمرارًا على الإنتاجية والموثوقية في صناعة أشباه الموصلات. حتى جسيم واحد يمكن أن يُحدث عيبًا يؤثر على الأداء الكهربائي، أو يتسبب في حدوث دوائر مفتوحة أو قصيرة، أو يُنشئ آليات فشل موضعية تظهر لاحقًا في اختبارات الموثوقية.
مع تقلص أبعاد الأجهزة وتضييق نطاق عمليات التصنيع، يجب على مصانع أشباه الموصلات اكتشاف الجسيمات الأصغر حجماً، والتحكم في المزيد من مصادر التلوث، وتفسير بيانات الفحص عبر نطاق أوسع من أسطح الرقائق - بما في ذلك السيليكون العاري ومجموعات الأغشية المعقدة.
يمكن إدخال الجسيمات في نقاط متعددة عبر عملية التصنيع، بما في ذلك:
بمجرد وجودها، يمكن للجسيمات أن تهاجر وتترسب بفعل الجاذبية، والجذب الكهروستاتيكي، والترحيل الحراري، والحركة البراونية - خاصة في بيئات الأدوات ذات التدفق العالي ودرجة الحرارة العالية.
يتم إجراء معظم عمليات مراقبة الجسيمات على سطح الرقاقة باستخدام الليزر أنظمة فحص المسح السطحي (SSIS) وماسحات الرقاقات. تقوم هذه الأنظمة بإضاءة الرقاقة وقياس الضوء المتناثر؛ تتشتت الجسيمات بشكل مختلف عن السطح الأساسي، مما ينتج عنه إشارة يمكن اكتشافها وعدّها، وفي العديد من الأنظمة، تحويلها إلى "حجم" تقديري للجسيم بناءً على المعايرة.
تشمل المتغيرات الرئيسية التي تؤثر على الكشف ما يلي:
لأن "حجم" الجسيمات في الفحص البصري هو قياس معاير وليس قياسًا فيزيائيًا مباشرًا، تُعد معايير المعايرة واستقرار الوصفات أمراً أساسياً. من أجل القياسات المتكررة.
تُضيف الرقائق المُرسبة بالأغشية تحديات إضافية لأن السطح الذي "يراه" نظام الفحص لم يعد مجرد حالة انعكاس بسيطة للسيليكون.
يمكن أن تؤدي طبقات الأفلام إلى تغيير إمكانية اكتشاف الجسيمات بسبب:
ونتيجة لذلك، قد يظهر نفس الجسيم المادي "أكبر" أو "أصغر" أو حتى يقع دون عتبات الكشف اعتمادًا على مادة الفيلم وسمكه وطول موجة الفحص.
تتأثر حساسية الفحص البصري بنسبة الإشارة إلى الضوضاء. يمكن للأسطح الخشنة وبعض الأغشية المترسبة أن تزيد من تشتت الخلفية ("الضوضاء")، مما قد يتسبب في:
وهذا أحد الأسباب التي تجعل مصانع الرقائق المتقدمة تقوم بشكل روتيني بضبط وصفات الفحص حسب نوع الرقاقة ومجموعة الأغشية - ولماذا تعتمد فرق القياس على معايرة مستقرة ورقائق مرجعية لتتبع الانحراف.
لأن "حجم الجسيمات" البصري مشتق من سلوك التشتت، معايير رقائق المعايرة المساعدة في ضمان أن تقدم أدوات الفحص نتائج متسقة بمرور الوقت وعبر أساطيل الأدوات.
تدعم برامج المعايرة عالية الجودة ما يلي:
At Applied Physics Inc. (تأسست في عام 1992 في كولورادو وتعمل الآن في تامبا، فلوريدا)، نحن ندعم فرق قياس أشباه الموصلات بمعايير رقائق المعايرة والإرشادات الفنية المصممة لتحسين التكرارية والمقارنة والثقة في بيانات فحص الجسيمات.
اقتراح رابط داخلي (أضفه في المحرر): اربط عبارة "معايير رقائق المعايرة" بـ Applied Physics صفحة منتج رقاقة المعايرة.
على الرغم من أن كل بيئة تصنيع فريدة من نوعها، إلا أن برامج مكافحة التلوث تشمل عادةً ما يلي:
يؤثر تلوث الجسيمات على كل من رقائق السيليكون العارية والرقائق المطلية بالأغشية، إلا أن طبقات الأغشية تُضيف تعقيدًا بصريًا إضافيًا قد يُغير من إمكانية الكشف عن الجسيمات وسلوكها الحجمي. بالنسبة للتقنيات المتقدمة، يتطلب التحكم في التلوث أكثر من مجرد تصنيف غرف نظيفة، إذ يتطلب أنظمة فحص مُصممة خصيصًا لظروف السطح ومُدققة باستخدام معايير معايرة ثابتة وقابلة للتتبع.
ينتج تلوث الجسيمات عادةً عن الجسيمات المحمولة جواً، وتآكل أدوات المعالجة، ونواتج ثانوية من حجرة المعالجة، ومخلفات كيميائية، وبيئات مناولة أو نقل الرقائق. حتى في غرف التنظيف المتطورة، يمكن أن تدخل الجسيمات أثناء عمليات الصيانة، أو خطوات المعالجة، أو داخل بيئات مصغرة مثل وحدات معالجة الرقائق المرنة (FOUPs).
تُغيّر الأغشية الانعكاسية ومعامل الانكسار وخشونة السطح، مما قد يزيد من تشتت الخلفية ويقلل التباين بين الجسيمات وسطح الرقاقة. وهذا بدوره قد يُغيّر عتبات الحساسية ويجعل تحديد الحجم أقل استقرارًا مقارنةً بالسيليكون الخام.
تقوم أدوات SSIS بتسليط ضوء الليزر على الرقاقة وقياس الضوء المتناثر. تُشتت الجسيمات الضوء بشكل مختلف عن سطح الرقاقة، مما ينتج عنه إشارات يمكن عدها وتحويلها إلى أحجام جسيمات تقديرية باستخدام المعايرة.
في العُقد المتقدمة، يمكن للجسيمات متناهية الصغر أن تُحدث عيوبًا جسيمة، وذلك بحسب مكان استقرارها والخطوة التالية في عملية التصنيع. ويزداد هذا الخطر مع تصغير أبعاد المكونات وتضييق هوامش التصنيع، مما يجعل الفحص الدقيق والمعايرة المستقرة أكثر أهمية من أي وقت مضى.
يُعدّ "حجم" الجسيمات البصرية قياسًا مُعايرًا يعتمد على سلوك التشتت، وليس قياسًا فيزيائيًا مباشرًا. تضمن المعايرة ثبات قياس حجم الجسيمات وعدّها مع مرور الوقت، وتدعم مطابقة الأدوات بين الأساطيل المختلفة، وتعزز الثقة في بيانات رصد التلوث.
تستخدم معظم مصانع أشباه الموصلات معايير رقائق معايرة الجسيمات القابلة للتتبع من قبل المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (غالبًا ما تكون PSL أو قائمة على السيليكا، اعتمادًا على طول موجة الفحص وتصميم الأداة) للتحقق من قمم التحجيم وسلوك العتبة والانحراف طويل المدى.
للاستفسارات الفنية المتعلقة برصد التلوث، أو معايرة الفحص، أو اختيار معايير الرقائق، يرجى الاتصال بـ Applied Physics في تامبا ، فلوريدا.
الهاتف: 1-813-771-9166
منذ 1992، Applied Physics تُعدّ شركتنا من الشركات الرائدة عالميًا في مجال توفير معايير دقيقة للتحكم في التلوث وعلم القياس. نتخصص في تصوير تدفق الهواء، ومعايير حجم الجسيمات، وحلول تطهير غرف الأبحاث في البيئات الحساسة.
