غرفة نظيفة
٥ فبراير، ٢٠٢٤
تشهد صناعة أشباه الموصلات حاليًا مرحلة انتقالية حيث اختفى هامش الخطأ فعليًا.
مع انتقال مرافق التصنيع (fabs) نحو عقد معالجة 3 نانومتر و2 نانومتر، لم يعد العيب القاتل مجرد ذرة غبار مرئية؛ بل هو جسيم مجهري أصغر في كثير من الأحيان من الطول الموجي للضوء المرئي.
في هذه البيئة، يمكن لملوث واحد أن يجعل رقاقة كاملة غير قابلة للاستخدام، مما يؤدي إلى خسارة ملايين الدولارات من العائد.
للحفاظ على الربحية والأداء، يجب على المهندسين تحويل تركيزهم من النظافة العامة إلى القياس والمعايرة عالية الدقة.
في العقود السابقة، أ جسيم بحجم 100 نانومتر ربما كان ذلك خطراً مقبولاً. أما اليوم، ومع استخدام بنى البوابة المحيطة (GAA) وتقنية الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV)، حتى جسيم بحجم 10 نانومتر يمكن أن يتسبب في حدوث دارة قصر كارثية أو تشوه هيكلي في الترانزستور.
مع تصغير أبعاد الرقاقة، تزداد نسبة أبعاد الأخاديد والثقوب على الرقاقة. وتمنع الجسيمات الصغيرة العالقة في قاع ثقب التلامس من... الترسيب المعدني الصحيحمما يؤدي إلى إنشاء دائرة مفتوحة يستحيل إصلاحها.
يؤثر التلوث على دورة التصنيع بثلاث طرق متميزة:
أثناء عملية الطباعة الحجرية، تتناثر الجسيمات على القناع أو سطح الرقاقة يعكس الضوء أو يمتصه، مما يتسبب في ظهور صور شبحية أو فقدان بعض التفاصيل.
تتسبب الجسيمات التي تهبط على الرقاقة أثناء عملية ترسيب الأغشية الرقيقة في ظهور نتوءات أو فراغات.
هذه المخالفات تمنع الطبقة التالية من وضعية الاستلقاء بشكل مسطحمما يؤدي إلى فشل تراكمي عبر مستويات متعددة من الشريحة.
ليس كل التلوث مادياً.
أثر جزيئات معدنية يمكن أن تنتقل عبر السيليكون، مما يؤدي إلى تغيير الخصائص الكهربائية للترانزستور والتسبب في أعطال كامنة، وهي رقائق تعمل في المصنع ولكنها تتعطل بعد شهر واحد في يد المستهلك.
لمكافحة خطر التلوث، نحن نقدم الصناعة التي تمتلك أكثر معايير رقائق السيليكون الموثوقة فيما يتعلق بالتلوث.
تُستخدم هذه المعايير لمعايرة أنظمة فحص رقائق KLA-Tencor و Topcon و Hitachi، مما يضمن الكشف الدقيق عن الحجم والكثافة للجسيمات الموجودة على خط الإنتاج.
لا يمكنك إدارة ما لا يمكنك قياسه. تُعدّ أنظمة فحص الأسطح بالمسح الضوئي (SSIS) الأدوات الأساسية المستخدمة للكشف عن هذه الجسيمات. مع ذلك، فإن دقة هذه الأنظمة القائمة على الليزر تعتمد على دقة المعايير المستخدمة في معايرتها.
إذا تم معايرة أداة الفحص بشكل خاطئ ولو بمقدار بضعة نانومتراتقد يغفل النظام عن حجم معين من الجسيمات التي تُعدّ بالغة الأهمية لعملية التصنيع الحالية. وهنا تبرز أهمية معايير الرقائق عالية الدقة كركيزة أساسية لخط الإنتاج.
تُعد المعايرة ضرورية للتشغيل السليم لأدوات الفحص (SSIS). يوضح الجدول أدناه بوضوح الاختلافات التقنية بين مختلف أنواعها. Applied Physics المعايير.
| الميزات | PSL رقاقة المعايير | معايير رقائق السيليكا |
|---|---|---|
| الخامة | كرات من اللاتكس البوليسترين | ثاني أكسيد السيليكون (SiO₂) |
| مؤشر الانكسار | 1.59 @ 589 نانومتر | 1.46 @ 589 نانومتر |
| المتانة | منخفض (حساس لقوة الليزر العالية) | مقاومة عالية للحرارة والليزر |
| تطبيق العقدة | اختبارات غرف التنظيف العامة | عقد 5 نانومتر و3 نانومتر المتقدمة |
| التتبع | NIST يمكن عزوها | NIST يمكن عزوها |
| نوع الترسيب | الترسيب الكامل أو الموضعي | الترسيب الكامل أو الموضعي |
بالمقارنة بالماضي، أصبحت ميزات الرقائق الآن دقيقة للغاية لدرجة أنه حتى جسيم 10 نانومتر يمكن أن يدمر بنية الترانزستور.
تُحرف هذه الجسيمات الضوء أثناء عملية الطباعة الحجرية، مما يؤدي إلى أخطاء في النقش. وإذا لم يتم التحكم بها في الوقت المناسب، فإن إنتاجية المصنع تنخفض وتزداد الخسائر المالية.
بالنسبة للمصنعين الذين ينتقلون إلى الجيل التالي من معالجات الذكاء الاصطناعي الحاسوبية، وشرائح الجيل الخامس، والأداء العالي التحكم الحاسوبي بالجسيمات وهو العامل الأساسي الذي يميز بين مصنع مربح وآخر يعاني من صعوبات.
باستخدام معايير الرقائق، تستطيع فرق القياس ضمان عمل أدوات الفحص بأقصى حساسية. وهذا يسمح بالكشف المبكر عن مصادر التلوث، وسرعة معالجة الأعطال عند حدوثها، وفي النهاية، زيادة الإنتاجية النهائية بشكل ملحوظ.
للحفاظ على القدرة التنافسية في عصر 2 نانومتر و3 نانومتر، يجب على مصنعي أشباه الموصلات التعامل مع تلوث الجسيمات باعتباره العقبة التقنية الرئيسية التي تواجههم.
يعتمد العائد الموثوق به كلياً على دقة أدوات القياس، والتي لا يمكن ضمانها إلا من خلال معايرة قابلة للتتبع وفقًا لمعايير المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST).
استخدام معايير رقائق السيليكون عالية الأداء يُمكّن هذا النظام مصانع أشباه الموصلات من تحديد العيوب والقضاء عليها قبل أن تؤثر على الأرباح النهائية.
في نهاية المطاف، يعد الاستثمار في التحكم الدقيق في التلوث هو الطريق الأكثر مباشرة لتحقيق أقصى قدر من الربحية في تصنيع السيليكون المتقدم.
ينشأ التلوث عادةً من ثلاثة مصادر: التآكل الميكانيكي لمعدات الإنتاج، والشوائب الكيميائية في غازات المعالجة، والمشغلين أنفسهم. حتى في البيئات فائقة النظافة، يمكن لرقائق الجلد أو الشعر المجهرية أن تتجاوز أنظمة الترشيح وتستقر على سطح الرقاقة.
تضمن إمكانية التتبع وفقًا لمعايير المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) قياس الجسيمات المترسبة على رقاقة المعايرة وفقًا لمعيار قانوني معترف به عالميًا. وتمنح سلسلة التوثيق هذه المهندسين اليقين بأن أدوات الفحص الخاصة بهم تقيس أحجام الجسيمات بدقة وفقًا لبروتوكولات الفيزياء الدولية.
تُعدّ كرات PSL (اللاتكس البوليستريني) معيارًا لاختبارات الحساسية العامة نظرًا لشكلها المنتظم. مع ذلك، تُفضّل كرات السيليكا في التقنيات المتقدمة لأنها تُحاكي معامل انكسار الملوثات في الواقع بشكل أفضل، كما أنها تتحمل طاقة ليزر أعلى أثناء الفحص دون أن تنصهر.
تُركّز تقنية الترسيب الموضعي الجسيمات في منطقة محددة وموضعية على الرقاقة بدلاً من توزيعها على كامل سطحها. وهذا يُمكّن المهندسين من تحديد حساسية مستشعرات أداة الفحص بدقة في بيئة مُحكمة، مما يضمن اكتشاف الجهاز للعيوب باستمرار من المركز إلى الحافة.
يعتمد تواتر المعايرة على حجم الإنتاج، لكن معظم مصانع أشباه الموصلات عالية الإنتاجية تُجري فحوصات المعايرة يوميًا أو مع بداية كل دفعة إنتاج جديدة. تمنع المعايرة المنتظمة انحراف الأدوات، حيث تتدهور دقة الآلة تدريجيًا بمرور الوقت، مما قد يؤدي إلى آلاف العيوب غير المكتشفة.
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.
