مع انتقال تصنيع أشباه الموصلات إلى ما بعد عقدة 3 نانومتر ودخول عصر أنجستروم، فقد اختفى هامش الخطأ في التحكم في التلوث بشكل فعال.
على هذه المقاييس، يمكن أن تؤدي جسيمة واحدة أصغر من 20 نانومتر إلى عيب قاتل كارثي على رقاقة السيليكون.
للحفاظ على معدلات إنتاج عالية، يجب معايرة أدوات القياس بدقة مطلقة.
وهنا تصبح كريات PSL (اللاتكس البوليسترين) ذات الحجم الأقل من 20 نانومتر هي المعيار الصناعي للدقة والتكرارية.
على مدى عقود، كانت الصناعة تقيس عقد المعالجة بالنانومتر (دولار نانومترومع ذلك، مع ظهور عمليات 2 نانومتر و18 أنجستروم (1.8 نانومتر)، تحول التركيز إلى أنجستروم ($Å$) حجم (1 نانومتر = 10 أنغستروم).
في بيئة التصنيع فائقة الدقة هذه، جسيمات المعايرة التقليدية غالباً ما تكون كبيرة جداً بحيث لا يمكن التحقق من حساسية أنظمة المسح السطحي بالليزر الحديثة وأجهزة تحليل الحركة التفاضلية (DMA).
توفر كرات PSL ذات حجم أقل من 20 نانومتر دقة شبه جزيئية مطلوب لضمان قدرة معدات الفحص على التمييز بين العيوب الفعلية والضوضاء الخلفية.
لا تتجاوز دقة المعايرة جودة المادة المرجعية المستخدمة. وتُفضّل الكرات النانوية ذات الحجم الأقل من 20 نانومتر في القياسات الدقيقة لعدة أسباب تقنية.
يتم تصنيع هذه الكرات باستخدام توزيع حجمي ضيق للغاية (أحادي التشتت)، مما يضمن أن كل جسيم في المحلول متطابق تقريبًا في القطر.
الكمال شكل كروي يسمح ذلك بأنماط تشتت الضوء المتوقعة (نظرية مي)، وهو أمر بالغ الأهمية لمعايرة عدادات الجسيمات البصرية.
جودة عالية كرات PSL تتم معايرتها وفقًا للمواد المرجعية للمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، مما يوفر سلسلة متصلة من الوثائق للامتثال لمعيار ISO 14644.
تُطرح عملية المعايرة على مستوى أقل من 20 نانومتر تحديات فريدة قائمة على الفيزياء. عند هذه الأحجام، تتصرف الجسيمات بشكل مختلف بسبب زيادة الحركة البراونية والطاقة السطحية.
يوضح الجدول التالي نطاقات التطبيق النموذجية لأحجام جسيمات المعايرة المختلفة في مجال أشباه الموصلات الحالي.
| نطاق حجم الجسيمات | التطبيق الأساسي | التركيز على أدوات القياس |
|---|---|---|
| شنومكنم، شنومشنم | فحص العقدة القديمة | عدادات الجسيمات البصرية القياسية |
| شنومكنم، شنومشنم | التحكم في عمليات التصنيع بتقنيتي 5 نانومتر و7 نانومتر | LSPS عالي الحساسية |
| أقل من 20 نانومتر (10 نانومتر، 19 نانومتر) | أبحاث عصر 2 نانومتر / أنغستروم | المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) / التحليل الديناميكي الميكانيكي (DMA) |
| أقل من 10 نانومتر | دراسة التلوث الجزيئي | أجهزة قياس الطيف المتقدمة للهباء الجوي |
لتحقيق المرتبة الأولى في إنتاجية المصانع، يجب عليها استخدام هذه الكرات لإنشاء منحنيات المعايرة. وذلك عن طريق إيداع كرات PSL ذات أبعاد أقل من 20 نانومتر من خلال وضع طبقة رقيقة من السيليكون بنمط محدد (الترسيب النقطي)، يمكن للفنيين رسم خريطة استجابة أشعة الليزر المستخدمة في الفحص عبر سطح الرقاقة بالكامل.
تضمن هذه العملية أنه عندما يقوم النظام بمسح رقاقة إنتاج، فإنه يستطيع تحديد الملوثات بدقة على أنها 15 نانومتر مقابل عدم انتظام السطح الذي يبلغ 10 نانومتر.
إن الانتقال إلى التصنيع على مستوى الأنجستروم ليس مجرد انخفاض في الحجم؛ بل هو تغيير جوهري في كيفية إدراكنا للمادة وقياسها.
تعتبر كرات PSL ذات الأبعاد الأقل من 20 نانومتر الأدوات الأساسية التي تسمح بحدوث هذا الانتقال بأمان وربحية.
من خلال توفير نقطة مرجعية موثوقة وقابلة للتتبع وفقًا لمعايير المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، تضمن هذه الجسيمات أن تكون أدوات القياس الحالية جاهزة لرقائق الغد.
مع انخفاض أبعاد رقائق السيليكون إلى 2 نانومتر وما دون، حتى أصغر الجسيمات قادرة على إحداث تماس كهربائي. تسمح كريات PSL التي يقل حجمها عن 20 نانومتر لأدوات القياس باكتشاف هذه العيوب المجهرية الخطيرة التي قد تغفل عنها الجسيمات الأكبر حجماً أثناء عملية الفحص.
تتميز كرات البوليسترين اللاتكس (PSL) بأنها كروية تمامًا ومتجانسة الحجم. يسمح هذا التجانس لأشعة الليزر في أنظمة الفحص بعكس الضوء بشكل متوقع، مما يسهل على المهندسين وضع معايير دقيقة لحساسية المعدات وأدائها.
يتطلب الانتقال من النانومترات إلى الأنجستروم زيادة كبيرة في الدقة. وتعمل الكرات التي يقل حجمها عن 20 نانومتر كنقطة مرجعية حيوية، حيث توفر البيانات عالية الدقة اللازمة للتحقق من أداء أنظمة المسح الضوئي وأدوات الطباعة الحجرية من الجيل التالي.
تضمن إمكانية التتبع وفقًا لمعايير المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) التحقق من حجم كرات PSL وفقًا للمعايير الدولية المعترف بها. وتُعد هذه الوثائق ضرورية للحفاظ على الامتثال لمعيار ISO 14644 وضمان مراقبة جودة متسقة في مختلف مرافق تصنيع أشباه الموصلات.
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.
