Apakah kaedah terbaik untuk menyimpan Piawaian Wafer Kalibrasi yang dihasilkan dengan saiz zarah kurang daripada 100 nm? Bilik bersih biasanya beroperasi pada 70F, kira-kira 21C, dan biasanya sekitar 40% kelembapan.
Apabila menggunakan Piawaian Wafer Kalibrasi untuk menentukur Sistem Pemeriksaan Wafer anda di makmal, saiz zarah yang didepositkan pada standard wafer di bawah 100 nm dipengaruhi secara negatif oleh kekasaran permukaan wafer silikon. Kekasaran permukaan dicipta oleh pengilat semulajadi wafer, serta pertumbuhan semula jadi lapisan oksida pada permukaan wafer dari semasa ke semasa. Tahap pengilat adalah elemen tetap dan tidak berubah; tetapi lapisan oksida sememangnya tumbuh pada permukaan wafer, dan ia menjejaskan sensitiviti pengesanan zarah oleh Sistem Pemeriksaan Wafer apabila mengimbas wafer untuk penentukuran saiz. Udara yang kita sedut mempunyai kira-kira 21% kandungan oksigen. Udara yang sama menyentuh permukaan silikon Piawaian Wafer Kalibrasi setiap kali ia digunakan untuk penentukuran. Wafer biasanya terletak di dalam poket udara yang sama apabila disertakan dalam pembawa wafer, yang diisi dengan kandungan udara/oksigen/kelembapan yang sama. Apabila oksigen dan kelembapan menyentuh permukaan bukan organik, seperti permukaan wafer silikon, oksigen dan kelembapan mula membentuk lapisan oksida yang terikat pada permukaan silikon. Lama kelamaan lapisan oksida menjadi semakin tebal dan tebal, dan akhirnya menyukarkan untuk mengesan zarah kecil apabila mengimbas wafer dengan Sistem Pemeriksaan Wafer, juga dirujuk sebagai alat SSIS. Jika piawai wafer dihasilkan dengan polistirena atau nanozarah silika 30 nm hingga 80 nm, piawaian wafer selalunya disimpan dalam persekitaran udara/oksigen. Pengoksidaan pada permukaan wafer silikon secara semula jadi akan membentuk lapisan oksida di atas seluruh permukaan wafer, dari semasa ke semasa. Secara beransur-ansur, zarah nano mungkin hilang dalam latar belakang hingar, atau menjadi lebih sukar untuk dikesan, kerana wafer diimbas oleh Sistem Pemeriksaan Wafer biasa. Apakah yang menyebabkan penurunan sensitiviti isyarat zarah oleh sistem pengesanan optik Sistem Pemeriksaan Wafer?
Apabila pancaran laser mengimbas permukaan wafer, pengesan optik mengesan dua isyarat, isyarat elektrik DC dan isyarat elektrik AC. Apabila laser mengimbas permukaan silikon, amplitud isyarat DC mewakili kekasaran permukaan dan pengilat wafer silikon. Amplitud isyarat AC mewakili diameter saiz setiap zarah yang dikesan pada permukaan wafer silikon. Zarah 40 nm yang dikesan oleh laser akan mempunyai isyarat amplitud AC yang sangat kecil, manakala zarah 1 um akan mempunyai isyarat amplitud AC yang lebih tinggi, seperti yang dikesan oleh litar pengesanan optik. Apabila mengimbas Piawaian Wafer Kalibrasi, isyarat DC meningkat dan berkurangan dalam mili volt mengikut tahap kekasaran permukaan yang dikesan semasa laser mengimbas ke depan dan ke belakang merentasi wafer atau di sekeliling wafer, bergantung pada teknologi khusus setiap jenis wafer alat pemeriksaan. Jika kekasaran permukaan adalah tinggi, tahap isyarat DC meningkat, dan sebaliknya. Isyarat DC, seperti yang dikesan oleh laser optik pada setiap saat, membentuk sempadan hingar disebabkan oleh penyerakan laser dari permukaan silikon. Bertambah dan berkurang, biasanya diukur dalam mili volt oleh pengesan optik dan dipaparkan sebagai garis asas taburan zarah, yang digambarkan pada skrin paparan Sistem Pemeriksaan Wafer. Pengilat fizikal permukaan adalah nilai yang tetap, dan apabila teknologi telah bertambah baik, wafer 300mm cenderung mempunyai pengilat yang lebih baik daripada wafer 150mm yang lebih lama. Oleh itu, wafer 300mm akan membolehkan zarah yang lebih kecil didepositkan pada permukaan kerana pengilat permukaan adalah lebih baik dengan tahap isyarat DC yang lebih rendah yang sepadan, seperti yang dikesan oleh pengesan Optik semasa imbasan wafer.
Lapisan oksida mula terbentuk pada semua permukaan silikon yang menghadapi persekitaran udara/oksigen/kelembapan, tidak kira seberapa baik digilap. Ia terus berkembang dari semasa ke semasa. Apabila lapisan oksida tumbuh dalam tempoh 1 atau 2 tahun, isyarat laser DC yang dikesan pada permukaan wafer akan meningkat dalam amplitud isyarat DC dari semasa ke semasa disebabkan oleh peningkatan dalam kekasaran permukaan yang dikesan oleh laser. Oleh kerana zarah 30nm atau 60nm mempunyai isyarat amplitud AC yang sangat rendah; isyarat AC zarah, seperti yang dikesan oleh pengumpul Optik, akan dipintas oleh tahap isyarat hingar DC yang dihasilkan oleh laser semasa ia mengimbas permukaan wafer. Zarah dimendapkan pada permukaan, tetapi jika permukaan silikon yang diimbas menyerakkan amplitud bunyi isyarat DC yang tinggi semasa imbasan laser, mewakili permukaan kasar; bunyi isyarat DC dengan mudah boleh menyembunyikan zarah kecil yang dimendapkan pada permukaan wafer. Zarah-zarah itu ada, tetapi lapisan oksida yang sentiasa berkembang pada permukaan wafer menghasilkan bunyi isyarat DC yang semakin meningkat, yang menyembunyikan isyarat AC zarah 30 nm, dan boleh meningkat cukup dari semasa ke semasa untuk menyembunyikan 40 nm, kemudian 50 zarah nm, dsb. Setiap penggunaan Piawaian Wafer Kalibrasi menambah zarah yang tidak diingini pada permukaan Piawaian Wafer Kalibrasi, dan pertumbuhan oksida terus meningkat dalam ketebalan pada permukaan, dan selepas beberapa tahun, piawai wafer mesti diganti kerana kecacatan permukaan yang disebabkan semasa pengendalian biasa, serta pertumbuhan oksida pada permukaan wafer.
Atas sebab ini, adalah idea yang baik untuk menyimpan sebarang Piawaian Wafer Kalibrasi yang dihasilkan dengan saiz zarah yang didepositkan di bawah 125nm dalam Kabinet Penyimpanan Nitrogen. Ini membantu mengurangkan pertumbuhan oksida pada permukaan wafer semasa penyimpanan standard wafer dan membantu meningkatkan hayat Piawaian Wafer Kalibrasi dengan zarah yang dimendapkan di bawah 100 nm pada permukaan standard wafer. Zarah yang dimendapkan lebih besar daripada 100nm pada piawai wafer biasanya tidak akan terjejas oleh pertumbuhan oksida permukaan; dan penentukuran Sistem Pemeriksaan Wafer, SSIS, biasanya tidak akan terjejas menggunakan saiz zarah yang lebih besar daripada 100 nm.
John Turner, Applied Physics Permohonan, 1 November 2023
