Μόλυνση επιφάνειας γκοφρέτας και μέθοδος ανίχνευσης

Η καθαριότητα τουεπιφάνεια γκοφρέταςθα επηρεάσει σε μεγάλο βαθμό το ποσοστό πιστοποίησης των επόμενων διεργασιών και προϊόντων ημιαγωγών. Έως και το 50% όλων των απωλειών απόδοσης προκαλούνται απόεπιφάνεια γκοφρέταςμόλυνση.

Τα αντικείμενα που μπορούν να προκαλέσουν ανεξέλεγκτες αλλαγές στην ηλεκτρική απόδοση της συσκευής ή στη διαδικασία κατασκευής της συσκευής αναφέρονται συλλογικά ως μολυσματικοί παράγοντες. Οι προσμείξεις μπορεί να προέρχονται από την ίδια την γκοφρέτα, το καθαρό δωμάτιο, τα εργαλεία επεξεργασίας, τα χημικά επεξεργασίας ή το νερό.ΟστιαΗ μόλυνση μπορεί γενικά να ανιχνευθεί με οπτική παρατήρηση, επιθεώρηση διαδικασίας ή χρήση σύνθετου αναλυτικού εξοπλισμού στην τελική δοκιμή της συσκευής.

▲Μολυσματικά στοιχεία στην επιφάνεια των πλακών πυριτίου | Δίκτυο πηγής εικόνας

Τα αποτελέσματα της ανάλυσης μόλυνσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αντικατοπτρίζουν τον βαθμό και το είδος της μόλυνσης που αντιμετωπίζει ηόστιασε ένα συγκεκριμένο βήμα διαδικασίας, ένα συγκεκριμένο μηχάνημα ή τη συνολική διαδικασία. Σύμφωνα με την ταξινόμηση των μεθόδων ανίχνευσης,επιφάνεια γκοφρέταςΗ μόλυνση μπορεί να χωριστεί στους ακόλουθους τύπους.

Μόλυνση μετάλλων

Η μόλυνση που προκαλείται από μέταλλα μπορεί να προκαλέσει ελαττώματα της συσκευής ημιαγωγών διαφορετικού βαθμού.
Τα μέταλλα αλκαλίων ή τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών (Li, Na, K, Ca, Mg, Ba, κ.λπ.) μπορούν να προκαλέσουν ρεύμα διαρροής στη δομή pn, το οποίο με τη σειρά του οδηγεί στην τάση διάσπασης του οξειδίου. Η ρύπανση μετάλλων μετάβασης και βαρέων μετάλλων (Fe, Cr, Ni, Cu, Au, Mn, Pb, κ.λπ.) μπορεί να μειώσει τον κύκλο ζωής του φορέα, να μειώσει τη διάρκεια ζωής του εξαρτήματος ή να αυξήσει το σκοτεινό ρεύμα όταν το εξάρτημα λειτουργεί.

Συνήθεις μέθοδοι για την ανίχνευση μόλυνσης μετάλλων είναι ο φθορισμός ακτίνων Χ ολικής ανάκλασης, η φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης και η φασματομετρία μάζας επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος (ICP-MS).

▲ Μόλυνση επιφάνειας γκοφρέτας | ResearchGate

Η μόλυνση από μέταλλο μπορεί να προέρχεται από αντιδραστήρια που χρησιμοποιούνται στον καθαρισμό, τη χάραξη, τη λιθογραφία, την εναπόθεση κ.λπ., ή από τα μηχανήματα που χρησιμοποιούνται στη διαδικασία, όπως φούρνους, αντιδραστήρες, εμφύτευση ιόντων κ.λπ., ή μπορεί να προκληθεί από απρόσεκτο χειρισμό πλακιδίων.

Μόλυνση σωματιδίων

Οι πραγματικές εναποθέσεις υλικού παρατηρούνται συνήθως με την ανίχνευση φωτός που διαχέεται από επιφανειακά ελαττώματα. Επομένως, η πιο ακριβής επιστημονική ονομασία για τη μόλυνση από σωματίδια είναι ελάττωμα σημείου φωτός. Η μόλυνση από σωματίδια μπορεί να προκαλέσει φαινόμενα αποκλεισμού ή κάλυψης στις διεργασίες χάραξης και λιθογραφίας.

Κατά την ανάπτυξη ή την εναπόθεση του φιλμ, δημιουργούνται οπές και μικροκενά, και εάν τα σωματίδια είναι μεγάλα και αγώγιμα, μπορούν ακόμη και να προκαλέσουν βραχυκύκλωμα.

▲ Σχηματισμός σωματιδιακής μόλυνσης | Δίκτυο πηγής εικόνας

Η μόλυνση από μικροσκοπικά σωματίδια μπορεί να προκαλέσει σκιές στην επιφάνεια, όπως κατά τη φωτολιθογραφία. Εάν βρίσκονται μεγάλα σωματίδια μεταξύ της φωτομάσκας και του φωτοανθεκτικού στρώματος, μπορούν να μειώσουν την ανάλυση της έκθεσης σε επαφή.

Επιπλέον, μπορούν να μπλοκάρουν τα επιταχυνόμενα ιόντα κατά την εμφύτευση ιόντων ή την ξηρή χάραξη. Τα σωματίδια μπορεί επίσης να περικλείονται από το φιλμ, έτσι ώστε να υπάρχουν εξογκώματα και εξογκώματα. Τα επόμενα στρώματα που εναποτίθενται ενδέχεται να ραγίσουν ή να αντισταθούν στη συσσώρευση σε αυτές τις θέσεις, προκαλώντας προβλήματα κατά την έκθεση.

Οργανική μόλυνση

Οι ρύποι που περιέχουν άνθρακα, καθώς και οι δομές σύνδεσης που σχετίζονται με το C, ονομάζονται οργανική μόλυνση. Οι οργανικοί ρύποι μπορεί να προκαλέσουν απροσδόκητες υδρόφοβες ιδιότητες στοεπιφάνεια γκοφρέτας, αυξάνουν την τραχύτητα της επιφάνειας, δημιουργούν μια θολή επιφάνεια, διακόπτουν την ανάπτυξη της επιταξιακής στιβάδας και επηρεάζουν το καθαριστικό αποτέλεσμα της μόλυνσης από μέταλλο εάν δεν αφαιρεθούν πρώτα οι ρύποι.

Τέτοια επιφανειακή μόλυνση γενικά ανιχνεύεται με όργανα όπως MS θερμικής εκρόφησης, φασματοσκοπία φωτοηλεκτρονίων ακτίνων Χ και φασματοσκοπία ηλεκτρονίων Auger.

▲Δίκτυο πηγής εικόνας

Αέρια μόλυνση και μόλυνση νερού

Τα μόρια της ατμόσφαιρας και η μόλυνση του νερού με μοριακό μέγεθος συνήθως δεν αφαιρούνται από τα συνηθισμένα φίλτρα αέρα υψηλής απόδοσης σωματιδίων (HEPA) ή τα εξαιρετικά χαμηλής διείσδυσης φίλτρα αέρα (ULPA). Τέτοια μόλυνση συνήθως παρακολουθείται με φασματομετρία μάζας ιόντων και τριχοειδική ηλεκτροφόρηση.

Ορισμένοι ρύποι μπορεί να ανήκουν σε πολλές κατηγορίες, για παράδειγμα, τα σωματίδια μπορεί να αποτελούνται από οργανικά ή μεταλλικά υλικά ή και τα δύο, επομένως αυτός ο τύπος μόλυνσης μπορεί επίσης να ταξινομηθεί ως άλλοι τύποι.

 

▲ Αέριες μοριακές προσμείξεις | IONICON

Επιπλέον, η μόλυνση του πλακιδίου μπορεί επίσης να ταξινομηθεί ως μοριακή μόλυνση, μόλυνση σωματιδίων και μόλυνση από συντρίμμια που προέρχονται από διεργασίες ανάλογα με το μέγεθος της πηγής μόλυνσης. Όσο μικρότερο είναι το μέγεθος του σωματιδίου μόλυνσης, τόσο πιο δύσκολο είναι να αφαιρεθεί. Στη σημερινή κατασκευή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, οι διαδικασίες καθαρισμού γκοφρέτας αντιπροσωπεύουν το 30% - 40% της συνολικής διαδικασίας παραγωγής.

 

▲Μολυσματικά στοιχεία στην επιφάνεια των πλακών πυριτίου | Δίκτυο πηγής εικόνας