Mikä on paras tapa säilyttää alle 100 nm:n hiukkaskoolla tuotettuja kalibrointikiekkostandardeja? Puhdashuoneet toimivat normaalisti lämpötilassa 70 F, noin 21 C ja tyypillisesti noin 40 % kosteudessa.
Käytettäessä kalibrointikiekkostandardia kiekkojen tarkastusjärjestelmien kalibroimiseen laboratoriossa, piikiekon pinnan karheus vaikuttaa negatiivisesti kiekkostandardiin alle 100 nm:n hiukkaskokoon. Pinnan karheus syntyy kiekon luonnollisesta kiillotuksesta sekä oksidikerroksen luonnollisesta kasvusta kiekon pinnalle ajan myötä. Kiillotustaso on kiinteä elementti, eikä se muutu; mutta oksidikerros kasvaa luonnostaan kiekon pinnalla, ja se vaikuttaa kiekkojen tarkastusjärjestelmän suorittamaan hiukkasten havaitsemisherkkyyteen skannattaessa kiekkoa koon kalibrointia varten. Hengittämämme ilman happipitoisuus on noin 21 %. Sama ilma koskettaa Calibration Wafer Standardin piipintaa joka kerta, kun sitä käytetään kalibrointiin. Kiekko on normaalisti samassa ilmataskussa, kun se on suljettuna kiekkotelineeseen, joka on täytetty samalla ilma/happi/kosteuspitoisuudella. Kun happi ja kosteus koskettavat epäorgaanista pintaa, kuten piikiekon pintaa, happi ja kosteus alkavat muodostaa piipintaan sitoutuneen oksidikerroksen. Ajan myötä oksidikerros paksunee ja paksunee ja vaikeuttaa lopulta pienten hiukkasten havaitsemista skannattaessa kiekkoa kiekkotarkastusjärjestelmällä, jota kutsutaan myös SSIS-työkaluksi. Jos kiekkostandardi valmistetaan 30 nm - 80 nm polystyreeni- tai piidioksidinanohiukkasista, kiekkostandardi varastoidaan usein ilma/happiympäristössä. Piikiekon pinnalla tapahtuva hapettuminen muodostaisi luonnollisesti oksidikerroksen koko kiekon pinnalle ajan myötä. Vähitellen nanohiukkaset voivat kadota kohinataustalle tai tulla paljon vaikeammin havaittaviksi, koska kiekko skannataan tyypillisellä kiekkojen tarkastusjärjestelmällä. Mikä aiheuttaa tämän kiekkojen tarkastusjärjestelmän optisen tunnistusjärjestelmän aiheuttaman hiukkassignaalin herkkyyden pienenemisen?
Kun lasersäde skannaa kiekon pintaa, optinen ilmaisin havaitsee kaksi signaalia, DC-sähkösignaalin ja AC-sähkösignaalin. Kun laser skannaa piin pintaa, DC-signaalin amplitudi edustaa piikiekon pinnan karheutta ja kiillotusta. AC-signaalien amplitudi edustaa kunkin piikiekon pinnalla havaitun hiukkasen kokohalkaisijaa. Laserin havaitsemalla 40 nm:n hiukkasella olisi hyvin pieni AC-amplitudisignaali, kun taas 1 um:n hiukkasella olisi korkeampi AC-amplitudisignaali, kuten optinen tunnistuspiiri havaitsee. Kalibrointikiekkostandardia skannattaessa DC-signaali kasvaa ja pienenee millivolteina sen pinnan karheuden tason mukaan, joka havaitaan laserin skannattaessa edestakaisin kiekon poikki tai kiekon ympärillä kunkin kiekkotyypin erityistekniikasta riippuen. tarkastustyökalu. Jos pinnan karheus on suuri, DC-signaalin taso kasvaa ja päinvastoin. DC-signaali, sellaisena kuin optinen laser havaitsee kunkin ajanhetken aikana, muodostaa kohinarajan piipinnalta tulevan lasersironnan vuoksi. Kasvava ja laskeva, tyypillisesti optisen ilmaisimen mittaama millivolteina ja näytetään hiukkasjakauman perusviivana, joka kuvataan kiekkojen tarkastusjärjestelmän näyttöruudulla. Pinnan fyysinen kiillotus on vakioarvo, ja tekniikan kehittyessä 300 mm:n kiekoilla on yleensä paljon parempi kiillotus kuin vanhemmilla 150 mm:n kiekoilla. Siten 300 mm:n kiekko mahdollistaisi pienempien hiukkasten kerrostumisen pinnalle, koska pinnan kiillotus on paljon parempi vastaavalla alhaisemmalla tasavirtasignaalilla, kuten optinen ilmaisin havaitsee kiekon skannauksen aikana.
Oksidikerros alkaa muodostua kaikille piipinnoille, jotka kohtaavat ilma/happi/kosteusympäristön, riippumatta siitä, kuinka hyvin kiillotettu. Se jatkaa kasvuaan ajan myötä. Kun oksidikerros kasvaa 1 tai 2 vuoden aikana, kiekon pinnalla havaittu DC-lasersignaali lisäisi DC-signaalin amplitudia ajan myötä laserin havaitseman pinnan karheuden lisääntymisen vuoksi. Koska 30 nm tai 60 nm hiukkasella on erittäin alhainen AC-amplitudisignaali; hiukkasen AC-signaali, jonka optinen keräilijä havaitsee, ohittaa laserin tuottaman tasavirtakohinasignaalin, kun se skannaa kiekon pintaa. Hiukkaset kerrostuvat pinnalle, mutta jos skannattu piipinta sirottaa laserskannauksen aikana suuren tasavirtasignaalin kohinaamplitudin, mikä edustaa karkeaa pintaa; DC-signaalin kohina voi helposti piilottaa kiekon pinnalle kertyneet pienet hiukkaset. Hiukkaset ovat siellä, mutta jatkuvasti kasvava oksidikerros kiekon pinnalla tuottaa jatkuvasti kasvavaa tasavirtasignaalin kohinaa, joka piilottaa 30 nm:n hiukkasten AC-signaalin ja voi kasvaa tarpeeksi ajan myötä piilottaakseen 40 nm, sitten 50 nm. nm hiukkasia jne. Kalibrointikiekkostandardin jokainen käyttö lisää ei-toivottuja hiukkasia kalibrointikiekkostandardin pintaan ja oksidin kasvu jatkaa paksuuden kasvua pinnalla, ja usean vuoden kuluttua kiekkostandardi on vaihdettava. normaalissa käsittelyssä syntyneet pintavirheet sekä kiekkojen pinnan oksidoituminen.
Tästä syystä on hyvä idea säilyttää kaikki kalibrointikiekkostandardit, jotka on valmistettu alle 125 nm:n hiukkaskoolla, typen säilytyskaappiin. Tämä auttaa vähentämään oksidin kasvua kiekon pinnalla kiekon standardisäilytyksen aikana ja auttaa pidentämään kalibrointikiekkostandardin käyttöikää hiukkasilla, jotka kerrostuvat alle 100 nm:n kiekon standardipinnalle. Hiukkasiin, jotka on kerrostettu yli 100 nm:n kiekkostandardille, ei normaalisti vaikuta pintaoksidin kasvu; ja kiekkojen tarkastusjärjestelmän, SSIS, kalibrointiin ei normaalisti vaikuttaisi käytettäessä yli 100 nm:n hiukkaskokoja.
John Turner, Applied Physics Hakemukset 1
