Сертификация подсчёта частиц
Комплексная инспекция и сертификация подсчёта частиц — лазерное сканирование до 0,09 мкм, полные карты дефектов, анализ распределения размеров, отчётность SEMI M52/M53 в чистой комнате ISO Class 1.
Обзор
Загрязнение частицами на поверхности пластин, возможно, является самой большой причиной потери выхода в полупроводниковом производстве. Одна частица размером ≥ 50% от минимального размера элемента может вызвать критический дефект — замыкание соседних линий, блокировку травления или образование пустоты в осаждённой плёнке. По мере уменьшения размеров устройств ниже 10 нм критический размер частицы, составляющей «убийственный дефект», пропорционально уменьшился и теперь составляет значительно менее 0,1 мкм для передовых логических и запоминающих устройств.
Услуга сертификации подсчёта частиц GINECHIP обеспечивает инспекцию и сертификацию на базе KLA-Tencor Surfscan уровней частиц на голых и покрытых плёнкой пластинах. С чувствительностью до 0,09 мкм PSL-эквивалента, полным картированием дефектов, анализом распределения частиц по размерам и всесторонней статистической отчётностью — наша сертификация даёт вам количественные данные о качестве поверхности, необходимые для квалификации входящих материалов, проверки эффективности очистки и мониторинга тенденций загрязнения на протяжении всего жизненного цикла пластин.
Услуги инспекции частиц
Лазерное сканирование поверхности (SP2/SP3/SP5)
Системы контроля непланаризованных пластин серии KLA-Tencor Surfscan SP обеспечивают отраслевой стандарт обнаружения частиц и дефектов на голых и покрытых пленкой пластинах. SP5 (текущее поколение) достигает чувствительности до 0,09 мкм в эквиваленте полистиролового латекса (PSL) на голом кремнии с полным сканированием пластины менее чем за 60 секунд на 300-мм пластину. Более ранние модели SP2 и SP3 обеспечивают чувствительность 0,16 мкм и 0,12 мкм соответственно. Принцип темнопольного лазерного рассеяния обнаруживает частицы по их сигнатуре рассеянного света, одновременно отличая их от шероховатости поверхности (дымки) и подповерхностных дефектов.
Анализ распределения частиц по размерам
Помимо общего количества частиц, анализ распределения частиц по размерам (PSD) дает критическое понимание источников загрязнения и чистоты процесса. Пластина с 50 добавленными частицами размером 0,2 мкм может быть приемлемой, тогда как 5 добавленных частиц размером 2,0 мкм — нет. PSD разделяет эти случаи. Наш PSD-анализ сообщает количество частиц, сгруппированных по размеру: 0,2–0,5 мкм, 0,5–1,0 мкм, 1,0–2,0 мкм, 2,0–5,0 мкм и > 5,0 мкм, с гистограммами для каждой пластины и партии.
Полные карты дефектов пластины
Каждое событие обнаружения частицы записывается с ее координатами x,y, что позволяет создавать полные карты дефектов пластины, показывающие пространственное распределение частиц по поверхности пластины. Эти карты необходимы для идентификации источника загрязнения: радиальный рисунок указывает на загрязнение от центрифуги или спиннера; случайное распределение — на загрязнение из воздуха или от кассет; частицы, сконцентрированные у края, указывают на сколы края или повреждения при обращении; локализованные скопления могут указывать на точечный источник загрязнения от конкретного технологического этапа.
Измерение дымки (Haze)
Дымка (Haze) — это нелокализованный фоновый сигнал рассеяния, измеряемый лазерным сканером поверхности, представляющий собой субразмерную шероховатость поверхности, очень мелкие частицы ниже порога обнаружения или тонкие слои поверхностного загрязнения. Повышенная дымка указывает на плохое качество поверхности — от неполной очистки после CMP, остатков суспензии, химических остатков или микроскопической точечной коррозии — даже если отдельные подсчеты частиц кажутся приемлемыми. Дымка измеряется в частях на миллион (ppm) от интенсивности падающего лазера и отслеживается в тренде вместе с подсчетом частиц для комплексного мониторинга качества поверхности.
Анализ дельты до и после процесса
Наиболее действенным показателем качества является не абсолютное количество частиц, а добавленные частицы (adders) — разница между количеством частиц после и до процесса. Предпроцессное базовое сканирование устанавливает начальное количество частиц. После вашего процесса (или нашей услуги очистки/полировки) второе сканирование определяет количество добавленных частиц. Дельта (adders) напрямую измеряет чистоту процесса. Для наших внутренних процессов стандартными критериями приемки являются ≤ 10 adders при 0,2 мкм и ≤ 5 adders при 0,5 мкм для всей последовательности процесса.
Технологический процесс — Сертификация подсчёта частиц
Входной контроль и кондиционирование
Приём пластины в среде чистой комнаты класса 1. Визуальный контроль на наличие грубых загрязнений, повреждений при обращении или видимых дефектов. Проверка ID с помощью лазерной разметки. Регистрация в LIMS с уникальными идентификаторами партии и пластин, чтобы обеспечить полную трассируемость измерений. Перемещение «кассета–кассета» — без ручного контакта с пластиной.
Предварительное сканирование (базовая линия)
Первичное лазерное сканирование поверхности формирует базовый уровень входящих частиц. Выполняется полное сканирование пластины с заданным порогом чувствительности (0.09–0.16μm в зависимости от модели SP и типа поверхности пластины). Записываются количество частиц, распределение по размерам и карта дефектов. Это сканирование служит эталоном для расчёта adders, если далее выполняются очистка/полировка.
Классификация дефектов
Автоматическая классификация дефектов (ADC) отделяет частицы от других типов дефектов: царапины (линейные признаки), линии скольжения (кристаллографические дефекты), ямки (пустоты на поверхности) и дефекты упаковки (кристаллические дефекты). Классификация основана на интенсивности рассеянного света, поляризации и пространственных характеристиках. Ручная проверка классифицированных изображений при неоднозначных дефектах.
Анализ дымки (Haze)
Количественная оценка дымки (haze) по поверхности пластины. Рассчитываются среднее значение дымки и однородность дымки (стандартное отклонение как % от среднего). Генерируется карта дымки. Проводится корреляционный анализ между дымкой и количеством частиц для выявления возможных первопричин (например, высокая дымка при низком числе частиц указывает скорее на остатки после CMP, а не на загрязнение частицами).
Статистическая компиляция
Свод всех данных о частицах в статистические отчёты по каждой пластине и по каждой партии. Расчёт particle adders (где применимо — по сравнению post-pre сканов). Выполнение SPC-тренд-анализа относительно исторических данных для источника пластины. Запуск плана действий при выходе за контрольные пределы для партий, превышающих лимиты (как правило, среднее + 3σ).
Отчёт и сертификация
Формирование сертификата подсчёта частиц, включая: ID пластины, параметры сканирования (прибор, чувствительность, площадь скана), общее число частиц для каждого размерного бина, particle adders (если применимо), карты дефектов, данные по дымке и итоговое решение годен/не годен относительно требований заказчика. Пластины вакуумно запечатываются в кассеты, совместимые с чистыми помещениями класса 1, с пакетами осушителя.
Технические требования — Система контроля
| Параметр | Целевая спецификация | Метод измерения |
|---|---|---|
| Минимально обнаруживаемая частица | ≥ 0,09 мкм PSL (SP5) | Стандартная пластина с осаждением PSL |
| Точность подсчета частиц | ± 10% (k=2) для ≥ 0,2 мкм | Прослеживаемые NIST стандарты осаждения PSL |
| Охват сканирования | Вся пластина за вычетом краевого исключения | Исключение края: 3 мм по умолчанию, настраивается |
| Частота ложных срабатываний | < 1 ложного срабатывания за сканирование | Чистая эталонная пластина, 10 сканирований |
| Диапазон измерения дымки | 0,05–500 ppm | Калиброванные стандарты дымки |
| Точность координат | ± 50 мкм по X и Y | Калибровка столика лазерным интерферометром |
| Производительность (300 мм) | ≤ 60 секунд на пластину (SP5) | Измерение времени цикла |
| Класс чистого помещения | ISO Class 1 (ISO 14644-1) | Непрерывный мониторинг частиц |
Все спецификации основаны на производительности системы KLA-Tencor SP5 на пластинах голого кремния (100). Спецификации для других поверхностей (оксид, нитрид, металлические пленки, SOI) могут отличаться из-за повышенного фонового рассеяния. Свяжитесь с нами для получения информации о возможностях для конкретных пленок. Калибровка системы проверяется ежедневно с использованием прослеживаемых NIST стандартов осаждения PSL.
Темнопольное лазерное сканирование — как это работает
Система KLA-Tencor Surfscan работает на принципе темнопольного лазерного рассеяния. Сфокусированный лазерный луч (обычно 488 нм аргон-ионный или 355 нм УФ, в зависимости от модели) сканируется по поверхности пластины по спирали (r-θ сканирование). Когда лазерное пятно встречает частицу, частица рассеивает свет во всех направлениях. Детекторы, расположенные под косыми углами (вне пути зеркального отражения — отсюда «тёмное поле»), собирают этот рассеянный свет. Интенсивность рассеяния коррелирует с размером частиц (более крупные частицы рассеивают больше света). Сложные алгоритмы обработки сигналов отличают истинное рассеяние частиц от фонового шума, вызванного шероховатостью поверхности (дымка), зернистостью плёнки и подповерхностными дефектами. Система записывает координаты x,y и интенсивность рассеянного света для каждого обнаруженного события, что позволяет генерировать карты пластин и гистограммы распределения по размерам.
Классификация дефектов — за пределами подсчёта частиц
Не всё, что рассеивает свет, является частицей. Система Surfscan включает возможности автоматической классификации дефектов (ADC), которые различают типы дефектов по их сигнатурам рассеяния:
Частицы
Дискретные события рассеяния с чётко выраженными, приблизительно гауссовыми профилями интенсивности. Частицы могут быть сферическими (атмосферная пыль, сухой остаток суспензии), неправильной формы (кремниевые осколки от сколов края) или агрегированными. Частицы обычно являются основной целью сертификации. Количество частиц после очистки ниже 10 adders при 0,2 мкм считается отличным для большинства применений; менее 5 adders достижимо при оптимизированных протоколах очистки.
Царапины и прочие дефекты
Царапины проявляются как линейные элементы с протяжёнными профилями рассеяния — распознаются ADC по их вытянутой пространственной сигнатуре. Кристаллические дефекты (линии скольжения, дефекты упаковки) создают характерные линейные узоры, ориентированные по кристаллографическим направлениям, и отличаются от царапин своей прямой, кристаллографически ориентированной геометрией. Ямки (поверхностные пустоты) проявляются как события рассеяния с отрицательным контрастом. Остатки/пятна вызывают диффузное рассеяние с низкой пиковой интенсивностью. Все типы дефектов регистрируются вместе с данными о частицах для полной оценки качества поверхности.
Распределение частиц по размерам и SPC-трендинг
Распределение частиц по размерам (PSD) даёт значительно большую диагностическую ценность, чем одно число общего количества частиц. Рассмотрим две пластины, каждая с 50 добавленными частицами при 0,2 мкм. Пластина A показывает 48 частиц в диапазоне 0,2–0,5 мкм и 2 частицы в диапазоне 0,5–1,0 мкм. Пластина B показывает 35 частиц в диапазоне 0,2–0,5 мкм, 12 в диапазоне 0,5–1,0 мкм и 3 в диапазоне > 1,0 мкм. Пластина B представляет более серьёзную проблему загрязнения, поскольку более крупные частицы имеют пропорционально больший «коэффициент брака» для дефектов устройств. Анализ PSD позволяет инженерам-технологам устанавливать лимиты по размерным диапазонам (например, ≤ 50 добавленных при 0,2 мкм, ≤ 10 при 0,5 мкм, ≤ 2 при 1,0 мкм), которые точнее отражают риск брака, чем единая спецификация общего количества.
Конфигурация зоны исключения края
Сертификация подсчёта частиц поддерживает настраиваемые зоны исключения края — радиальную полосу по периметру пластины, где частицы исключаются из подсчёта, поскольку они находятся за пределами полезной области кристаллов. Стандартное исключение края составляет 3 мм для 200-мм и 300-мм пластин, но может быть установлено на 1 мм, 2 мм, 5 мм или любое значение, указанное заказчиком. Это критически важно, поскольку количество частиц в крайней краевой области (< 3 мм от края) часто в 3–10 раз выше, чем в центральной области, из-за обработки края и контакта с пазами кассет — и эти краевые частицы могут быть или не быть релевантными в зависимости от того, использует ли заказчик эту краевую область для изготовления устройств.
Соответствие SEMI M52/M53
Наши отчёты о сертификации подсчёта частиц соответствуют SEMI M52 (Руководство по спецификации систем сканирующей инспекции поверхности для неструктурированных пластин) и SEMI M53 (Практика калибровки систем сканирующей инспекции поверхности с использованием осаждённых полистирольных латексных сфер на неструктурированных полупроводниковых пластинах). Это гарантирует, что наши данные подсчёта частиц напрямую сопоставимы с данными ваших внутренних систем Surfscan и с сертификацией частиц вашего поставщика пластин — устраняя расхождения калибровки «наш сканер против вашего сканера», которые могут привести к ошибочным решениям о приёмке/отбраковке.
Обращение в чистой комнате Class 1
Вся сертификация подсчёта частиц выполняется в чистой комнате ISO Class 1 (ISO 14644-1) — самом строгом уровне классификации чистых помещений. В среде Class 1 максимально допустимая концентрация частиц составляет 10 частиц на кубический метр при ≥ 0,1 мкм и 2 частицы на кубический метр при ≥ 0,2 мкм. Это гарантирует, что измеряемые нами частицы происходят от вашей пластины или процесса, а не из нашей среды инспекции. Автоматизированная обработка «кассета-кассета» исключает контакт человека с пластинами. Кассеты с пластинами хранятся в герметичных контейнерах с непрерывной продувкой сухим N₂, когда они не обрабатываются активно. Весь персонал носит полную одежду для чистых помещений, совместимую с Class 1 (комбинезон, капюшон, бахилы, маска для лица, двойные перчатки), и следует строгим протоколам чистых помещений.
Сертифицируйте ваши пластины по частицам
Сообщите нам тип пластины, диаметр, количество и требуемую чувствительность — наша инспекционная группа предоставит сроки и КП в течение 24 часов.