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Kalibrierwafer Standard

Kalibrierwafer-Standard und absolute Kalibrierstandards für Tencor Surfscan-, Hitachi- und KLA-Tencor-Werkzeuge

Kalibrierwafer Standard
Ein Kalibrierungswafer-Standard ist ein nach NIST verfolgbarer PSL-Wafer-Standard mit Größenbescheinigung, der mit monodispersen Polystyrollatexperlen und schmalen Größenpeaks zwischen 50nm und 10 Mikron hinterlegt ist, um die Größenreaktionskurven von Tencor Surfscan 6220 und 6440, KLA-Tencor Surfscan SP1 zu kalibrieren , SP2 und SP3 Wafer Inspektionssysteme. Ein Kalibrierungswafer-Standard wird als vollständige Abscheidung mit einer einzelnen Partikelgröße über dem Wafer abgeschieden; oder als SPOT-Deposition mit 1 oder mehr Partikelgrößen-Standardpeaks, die genau um den Wafer-Standard herum angeordnet sind, abgeschieden werden.

Dies sind die typischen Polystyrol-Mikrosphären, die Kunden auf ihren 75 mm bis 300 mm Kalibrierwaferstandards aufgebracht haben:

PSL-Kugeln, 20–900 nm | PSL-Kugeln, 1-160 um | PSL-Kugeln, SurfCal

Kalibrierwafer-Standard mit Polystyrol-Mikrosphären-Partikeln

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Applied Physics bietet Kalibrierungswaferstandards unter Verwendung von Partikelgrößenstandards zur Kalibrierung der Größengenauigkeit des KLA-Tencor Surfscan SP1, KLA-Tencor Surfscan SP2, KLA-Tencor Surfscan SP3, KLA-Tencor Surfscan SP5, KLA-Tencor Surscan SP5xp, Surfscan 6420, Surfscan 6220 , Surfscan 6200, ADE, Hitachi und Topcon SSIS-Tools und Wafer-Inspektionssysteme. Unser Partikelabscheidungssystem 2300 XP1 kann auf 100-mm-, 125-mm-, 150-mm-, 200-mm- und 300-mm-Siliziumwafern unter Verwendung von NIST rückverfolgbaren, PSL-Kugeln (Polystyrol-Latex-Partikelgrößenstandards) und Silica-Partikelgrößenstandards abscheiden.

Diese PSL-Kalibrierwafer-Standards werden von Semiconductor Metrology Managern verwendet, um die Größenantwortkurven von Scanning Surface Inspection Systems (SSIS) von KLA-Tencor, Topcon, ADE und Hitachi zu kalibrieren. PSL-Wafer-Standards werden auch verwendet, um zu bewerten, wie gleichmäßig ein Tencor Surfscan-Tool über den Silizium- oder Film-abgeschiedenen Wafer scannt.

Ein Kalibrierungswafer-Standard wird verwendet, um zwei Spezifikationen eines SSIS-Werkzeugs zu überprüfen und zu steuern: Größengenauigkeit bei bestimmten Partikelgrößen und Gleichmäßigkeit des Scans über den Wafer während jedes Scans. Der Kalibrierungswafer wird am häufigsten als vollständige Abscheidung bei einer Partikelgröße, typischerweise zwischen 50nm und 12 Mikron, bereitgestellt. Durch Ablegen über den Wafer, dh eine vollständige Ablage, gibt das Waferprüfsystem den Partikelpeak ein, und der Bediener kann leicht feststellen, ob das SSIS-Werkzeug in dieser Größe spezifiziert ist. Wenn der Wafer-Standard beispielsweise 100nm ist und das SSIS-Tool den Peak bei 95nm oder 105nm abtastet, ist das SSIS-Tool nicht kalibriert und kann mit dem 100nm-PSL-Wafer-Standard kalibriert werden. Durch Scannen über den Wafer-Standard wird dem Techniker auch mitgeteilt, wie gut das SSIS-Tool den PSL-Wafer-Standard erkennt, um die Ähnlichkeit der Partikeldetektion über den gleichmäßig abgelegten Wafer-Standard hinweg zu ermitteln. Die Oberfläche des Waferstandards wird mit einer bestimmten PSL-Größe abgeschieden, so dass kein Teil des Wafers nicht mit PSL-Kugeln abgeschieden wird. Während des Scans des PSL-Wafer-Standards sollte die Gleichmäßigkeit des Scans über den Wafer anzeigen, dass das SSIS-Tool bestimmte Bereiche des Wafers während des Scans nicht übersieht. Die Zählgenauigkeit auf einem Wafer mit vollständiger Abscheidung ist subjektiv, da die Zähleffizienz von zwei verschiedenen SSIS-Tools (Abscheidungsstandort und Kundenstandort) unterschiedlich ist, manchmal bis zu 50 Prozent. Somit kann derselbe Partikelwafer-Standard, der mit einer hochgenauen Peakgröße von 204nm bei 2500-Zählungen hinterlegt und vom SSIS-Tool 1 gezählt wurde, von SSIS 2 beim Kunden gescannt werden, und die Zählung desselben 204nm-Peaks kann an einer beliebigen Stelle zwischen 1500-Zählung gezählt werden bis 3000 zählen. Dieser Zählungsunterschied zwischen den beiden SSIS-Tools ist auf die Lasereffizienz jedes PMT (Photo Multiplier Tube) zurückzuführen, das in den beiden separaten SSIS-Tools ausgeführt wird. Die Zählgenauigkeit zwischen zwei verschiedenen Waferprüfsystemen ist normalerweise aufgrund der Laserleistungsunterschiede und der Laserstrahlintensität der beiden Waferprüfsysteme unterschiedlich.

Kalibrierwafer Standard, Vollabscheidung, 5um - Kalibrierwafer Standard, Punktabscheidung, 100nm

PSL-Kalibrierungswafer-Standards gibt es in zwei Arten von Abscheidungen: Vollabscheidung und Punktabscheidung, wie oben gezeigt.

Es können entweder Polystyrollatexperlen (PSL Spheres) oder Silica-Nanopartikel abgeschieden werden.

PSL-Wafer-Standards mit einer Punktabscheidung werden verwendet, um die Größengenauigkeit eines SSIS-Werkzeugs bei einem Größenpeak oder mehreren Größenpeaks zu kalibrieren.

Ein Kalibrierwaferstandard mit Punktabscheidung hat den Vorteil, dass der auf dem Wafer abgeschiedene Fleck aus PSL-Kugeln deutlich als Punkt sichtbar ist und die verbleibende Waferoberfläche um die Punktabscheidung herum frei von PSL-Kugeln bleibt. Der Vorteil ist, dass man im Laufe der Zeit feststellen kann, wann der Kalibrierungswafer-Standard zu schmutzig ist, um als Größenreferenzstandard verwendet zu werden. Die Punktabscheidung zwingt alle gewünschten PSL-Kugeln an einer kontrollierten Punktstelle auf die Waferoberfläche; somit sind sehr wenige PSL-Kugeln und eine verbesserte Zählgenauigkeit das Ergebnis. Applied Physics verwendet ein Modell 2300XP1 mit DMA-Technologie (Differential Mobility Analyzer), um sicherzustellen, dass die hinterlegte NIST-rückverfolgbare PSL-Größenspitze genau ist und sich auf NSIT-Größenstandards bezieht. Ein CPC wird verwendet, um die Zählgenauigkeit zu steuern. Der DMA wurde entwickelt, um unerwünschte Partikel wie Dubletten und Tripletts aus dem Partikelstrom zu entfernen. Der DMA ist auch dafür ausgelegt, unerwünschte Partikel links und rechts vom Partikelpeak zu entfernen; wodurch ein monodisperser Teilchenpeak sichergestellt wird, der auf der Waferoberfläche abgeschieden wird. Die Abscheidung ohne DMA-Technologie ermöglicht die Abscheidung unerwünschter Dubletts, Tripletts und Hintergrundpartikel auf der Waferoberfläche zusammen mit der gewünschten Partikelgröße.

Die Technologie zur Herstellung von PSL-Kalibrierungs-Wafer-Standards
PSL-Wafer-Standards werden im Allgemeinen auf zwei Arten hergestellt: Direktabscheidung und DMA-kontrollierte Abscheidung.

Applied Physics kann sowohl die DMA-Abscheidungssteuerung als auch die Direktabscheidungssteuerung verwenden. Die DMA-Steuerung bietet die höchste Größengenauigkeit unter 150 nm, indem sie sehr enge Größenverteilungen mit minimaler Trübung, Dubletts und Tripletts im Hintergrund bereitstellt. Eine hervorragende Zählgenauigkeit wird ebenfalls bereitgestellt. PSL Direct Deposition bietet gute Abscheidungen von 150 nm bis zu 5 Mikron.

Direkte Abscheidung

Das Direktabscheidungsverfahren verwendet eine monodisperse Polystyrol-Latexkugelquelle oder eine monodisperse Siliciumdioxid-Nanopartikelquelle, die auf die entsprechende Konzentration verdünnt, mit einem stark gefilterten Luftstrom oder einem trockenen Stickstoffstrom gemischt und als vollständige Abscheidung gleichmäßig über einem Siliciumwafer oder einer leeren Fotomaske abgeschieden wird oder eine Fleckablagerung. Die direkte Abscheidung ist kostengünstiger, jedoch in der Größengenauigkeit ungenauer. Es wird am besten für PSL-Größenabscheidungen von 1 Mikrometer bis 12 Mikrometer verwendet.

Wenn mehrere Unternehmen, die die gleiche Größe von Polystyrollatexkugeln herstellen, beispielsweise bei 204 nm verglichen werden, kann man bis zu drei Prozent Unterschied in der Peakgröße der beiden PSL-Abscheidungen der Unternehmen messen. Herstellungsverfahren, Messinstrumente und Messtechniken verursachen dieses Delta. Dies bedeutet, dass beim Ablegen von Polystyrol-Latexkugeln als „Direktablagerung“ von einer Flaschenquelle die abgelagerte Größe nicht von einem Differentialmobilitätsanalysator analysiert wird. Das Ergebnis ist jede Größenvariation, die in der Polystyrol-Latexkugel-Flaschenquelle auftritt. Der DMA hat die Fähigkeit, einen sehr spezifischen Größenpeak zu isolieren

Differential Mobility Analyzer, DMA-Partikelabscheidung

Die zweite und weitaus genauere Methode ist die DMA-Ablagerungskontrolle (Differential Mobility Analyzer). Mit der DMA-Steuerung können wichtige Parameter wie Luftstrom, Luftdruck und DMA-Spannung entweder manuell oder über eine automatische Rezeptursteuerung über die zu deponierenden PSL-Kugeln und Siliciumdioxidpartikel gesteuert werden. Der DMA ist auf NIST-Standards bei 60 nm, 102 nm, 269 nm und 895 nm kalibriert. Die PSL-Kugeln und Siliciumdioxidpartikel werden mit DI-Wasser auf die gewünschte Konzentration verdünnt, dann zu einem Aerosol zerstäubt und mit trockener Luft oder trockenem Stickstoff gemischt, um das DI-Wasser zu verdampfen, das jede Kugel oder jedes Teilchen umgibt. Das Blockschaltbild rechts beschreibt den Vorgang. Der Aerosolstrom wird dann ladungsneutralisiert, um doppelte und dreifache Ladungen aus dem Partikelluftstrom zu entfernen. Der Partikelstrom wird dann unter Verwendung einer hochgenauen Luftstromregelung unter Verwendung von Massenstromreglern zum DMA geleitet. und Spannungsregelung mit hochgenauen Netzteilen. Der DMA isoliert einen gewünschten Partikelpeak vom Luftstrom und entfernt gleichzeitig unerwünschte Hintergrundpartikel auf der linken und rechten Seite des Peaks der gewünschten Größe. Der DMA liefert einen engen Partikelgrößenpeak bei der genauen gewünschten Größe basierend auf der NIST-Größenkalibrierung; welches dann zur Abscheidung auf die Waferoberfläche gerichtet wird. Der gewünschte Partikelpeak hat typischerweise eine Verteilungsbreite von 3 Prozent oder weniger, wird gleichmäßig über den Wafer als vollständige Abscheidung abgeschieden oder an einem kleinen runden Punkt an einem beliebigen Punkt um den Wafer herum, der als SPOT-Abscheidung bezeichnet wird. Gleichzeitig wird die Partikelanzahl auf der Waferoberfläche überwacht. Die DMA-Kalibrierung unter Verwendung von NIST Traceable Size Standards stellt sicher, dass der Größenpeak eine sehr genaue Größe aufweist. und schmal, um eine hervorragende Partikelgrößenkalibrierung für ein KLA-Tencor SP1- und KLA-Tencor SP2-, SP3-, SP5- oder SP5xp-Waferinspektionssystem bereitzustellen.

Wenn 204nm-PSL-Kugeln von zwei verschiedenen Herstellern in einem DMA-gesteuerten Partikelabscheidungssystem verwendet würden, würde das DMA den gleichen exakten Größenpeak von diesen zwei verschiedenen PSL-Flaschen isolieren, so dass ein präzises 204nm auf der Waferoberfläche abgeschieden würde.

Ein DMA-gesteuertes Partikelabscheidungssystem bietet eine viel bessere Zählgenauigkeit sowie eine Computerrezeptkontrolle über die gesamte Abscheidung. Zusätzlich kann ein DMA-basiertes System Siliciumdioxid-Nanopartikel mit einem Durchmesser von Siliciumdioxid-Partikeln von 50 nm bis 2 Mikrometer abscheiden.

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PSL-Kalibrierungswafer-Standard von Applied Physics Inc.PSL-Kalibrierungswafer-Standard von Applied Physics Inc.

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