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从表面分子污染(SMC)到缺陷

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-07-16 20:34:11 * 浏览: 23
在固体表面和气体之间的相互作用平面上的不同现象。气体分子撞击固体,沿表面扩散,并解吸或吸附在表面上。固体表面是主体材料与外界之间的边界。由于原子或分子z *的未决悬空键,表面的能量高于主体材料。每个悬挂的悬挂键都是潜在的吸附点。表面的自由能取决于材料键合的性质,即金属键,离子键或共价键。从良好有序的晶体表面到多晶和无定形聚合物材料,吸附点的数量逐渐增加。任何不规则性都会增加吸附点的数量。水蒸气对表面处理有特殊影响。在25℃,50℃和50%相对湿度下,空气含有16hPa(1.58%)的水蒸气。任何表面接收的水分子流量约为5中点,1021 cm-2s-1。单层水可以在大约200ns内覆盖Si(100)表面。由于水分子的极性,第一层将紧密地结合到表面并形成与水分子紧密结合的附加水分子层,从而形成堆叠的水层。与暴露于大气条件的表面接触的酸分子将遇到水分子以帮助进一步反应。如果暴露足够长的时间,任何可以将水吸入体内的材料,如塑料或弹性体,都会被爆破。 FOUP由聚合物材料制成,例如聚碳酸酯(PC),聚醚醚酮(PEEK)和丙烯腈中间点,丁二烯中间点,苯乙烯(ABS)。在环境条件下,这些材料可分别吸附0.12%,0.5%和0.7%的水,产生6l,25l和35l的水蒸气。光致抗蚀剂掩模也是一种也会吸收水分的聚合物材料。在等离子体条件下,表面接收气体分子,高能离子和活性粒子通量。离子有助于解吸蚀刻副产物并通过产生表面缺陷来提高蚀刻速率。蚀刻后,表面完全充满活性颗粒。在使用Cl2 + HBr化学的多晶硅蚀刻中,出现了1.5至2.5nm的晕圈层[38]。在蚀刻之后,晶片的表面将副产物和活性分子释放到FOUP的封闭环境中。另外,提供水蒸气以促进化学反应。根据吸附和解吸过程的原理,公式8-1可以从以下得出:表面覆盖,其中p是压力,C = C(T)是温度的函数。这称为Langmuir吸附等温线/等压线。平衡覆盖率eq将在给定的一组压力和温度下建立。形式p和T的依赖关系如图8.9所示。它表明,通过低压和高温可以实现低表面固体表面。吸附和解吸是动态过程。非极性分子由于其较低的结合能而具有更快的吸附速率。离开表面的每个非极性分子提供新的吸附点。这种新的吸附位点可被极性分子占据,具有更强的结合能和更低的解吸率。随着时间的推移,表面上极性分子的浓度将增加,增加了缺陷累积的可能性,这是AMCD剂量的结果:图8.9:蚀刻后的表面公式8-2:cAMC是空气分子的污染剂量污染物的浓度是晶片表面暴露于FOUP环境的时间。图8.10:晶圆边缘晶体生长SMC是等待时间内晶体生长的起源。晶片等待下一个过程的时间越长,它们接收的活性极性分子的剂量越高,晶体生长的可能性越大,这将导致缺陷和产量损失。