Page 77 - Zur Reinheit funktionaler Oberflächen

Eine andere Ursache für die Entstehung elektrischer Oberflä-
chen-Ladungen ist die Influenz. Im Gegensatz zur reibungs-
verursachten triboelektrischen Ladung ist Influenz eine
kontaktlose Ladungsübertragung. Ein bekanntes – inzwischen
historisches – Beispiel für Influenz ist das Aufrichten von
Haaren in der Nähe von Röhren Fernsehern.

Aufgeladene Gegenstände haben in der Halbleiter-Fertigung
oftmals unerwünschte Auswirkungen:
1. Sie ziehen Partikel an, welche die erforderliche Oberflächen-
Reinheit beeinträchtigen.
2. Sie sind die Ursache von Funkenentladungen welche die
gefertigten Produkte beschädigen.

5.2 ESD im Reinraum Die Partikel-Kontamination der Silizium-Scheiben führt beim
fertigen Chip zum Ausfall, insbesondere dann, wenn die
Kontamination große Partikel, so genannte „Killerpartikel“
enthält. Durch das nachfolgend beschriebene Experiment
wird der Einfluss der Ladungen auf die Partikel-Kontamination
deutlich gemacht: Zwei Silizium-Prüfscheiben werden unter
Umgebungs-Bedingungen der Reinraumklasse 1.000 auf
unterschiedliche Wafer-Kassetten positioniert. Eine Wafer-
Kassette besteht aus leitendem Polycarbonat; die andere aus
nicht leitendem Teflon (PTFE) und ist elektrisch geladen. Ein
Teil der elektrischen Ladung der Kassette hat sich automa-
tisch auf die Scheibe übertragen (Influenz). Beide Kassetten
stehen nebeneinander auf einem elektrisch leitenden Tisch.
Das Ergebnis der Partikelzählung nach 2,5 Stunden Auslegezeit
zeigt eine um den Faktor 10 höhere Partikel-Kontamination auf
der geladenen Scheibe. PTFE-Kassetten sind für die Halbleiter-
Fertigung, besonders bei den Nassätz- und nachfolgenden
Reinigungsprozessen wegen ihrer Materialeigenschaften unent-
behrlich. Nach Möglichkeit sollten jedoch entweder leitfähige
Kassetten eingesetzt oder geeignete Ionisations-Systeme
installiert werden.

Ein zweites Experiment: Diesmal werden unter Reinraumklasse
10-Bedingungen wiederum zwei Scheiben auf die beiden
Wafer-Kassetten positioniert. Die Partikelquelle ist nun jedoch
die typische Handbewegung einer Person im Reinraum. Durch
die Handbewegung entsteht zwischen dem Bündchen des
Reinraum-Overalls und dem Unterarm der Person ein gewisser
Hautabrieb. Bei der nicht aufgeladenen Scheibe werden die
Hautabrieb-Partikel durch die laminare Luftströmung verti-
kal, an der Scheibe vorbei, nach unten abgeführt. (Abstand
Wafer – Hand ca. 10 cm). Die aufgeladene Scheibe auf der
PTFE-Kassette hingegen zieht die Partikel an, und es zeigt sich
auf der Scheibe eine deutlich erhöhte Partikel-Kontamination.

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