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Écrit par Dr Amit Pratap Singh
Évalué par Dr Alidad Amirfazli
Revu: 28
This is a practical guide to Surface Science for researchers working in the Semiconductors Industry.
Dans ce tout nouveau guide, vous apprendrez tout sur :
Plongeons dans le vif du sujet.
Semiconductor manufacturers face the constant challenge of maximizing performance and refining processes. Often underestimated, surface properties play a crucial role in optimizing these performances. By measuring these properties, we gain valuable insights into material properties, processes, and device performance, ultimately leading to:
We use the important surface properties below to understand the behavior of Semiconductors products and improve their quality.
Young – Méthode Laplace
Méthode polynomiale
Angle de contact dynamique
Idéalement, lorsque nous plaçons une goutte sur une surface solide, il existe un angle unique entre le liquide et la surface solide. Nous pouvons calculer la valeur de cet angle de contact idéal (ce qu’on appelle l’angle de contact de Young) à l’aide de l’équation de Young. En pratique, en raison de la géométrie de surface, de la rugosité, de l’hétérogénéité, de la contamination et de la déformation, la valeur de l’angle de contact sur une surface n’est pas nécessairement unique mais se situe dans une plage. Nous appelons les limites supérieure et inférieure de cette plage l’angle de contact qui avance et l’angle de contact qui s’éloigne, respectivement. Les valeurs des angles d’avancement et de recul des angles de contact pour une surface solide sont également très sensibles. Ils peuvent être affectés par de nombreux paramètres, tels que la température, l’humidité, l’homogénéité et la contamination infime de la surface et du liquide. Par exemple, les angles de contact d’avancement et de recul d’une surface peuvent différer à différents endroits.
Les surfaces et les revêtements pratiques présentent naturellement une hystérésis d’angle de contact, indiquant une gamme de valeurs d’équilibre. Lorsque nous mesurons les angles de contact statiques, nous obtenons une seule valeur dans cette plage. S’appuyer uniquement sur des mesures statiques pose des problèmes, tels qu’une mauvaise répétabilité et une évaluation incomplète de la surface en ce qui concerne l’adhérence, la propreté, la rugosité et l’homogénéité.
Dans les applications pratiques, nous devons comprendre la facilité d’étalement du liquide (angle d’avancement) et la facilité d’évacuation (angle de retrait) d’une surface, comme dans la peinture et le nettoyage. La mesure des angles d’avancement et de recul offre une vue holistique de l’interaction liquide-solide, contrairement aux mesures statiques, qui produisent une valeur arbitraire dans la plage.
Ces informations sont cruciales pour les surfaces du monde réel avec des variations, une rugosité et une dynamique, aidant des industries telles que les cosmétiques, la science des matériaux et la biotechnologie à concevoir des surfaces efficaces et à optimiser les processus.
Découvrez comment la mesure de l’angle de contact est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’angle de contact, lisez notre mesure de l’angle de contact : le guide définitif
Cette propriété mesure la force qui agit à la surface d’un liquide, dans le but de minimiser sa surface.
Tension superficielle dynamique
La tension superficielle dynamique diffère de la tension superficielle statique, qui fait référence à l’énergie de surface par unité de surface (ou à la force agissant par unité de longueur le long du bord d’une surface liquide).
La tension superficielle statique caractérise l’état d’équilibre de l’interface liquide, tandis que la tension superficielle dynamique tient compte de la cinétique des changements à l’interface. Ces changements peuvent impliquer la présence de tensioactifs, d’additifs ou de variations de température, de pression et de composition à l’interface.
La tension superficielle dynamique est essentielle pour les processus qui impliquent des changements rapides à l’interface liquide-gaz ou liquide-liquide, tels que la formation de gouttelettes et de bulles ou la coalescence (changement de surface), le comportement des mousses et le séchage des peintures (changement de composition, par exemple, évaporation du solvant). Nous le mesurons en analysant la forme d’une gouttelette suspendue au fil du temps.
La tension superficielle dynamique s’applique à diverses industries, notamment les cosmétiques, les revêtements, les produits pharmaceutiques, la peinture, l’alimentation et les boissons, ainsi que les processus industriels, où la compréhension et le contrôle du comportement des interfaces liquides sont essentiels pour la qualité du produit et l’efficacité des processus.
Apprenez comment la mesure de la tension superficielle est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’énergie de surface, lisez notre mesure de la tension superficielle : le guide définitif
Découvrez comment la mesure de l’énergie de surface est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’énergie de surface, lisez notre mesure de l’énergie de surface : le guide définitif
L’angle de glissement mesure l’angle auquel un film liquide glisse sur une surface solide. Il est couramment utilisé pour évaluer la résistance au glissement d’une surface.
Apprenez comment la mesure de l’angle de glissement est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’angle de glissement, lisez notre Mesure de l’angle de glissement : le guide définitif
Within the Semiconductors industry, several case studies exemplify the advantages of conducting surface property measurements.
In photolithography, meticulous pattern creation is key to manufacturing complex semiconductor devices. This process relies heavily on the delicate interplay between the photoresist and the substrate. Photoresist adhesion to the substrate acts as a linchpin, directly determining the sharpness and precision of the resulting patterns. To achieve optimal results, manufacturers delve into the surface science of these properties. By examining the substrate’s surface energy and analyzing the contact angle exhibited by the photoresist, they gain valuable insights to fine-tune adjustments.
This refining process enhances adhesion properties, ultimately leading to a seamless pattern transfer. The benefits are manifold, including increased yields, sharper results, and a significant reduction in defects throughout the lithography process.
Chip packaging relies heavily on adhesives to securely bind the delicate semiconductor die to its protective casing. However, a major challenge arises from leftover adhesive residue, which can negatively impact device reliability.
To combat this issue, manufacturers meticulously measure and manage the sliding angle of the packaging material during application. This precise control ensures that the liquid adhesive smoothly glides away, leaving no unwanted residue behind. This optimization delivers two key benefits: firstly, it significantly reduces the risk of electrical shorts or unintended connections, and secondly, it effectively boosts the overall electrical performance of the device.
To achieve successful immersion lithography, meticulous management of the immersion fluid is crucial. A major failure point is the receding meniscus event, which leaves residual liquid behind on the wafer as a thin film or droplets. Ideally, the immersion fluid should be confined near the lens, allowing the wafer to scan smoothly during exposure.
For a semiconductor manufacturer, the meniscus failure mechanism remained a significant hurdle, hindering the successful implementation of immersion lithography. Recognizing the critical role of surface forces in drainage and pattern collapse during lithography, they sought a solution from a laboratory. The scientists, understanding the importance, developed a new fluid formulation with precisely tailored surface tension characteristics that facilitated proper liquid drainage, eliminating the meniscus issue.
Si vous êtes intéressé par la mise en œuvre de ces applications ou de toute autre application, veuillez nous contacter.
In an industry where precision reigns supreme, where do Semiconductors manufacturers turn to ensure their products can survive scrutiny? The answer lies in standards and guidelines: the compass that guides cosmetics manufacturers through the complex maze of quality and performance.
In ULSI fabrication the particle contamination on silicon wafer can impact the final yield badly. To suppress particle surfactants can be added. In this regard, D1331-14 covers the guidelines to evaluate the effectiveness of surface active agents in reducing surface tension. This method also helps in predicting the interactions between liquids and solid surfaces that can be used to establish wetting properties.
Silicon wafers with hydrophobic surfaces can be bonded at room temperature (RT) with the help of a dip in diluted HF and that becomes possible due to Dispersion van der Waals forces. D7490-13 standard takes the help the concept that total free energy at a surface is the sum of contributions from different intermolecular forces, such as dispersion, polar and hydrogen bonding. This test method provides a procedure to calculate the surface properties like surface tension and its dispersion and polar components of the solid.
Nous espérons que ce guide vous a montré comment appliquer la science des surfaces dans l’industrie cosmétique.
Maintenant, nous aimerions vous céder la parole :
Droplet Lab a été fondé en 2016 par le Dr Alidad Amirfazli, membre du corps professoral de l’Université York, et deux de ses chercheurs, le Dr Huanchen Chen et le Dr Jesus L. Muros-Cobos.
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