Überwachung von und Fehlererkennung in Fabrikchemikalienprozessen

Inline-Messungen des Brechungsindex sind das gängige Verfahren, um den Wasserstoffperoxidgehalt in CMP-Schlämmen zu qualifizieren. Der Peroxidgehalt ist jedoch nicht die einzige interessante Schlammmetrik. Typischerweise werden Schlämme vom Hersteller in konzentrierter Form geliefert und dann in der Fabrik mit Wasser und Peroxid verdünnt. Obwohl die Schlammdichte ein kritischer Parameter für die CMP-Leistung ist, kann die Eingangsdichte von Charge zu Charge variieren.

Brechungsindexmessungen haben sich als gängiges Verfahren zur Qualifizierung des Peroxidgehalts in Schlämmen für CMP von Wolfram etabliert. In vielen neu entstehenden Prozessabläufen kommt CMP als wichtiges Hilfsmittel für den Aufbau von Schaltkreisstrukturen zum Einsatz. Dadurch werden sowohl die Anzahl der CMP-Schritte als auch mögliche Ertragsverluste erhöht, wenn die Schlammzusammensetzung von der Spezifikation abweicht. Während Autotitrationsmessungen äußerst genaue Ergebnisse liefern können, verursachen sie hohe Investitionsgüterkosten und laufende Wartungskosten und ermöglichen nur getrennte Probenahmen in festgelegten Intervallen. Der Brechungsindex, eine kontinuierliche Messung, bei der kein Schlamm verbraucht wird, hilft Fabriken dabei, Fehler in der Schlammzusammensetzung schnell zu erkennen, um die Anzahl gefährdeter Wafer zu verringern.

Inline-Brechungsindexmessungen haben sich als gängiges Verfahren zur Erkennung von Fehlern in der Mischung und Dosierung von CMP-Schlämmen führender Fabriken etabliert. Der Brechungsindex, eine kontinuierliche Messung ohne Probenahmen, unterstützt Fabriken dabei, Änderungen in der Schlammzusammensetzung schnell zu erkennen.

Nach der Kalibrierung auf die Temperatur-/Brechungsindexeigenschaften eines bestimmten Schlamms können Brechungsindexmessungen die Konzentration von Wasserstoffperoxid im Schlamm mit einer Genauigkeit von ±0,02 % pro Gewicht für Kupfer- und Wolframschlämmen bestimmen. In Langzeitstudien an dieser Spitzenfabrik konnten Messungen für CMP-Prozesse mit Low-Node-Technologie drei Jahre lang zuverlässig Schlammzusammensetzungen nachweisen, ohne dass die Messgeräte über das routinemäßige Spülen des Schlammmischertanks hinaus gewartet werden mussten.

Die Qualität eingehender Chemikalien wurde den Chemikalienlieferanten überlassen. Halbleiterhersteller sind nur sehr eingeschränkt oder gar nicht in der Lage, Probleme mit den Prozesschemikalien ihrer Lieferanten festzustellen. Es wurde ermittelt, dass das Produkt jeglichen Änderungen eingehender Chemikalien ausgesetzt ist, unabhängig von der Ursache, dem Lieferanten, der Mechanik oder der Person. Tatsächlich kann gesagt werden, dass das Produkt als Überwachungsmittel für die Chemikalien dient. In diesem Whitepaper werden verschiedenste Überwachungsmethoden erörtert. Es werden bewährte Verfahren für eine kosteneffiziente Anwendung für eine Vielzahl von Halbleiterchemikalien vorgeschlagen. Die Lösung des Gesamtproblems stellt nicht ein einzelnes Gerät oder Schema dar, sondern eine Reihe von Geräten und eine Änderung des grundlegenden Denkens im Bereich der Chemikalienverteilung. Unterstützende Daten und andere relevante experimentelle Ergebnisse werden ebenfalls besprochen, um die Ergebnisse zu unterstützen und zu untermauern.