Monitoreo de los procesos químicos de fabricación y detección de fallas

En las aplicaciones de monitoreo de procesos, se debe mantener la química deseada a lo largo del tiempo. En aplicaciones de detección de fallas, el sistema debe verificar que se esté distribuyendo el producto químico correcto al proceso. Con un monitoreo preciso, los fabricantes conocen la composición de cada flujo químico dado. Sin monitoreo, las obleas se convierten en los monitores químicos de facto. Para ese momento, las obleas ya se habían perdido y la contaminación del equipo a gran escala podría haber ocurrido.

El refractómetro de semiconductores K-PATENTS® de Vaisala ofrece monitoreo de líquidos en tiempo real y evita que se distribuyan concentraciones químicas incorrectas en las obleas, indica el momento de la inyección, p. ej. para agua en EKC en la eliminación residual posterior al grabado e indica la vida del baño y la concentración de KOH en el grabado de silicio.

 

Aplicaciones en el monitoreo de los procesos químicos de la fabricación y detección de fallas

Vaisala ofrece metrología en línea, en tiempo real, confiable, precisa y rentable para mediciones de concentración de química húmeda que puede reemplazar a los costosos y complejos analizadores que se utilizan en el monitoreo de los procesos químicos de la fabricación y la detección de fallas, así como el control de la concentración y de la composición de la suspensión CMP.

Entrega de productos químicos a granel

Detección de calidad de productos químicos entrantes, como: HF, IPA, DHF, H2O2, HNO3, HCI, KOH, NaOH, NH4OH. 

Productos químicos húmedos semiconductores

Monitoreo de concentración en tiempo real de productos químicos húmedos durante la fabricación de obleas de silicio.
 

Mezcla de peróxido y dispensación en CMP

Sistemas de proceso críticos: monitoreo de la concentración de peróxido de hidrógeno H2O2 u otro agente oxidante durante el proceso de Planarización Mecánica Química (CMP, Chemical Mechanical Planarization). 

KOH en grabado de silicio

Monitoreo de la concentración del baño de KOH para determinar el extremo del grabado. 

Tratamientos postlimpieza en EKC

Monitoreo del contenido de agua en EKC para herramientas de solvente en aerosol. 

Detección de interfaz química en limpieza de obleas

Cambio instantáneo de productos químicos de limpieza de obleas ácido fluorhídrico (HF, hydrofluoric acid ), agua desionizada (DIW, deionized water), SC-1 (H2O2, NH3). 

Industria solar (fotovoltaica): eliminación de material residual de aserrado de obleas solares

Monitoreo de la concentración del baño de ácido láctico CH3CHOHCOOH o ácido acético CH3COOH. 

Informes técnicos

Índice de refracción en línea en la caracterización del ensayo de la lechada CMP fresca y efluente entrante utilizada

Las mediciones del índice de refracción en línea (RI) son la técnica de elección para calificar el contenido de peróxido de hidrógeno en suspensiones CMP. Sin embargo, el contenido de peróxido no es la única medida de interés de la suspensión. Por lo general, el fabricante entrega las suspensiones en forma concentrada y luego las diluye con agua y peróxido durante la fabricación. Aunque la densidad de la suspensión es un parámetro crítico para el rendimiento de CMP, la densidad entrante puede variar de un lote a otro.

El índice de refracción en línea reemplaza la titulación automática al calificar la concentración de H₂O₂ en CMP de tungsteno

Las mediciones del índice de refracción se han establecido como la técnica de elección para calificar el contenido de peróxido en lechadas para CMP de tungsteno. Muchos flujos de procesos emergentes utilizan CMP como una herramienta crítica para construir estructuras de circuitos, lo cual aumenta drásticamente la cantidad de pasos de CMP y, por lo tanto, la cantidad de oportunidades de pérdida de rendimiento si la composición de la suspensión se desvía de la especificación. Si bien las mediciones de valoración automática pueden dar resultados extremadamente precisos, exigen grandes equipos de capital y costos de mantenimiento continuos y solo ofrecen muestras discretas a intervalos específicos. El índice de refracción, una medición continua que no consume la suspensión, ayuda a los fabricantes a identificar rápidamente las fallas de la composición de la mezcla, lo que reduce el número de obleas en riesgo.

Monitoreo del índice de refracción en línea para detección de fallas de lechada CMP

Las mediciones del índice de refracción en línea se han establecido como la técnica de elección para detectar fallas en la mezcla de la suspensión CMP y los sistemas de dispensación de fabricantes líderes. El índice de refracción, una medición continua sin muestreo, ayuda a los fabricantes a identificar rápidamente los cambios en la composición de esa suspensión.

Una vez calibradas según las características específicas de la temperatura y/o el índice de refracción de una suspensión, las mediciones del índice de refracción pueden determinar la concentración de peróxido de hidrógeno en la suspensión con una precisión de ± 0,02 % en peso, tanto para las suspensiones de cobre como de tungsteno. En estudios a largo plazo en esta fabricación de vanguardia, las mediciones para procesos CMP de baja tecnología de nodo detectaron composiciones de la suspensión de manera confiable durante tres años, sin mantenimiento del instrumento más allá del lavado rutinario del tanque mezclador de la suspensión. 

Monitoreo químico en sition en suministros químicos de fabricación de semiconductores

La calidad química entrante se ha dejado a los proveedores de productos químicos. Los fabricantes de semiconductores tienen una capacidad muy limitada o nula para detectar problemas con los procesos químicos de sus proveedores. Se constató que el producto está expuesto a cualquier cambio químico entrante, sin importar la causa: provocada por el proveedor, falla mecánica o humana. De hecho, se puede decir que el producto se utiliza como método de monitoreo de los productos químicos. Este documento analiza varias metodologías de monitoreo distintas y sugiere las mejores prácticas para una aplicación rentable para una amplia variedad de productos químicos de semiconductores. La solución al problema general no es un único dispositivo o esquema, sino más bien un conjunto de dispositivos y un cambio en el pensamiento fundamental en el área de distribución química. También se analizarán otros datos de respaldo y otros resultados experimentales relevantes para apoyar y reforzar los hallazgos.