Monitoreo de los procesos químicos de fabricación y detección de fallas

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.

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.

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. 

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.