Valmistuskemikaalien märkäprosessin monitorointi ja häiriöiden tunnistus
Lisää saantoa, suojaa työkalut ja varmista piikiekkojen laatu reaaliaikaisilla putkensisäisillä märkäanalyysimittauksilla
Sirujen tasaisen laadun varmistaminen luotettavalla kemiallisella prosessinohjauksella
Puolijohteiden valmistuksessa sirujen laatu linkittyy tiiviisti siihen, miten hyvin prosessivaihteluita hallitaan. Käytännössä tämä tarkoittaa arvojen pitämistä määritettyjen rajojen sisäpuolella sekä kriittisten laatutekijöiden (CTQ) ja asiakkaiden vaatimusten täyttämistä. Liiallinen vaihtelu näkyy nopeasti tuotteen laatuongelmina, saannon heikkenemisenä ja jälkikorjausten tarpeena. Jotta voidaan varmistaa tasainen laadukkaiden tuotteiden virta markkinoille, valmistajat tarvitsevat vankkoja laadun mittareita, tiukkaa prosessinohjausta ja luotettavaa kemiallisten prosessien valvontaa.
Yksi tuotteiden laadun ja valmistuksen keskeinen osatekijät on kemia. Puolijohdekiekkojen valmistuslaitoksissa kuluu prosessin aikana suuria määriä kemikaaleja. Kunkin kemiallisen vaiheen toistettavuus ja uusittavuus on ensiarvoisen tärkeää, sillä pienikin poikkeama teknisistä tiedoista voi johtaa kalliiseen laitekontaminaatioon ja kiekkohävikkiin.
Älä anna kiekkojesi päätyä kemikaali-ilmaisimiksi
Kemian näkökulmasta tuotteen laatuun liittyy suoraan kaksi päätoimintoa:
- Prosessin valvonta: halutun kemiallisen koostumuksen ylläpitäminen pitkällä aikavälillä.
- Häiriöiden tunnistus: sen varmistaminen, että prosessiin annostellaan oikea pitoisuus oikeaa kemikaalia.
Tarkan reaaliaikaisen valvonnan avulla valmistajilla on aina tieto kunkin kemikaalivirran koostumuksesta. Ilman valvontaa kiekot toimivat käytännössä kemikaali-ilmaisimina. Kun ongelma havaitaan kiekon tasolla, kiekot on jo menetetty ja laitteissa on saattanut tapahtua laajamittainen kontaminaatio, mikä kasvattaa kustannuksia ja lisää käyttökatkoja.
Tyypilliset kemikaalit
Tyypillisiä valvottavia kemikaaleja ovat HF, IPA, DHF, H₂O₂, HNO₃, HCl, KOH, NaOH ja NH₄OH, joita käytetään puhdistuksessa, etsauksessa ja muissa märkäprosesseissa.
Kemikaalipitoisuuksien reaaliaikainen putkensisäinen mittaus puolijohteiden märkäprosesseissa
Vaisala K-PATENTS® ‑puolijohderefraktometri tarjoaa reaaliaikaista nesteiden mittausta ja monitorointia. Se estää väärien kemikaalipitoisuuksien annostelun kiekoille ja ilmaisee, milloin on aika tehdä täydennys (esimerkiksi EKC-kemikaalien vesi etsauksen jälkeisessä jäämien poistossa). Lisäksi se ilmaisee pesuliuoksen elinkaaren ja KOH-pitoisuuden piin etsauksessa. Täysin integroitava puolijohderefraktometri tukee älykästä valmistusta ja itsediagnostiikkaa, ja siitä on saatavana myös Ex-sertifioidut tuoteversiot räjähdysvaarallisille alueille.
Erittäin tarkkojen, luotettavien ja toistettavien mittausten ansiosta Polaris-tuotteet ovat erinomainen vaihtoehto kalliille ja monimutkaisille analysaattoreille, joita on perinteisesti käytetty bulkkikemikaalien annosteluun, sekoitukseen, täydennykseen, etsaamiseen ja valvontaan piikiekon puhdistuksessa, märkäetsauksessa, etsausprosessin jälkeisessä piikiekon puhdistuksessa sekä muissa märkäprosesseissa.
Keskeiset edut puolijohdevalmistajille
Yksi inline-mittausperiaate useisiin valmistajan märkäprosessien valvontapisteisiin
Tarkempi prosessinohjaus ja parempi saanto jatkuvilla reaaliaikaisilla pitoisuustiedoilla
Monimutkaisten ja kalliiden analysaattorien korvaaminen bulkkiannostelussa ja sekoituksessa
Tarkat pitoisuusmittaukset ilman ryömintää käyttämällä taitekerrointeknologiaa, jossa on integroitu lämpötilakompensaatio
Todistettu suorituskyky vaativien kemikaalien, slurrynesteiden ja valmistajien olosuhteiden mittauksessa useiden vuosien ajalta
Erinomainen pitkäaikainen vakaus ilman liikkuvia osia, mikä varmistaa vähäiset huoltotarpeet ja käyttökatkot
Valmistuskemikaalien märkäprosessin monitorointi ja häiriönetsintäsovellukset
Vaisala tarjoaa prosessilinjassa käytettäviä reaaliaikaisia, luotettavia, tarkkoja ja edullisia mittalaitteita märkäanalyysien pitoisuusmittauksiin.
Näillä mittalaitteilla voidaan korvata kalliit ja monimutkaiset analysaattorit, joita käytetään piikiekkojen valmistuskemikaalien prosessinvalvonnassa
ja häiriöiden tunnistuksessa sekä CMP-slurryn koostumuksen ja pitoisuuden valvonnassa.
Kemikaalien bulkkitoimitus
Saapuvien kemikaalien (esimerkiksi HF, IPA, DHF, H2O2, HNO3, HCI, KOH, NaOH ja NH4OH) laaduntarkistus.
Puolijohteiden märkäprosessi
Märkäkemikaalien pitoisuuden reaaliaikainen valvonta piikiekkojen valmistuksen aikana märkäpenkissä tai märkäprosessissa.
Peroksidin sekoitus ja annostelu CMP:ssä
Kriittiset prosessijärjestelmät: vetyperoksidin (H2O2) tai muun hapettimen pitoisuuden valvonta kemiallis-mekaanisessa tasoituksessa (CMP).
Piin KOH-etsaus
Etsauksen optimaalisen lopetuskohdan määrittäminen KOH-pesuliuoksen pitoisuuden valvonnan avulla.
Etsauksen jälkeinen jäämien poisto EKC®-kemikaaleilla
EKC®-kemikaalien vesipitoisuuden valvonta liuotinruiskutyökaluissa.
Kemikaalin tunnistus rajapinnassa kiekkojen puhdistusprosessissa
Piikiekon puhdistuskemikaalien nopea vaihto fluorivetyhapon (HF), tislatun veden (DIW) ja SC-1:n (H2O2, NH3) välillä.
Aurinkokennoteollisuus: sahausjäämien poistaminen piikiekoista
Maitohapon (CH3CHOHCOOH) tai etikkahapon (CH3COOH) pitoisuuden valvonta pesun aikana.
Maksimaalinen tuottavuus ja turvallisuus räjähdysvaarallisilla alueilla
Alan johtavien Vaisala Polaris ‑prosessirefraktometrien valikoimassa on Ex-sertifioituja tuoteversioita räjähdysvaarallisille alueille.
Valitun tuoteoption mukaan refraktometrit on suunniteltu asennettaviksi joko
IECEx-/ATEX-tilaluokan 0/1 (Pohjois-Amerikassa Class 1 Division 1) tai tilaluokan 2 (Class 1, Division 2) ympäristöihin.
Polaris Ex-versiot ovat yhteensopivia Indigo520:n kanssa, mikä varmistaa maksimaalisen tuottavuuden.
Indigo520 ja liittyvät IS-laitteet (tilaluokan 0 tai Class 1 Div 1 tapauksessa) sijoitetaan turvalliselle alueelle.
Indigo80-näyttölaite Vaisala Polaris™ -prosessirefraktometreihin
Tutustu Vaisalan Indigo80-näyttölaitteen ja Polaris™-prosessirefraktometrin verrattomaan yhdistelmään. Kannettavan Indigo80-näyttölaitteen avulla voit määrittää ja kalibroida mittapäitä ilman seisokkeja, tallentaa yksittäisten mittapäiden tiedot nopeaa diagnosointia varten ja tunnistaa mahdolliset huoltotarpeet helposti.
Asiantuntijaraportit
Saapuvan tuoreen ja käytetyn CMP-slurryn ominaisuuksien analysointi taitekertoimen avulla
Taitekerroinmittaus märkäprosessilinjalla on paras tekniikka CMP-slurryn vetyperoksidipitoisuuden selvittämiseen. Peroksidipitoisuus ei kuitenkaan ole ainoa tärkeä mitattava slurryn ominaisuus. Tavallisesti valmistaja toimittaa slurrynesteet tiivisteinä, jotka sitten laimennetaan valmistuslaitoksessa vedellä ja peroksidilla. Vaikka slurryn tiheys on CMP:n toiminnan kannalta olennainen suure, saapuvan slurryn tiheys voi vaihdella erästä toiseen.
Taitekerroinmittaus korvaa titrauksen volframin CMP:n H₂O₂-pitoisuuden selvittämisessä
Taitekerroinmittaus on osoittautunut parhaaksi tekniikaksi peroksidipitoisuuden selvittämiseksi CMP:n volframislurryissa. Monissa uusissa prosessivirroissa käytetään CMP:tä kriittisenä piirirakenteiden muodostustyökaluna. Tämä lisää CMP-vaiheiden määrää merkittävästi ja kasvattaa samalla riskiä saannon pienenemiselle, jos slurryn koostumus poikkeaa määritetystä. Vaikka määritetyin aikavälein tehtävät titrausmittaukset voivat tuottaa erittäin tarkkoja tuloksia, ne vaativat paljon pääomaa ja aiheuttavat huomattavia ylläpitokustannuksia. Lisäksi niistä saadaan vain yksittäisiä näytteitä tietyin väliajoin. Taitekerroinmittaus sen sijaan toimii jatkuvasti eikä kuluta slurrya, joten se auttaa valmistajia tunnistamaan slurryn koostumusvirheet nopeasti ja pienentämään näin pilalle menevien kiekkojen määrää.
Taitekerroinmittaus CMP-slurryn häiriöntunnistajana
Johtavat valmistajat suosivat nykyään taitekerroinmittausta CMP-slurryn sekoitus- ja annostelujärjestelmien häiriöntunnistuksessa. Taitekerroinmittaus on jatkuvatoiminen mittaustekniikka, joka ei edellytä näytteenottoa, joten valmistajat voivat havaita muutokset slurryn koostumuksessa nopeasti.
Kun taitekerroinmittalaitteet on kalibroitu slurryn lämpötila- ja taitekerroinominaisuuksien mukaan, ne voivat määrittää slurryn vetyperoksidipitoisuuden ±0,02 painoprosentin tarkkuudella sekä kupari- että volframislurrysta. Pitkäaikaisissa tutkimuksissa on todettu, että pienen prosessisolmun teknologioiden CMP-prosessien mittauksissa tunnistettiin slurryn koostumus luotettavasti kolmen vuoden ajan ilman mittalaitteiden ylläpitotoimia rutiininomaista slurryn sekoitussäiliön huuhtelua lukuun ottamatta.
Tehtaassa toteutettava puolijohteiden valmistuskemikaalitoimitusten monitorointi
Saapuvien kemikaalien laadunvalvonta on jätetty kemikaalintoimittajien huoleksi. Puolijohdevalmistajilla on hyvin rajalliset valmiudet tunnistaa mahdollisia ongelmia toimittajilta vastaanotetuissa prosessikemikaaleissa. Tuote on aina altis saapuvien kemikaalien muutoksille riippumatta siitä, onko syy toimittajassa vai mekaanisessa tai inhimillisessä virheessä. Oikeastaan voidaan sanoa, että tuote toimii kemikaalien valvontatyökaluna. Tässä artikkelissa käsitellään erilaisia valvontamenetelmiä ja suositetaan parhaita käytäntöjä kustannustehokkaaksi ratkaisuksi monenlaisiin puolijohdealan kemiallisiin prosesseihin. Ratkaisu yleiseen ongelmaan ei ole yksittäinen laite tai toimintatapa, vaan pikemminkin joukko laitteita sekä perustavanlaatuinen muutos kemikaalien annostelua koskevaan ajattelutapaan. Artikkelissa käsitellään myös johtopäätöksiä tukevia tietoja ja muita merkityksellisiä tutkimustuloksia.
Valmistuskemikaalien monitorointiin liittyvät tuotteet
Vaisala K-PATENTS® PR-33-S puolijohderefraktometri
Blogit, webinaarit ja asiakastarinat
Nesteiden pitoisuuksien mittaaminen
Vaisala tarjoaa laajan valikoiman räätälöityjä tuotteita eri alojen nestemittaustarpeisiin .
Lue lisää refraktometriteknologiasta ja sen käyttökohteista ja tutustu tuotemateriaalikirjastoomme.
Oletko valmis parantamaan kemiallisten prosessiesi luotettavuutta?
Ota yhteyttä asiantuntijoihimme ja näe, miten reaaliaikainen mittaus ja sen antamat tiedot voivat tehostaa märkäanalyysin hallintaa valmistuslaitoksessasi.
