Surveillance des processus de fabrication chimique et détection de panne

Les mesures d'indice de réfraction (RI) en ligne sont la technique de choix pour qualifier la teneur en peroxyde d'hydrogène dans les barbotines CMP. Cependant, la teneur en peroxyde n'est pas la seule mesure intéressante pour les barbotines. En règle générale, les barbotines sont livrées par le fabricant sous forme concentrée, puis diluées avec de l'eau et du peroxyde à l'usine de fabrication. Bien que la densité de la barbotine soit un paramètre critique pour les performances du CMP, la densité entrante peut varier d'un lot à l'autre.

Les mesures de l'indice de réfraction se sont imposées comme la technique de choix pour qualifier la teneur en peroxyde dans les barbotines pour le CMP du tungstène. De nombreux flux de processus émergents utilisent le CMP comme outil essentiel pour la création de structures de circuits, ce qui augmente considérablement le nombre d'étapes de CMP, et donc le nombre de risques de perte de rendement si la composition des barbotines s'écarte des spécifications. Alors que les mesures de titrage automatique peuvent donner des résultats extrêmement précis, elles imposent des équipements importants et des coûts de maintenance continus et n'offrent qu'un échantillonnage discret à des intervalles spécifiés. L'indice de réfraction, une mesure continue et sans consommation de barbotine, aide les usines de fabrication à identifier rapidement les défauts de composition des barbotines, réduisant ainsi le nombre de plaquettes à risque.

Les mesures d'indice de réfraction en ligne se sont imposées comme la technique de choix pour détecter les défauts dans les systèmes de mélange et de distribution de barbotines CMP des principales usines de fabrication. L'indice de réfraction, une mesure continue et sans échantillonnage, aide les usines de fabrication à identifier rapidement les changements dans la composition des barbotines.

Une fois étalonnées selon les caractéristiques de température/indice de réfraction d'une barbotine spécifique, les mesures de l'indice de réfraction peuvent déterminer la concentration de peroxyde d'hydrogène dans la barbotine avec une précision de ± 0,02 % concernant la masse, pour les barbotines de cuivre et de tungstène. Dans le cadre d'études à long terme menées dans cette usine de pointe, les mesures des processus CMP à faible nœud ont permis de détecter les compositions de barbotine de manière fiable pendant trois ans, sans aucune maintenance des instruments au-delà du rinçage de routine du réservoir du mélangeur à barbotine. 

La responsabilité quant à la qualité des produits chimiques entrants a été laissée aux fournisseurs de produits chimiques. Les fabricants de semi-conducteurs ont une capacité très limitée, voire inexistante, à détecter les problèmes liés aux procédés chimiques de leurs fournisseurs. Il a été constaté que le produit est exposé à toute modification chimique entrante, quelle qu'en soit la cause : fournisseur, mécanique ou humaine. En fait, on peut considérer que le produit est utilisé comme méthode de surveillance des produits chimiques. Ce document aborde différentes méthodologies de contrôle différentes et suggère les bonnes pratiques permettant d'assurer une application rentable pour une grande variété de produits chimiques pour semi-conducteurs. La solution au problème global n'est pas un appareil ou un système donné, mais plutôt un ensemble de dispositifs et un changement de la pensée fondamentale dans le domaine de la distribution des produits chimiques. Les données à l'appui et d'autres résultats expérimentaux pertinents seront également discutés pour étayer et renforcer les résultats.