La planarizzazione chimico-meccanica (CMP) viene utilizzata per levigare la superficie dei wafer semiconduttori e rimuovere il materiale in eccesso. La sospensione abrasiva (slurry) impiegata nel processo di CMP possiede sia proprietà meccaniche (abrasive) sia chimiche. Se la composizione della sospensione non è uniforme, la qualità dei wafer ne risente. I rifrattometri di processo in linea Vaisala sono particolarmente adatti al monitoraggio dello slurry, al controllo delle variazioni tra i lotti, alla diluizione e alla miscelazione, garantendo così una qualità e una resa ottimali dei wafer.
 

La consistenza dello slurry è fondamentale

La densità e la composizione della sospensione sono parametri critici per la qualità del processo di CMP, ma non è sempre semplice mantenere una miscela costante. Lo slurry viene fornito dai produttori in forma concentrata e può presentare variazioni da un lotto all’altro. L’impianto di produzione dei semiconduttori diluisce la sospensione concentrata con acqua deionizzata e aggiunge un agente ossidante, solitamente perossido di idrogeno (H₂O₂). Questa operazione deve avvenire poco prima del processo di CMP, poiché l’H₂O₂ si degrada in acqua e ossigeno nel tempo.

Questo degrado limita la finestra temporale in cui è possibile mantenere una planarizzazione superficiale costante e ridurre al minimo difetti e scarti dei wafer. Per garantire la qualità dei wafer, gli stabilimenti produttivi devono poter monitorare continuamente la composizione della sospensione nell'arco della giornata. I rifrattometri di processo in linea offrono una soluzione semplice ed economica per questo monitoraggio e possono essere installati in diversi punti chiave:

• Sulle linee di alimentazione, per monitorare la sospensione in ingresso e l’H₂O₂, definendo il livello di concentrazione desiderato della diluizione.
• Nel serbatoio di miscelazione, per il controllo in tempo reale della miscelazione dell’H₂O₂ e garantire la corretta concentrazione e il tempo di miscelazione.
• All’interno dello strumento CMP, per assicurarsi che la composizione della sospensione rientri nei limiti stabiliti prima del contatto con i wafer.

Risultati in tempo reale con la misura dell'indice di rifrazione (RI) in linea

I rifrattometri di processo funzionano misurando l'RI dei liquami. Ogni miscela ha una composizione unica e quindi un RI unico, che può essere validato e caratterizzato utilizzando il rifrattometro. La misura in tempo reale utilizzando un rifrattometro in linea fornisce un quadro più accurato delle variazioni nella composizione della soluzione rispetto a qualsiasi metodo di campionamento discreto. Inoltre, la misura è praticamente priva di deriva, non dipende dalla portata e la precisione non è influenzata dalle bolle nei liquami.

I rifrattometri di processo funzionano misurando l’indice di rifrazione (RI) dello slurry. Ogni miscela ha una composizione unica e quindi un RI specifico, che può essere validato e caratterizzato tramite il rifrattometro. La misurazione in tempo reale con un rifrattometro in linea offre una panoramica più accurata delle variazioni nella composizione della soluzione rispetto ai metodi di campionamento periodico. Inoltre, la misura è praticamente priva di deriva, non dipende dalla portata e non è influenzata dalla presenza di bolle nella soluzione.

Una volta calibrate sull'indice di rifrazione e sulla temperatura di una sospensione specifica, le misurazioni RI possono raggiungere un'eccellente ripetibilità se utilizzate per misurare, ad esempio, le sospensioni di rame e tungsteno. Le misurazioni in linea sono più accurate dei metodi di laboratorio perché eliminano qualsiasi incertezza introdotta nel campionamento e nella gestione dei campioni, come il deterioramento dell'H2O2 o le variazioni di temperatura.

Rifrattometro per semiconduttori PR−33−S di Vaisala

Il rifrattometro Vaisala Semicon PR-33-S è progettato specificamente per la misurazione in linea e in tempo reale negli ambienti di produzione di semiconduttori. Ha un ingombro ridotto e parti e superfici bagnate con teflon e zaffiro prive di metalli, che lo rendono ideale per la misurazione di liquami e sostanze chimiche aggressive. Il design compatto garantisce stabilità a lungo termine e una lunga durata, mentre la diagnostica integrata offre una panoramica istantanea delle prestazioni di misura. 

Il PR-33-S consente la misurazione diretta della densità della soluzione abrasiva e il sensore di temperatura integrato assicura una misurazione RI estremamente accurata, tollerando le vibrazioni del processo senza errori. Grazie all’esclusivo principio di misurazione ottica e al design robusto, non si verifica alcuna deriva di misurazione e il dispositivo è praticamente esente da manutenzione. Non richiede materiali di consumo e non genera rifiuti chimici, offrendo così un’alternativa economica, affidabile e sostenibile rispetto al campionamento e alla titolazione di laboratorio. Gli studi hanno dimostrato che i rifrattometri Vaisala sono in ottimo accordo con la titolazione di riferimento, ma con il vantaggio di fornire risultati in tempo reale, diretti e ripetibili dal processo.

Il PR-33-S consente la misurazione diretta della densità della soluzione abrasiva e il sensore di temperatura integrato garantisce una misurazione RI estremamente accurata, tollerando le vibrazioni del processo senza errori di misura. Grazie all'esclusivo principio di misurazione ottica e al design resistente, non si verifica alcuna deriva di misurazione e il dispositivo è praticamente esente da manutenzione. Il dispositivo non richiede materiali di consumo e non genera rifiuti chimici, fornendo un'alternativa economica, affidabile e sostenibile al campionamento e alla titolazione di laboratorio. Gli studi hanno dimostrato che i rifrattometri Vaisala hanno un eccellente accordo con la titolazione di riferimento, ma con il vantaggio di risultati in tempo reale, diretti e ripetibili.

Veloce, preciso e affidabile

La misurazione RI in linea è diventata lo standard del settore per il monitoraggio dei liquami rapido, accurato e in tempo reale. I rifrattometri rappresentano un metodo sicuro, economico ed esente da manutenzione per monitorare la densità e la composizione dei liquami. Sono anche lo strumento preferito dalle principali fabbriche per rilevare guasti nei sistemi di miscelazione ed erogazione dei liquami. Verificando che i liquami soddisfino costantemente i requisiti, i rifrattometri consentono alle fabbriche di garantire una qualità e una resa ottimali dei wafer riducendo al tempo stesso gli sprechi. 

La misurazione RI in linea è diventata lo standard del settore per il monitoraggio rapido, accurato e in tempo reale dello slurry. I rifrattometri rappresentano un metodo sicuro, economico ed esente da manutenzione per monitorare la densità e la composizione dello slurry e sono lo strumento preferito dai principali stabilimenti di produzione per rilevare guasti nei sistemi di miscelazione ed erogazione. Verificando che lo slurry soddisfi costantemente i requisiti, i rifrattometri consentono alle fabbriche di garantire una qualità e una resa ottimali dei wafer, riducendo al tempo stesso gli sprechi.