Monitoraggio dei processi chimici degli impianti di produzione e rilevamento dei guasti
Incrementare la resa e proteggere gli strumenti e la qualità dei wafer con i misuratori in linea in tempo reale pensati per la chimica umida
Garantire la qualità stabile dei chip grazie a un controllo affidabile dei processi chimici
La qualità dei chip nella produzione di semiconduttori è strettamente legata alla qualità del controllo della variabilità dei processi. In pratica, significa mantenere le distribuzioni nei limiti delle specifiche inferiori e superiori in modo sicuro e soddisfare costantemente i requisiti CTQ (Critical to Quality) e quelli del cliente. Una variabilità eccessiva si trasforma rapidamente in problemi di qualità del prodotto, calo della resa e rilavorazioni. Per garantire un approvvigionamento stabile di prodotti di qualità al mercato, i fab, gli impianti di produzione altamente specializzati per la produzione di semiconduttori, necessitano di metriche di qualità affidabili, controlli rigorosi dei processi e un monitoraggio affidabile delle sostanze chimiche.
La chimica ha un ruolo chiave nella produzione e nella qualità dei prodotti. Gli impianti di produzione dei wafer di semiconduttori consumano grandi volumi di sostanze chimiche durante il processo di produzione nei fab. La ripetibilità e la riproducibilità di ciascuna fase chimica sono priorità assolute, poiché anche la minima deviazione dalle specifiche può causare costose contaminazioni delle apparecchiature e scarti di wafer.
Non far ricadere il monitoraggio chimico sui wafer
Dal punto di vista chimico, due operazioni principali sono strettamente legate alla qualità del prodotto:
- Monitoraggio del processo: mantenere la composizione chimica richiesta nel tempo.
- Rilevamento delle anomalie: verificare che nel processo venga erogata la sostanza chimica giusta e alla giusta concentrazione.
Grazie a un monitoraggio in tempo reale altamente preciso, i fab sono sempre a conoscenza della composizione di ogni flusso chimico. Senza un metodo di monitoraggio, i wafer diventano essi stessi dispositivi di monitoraggio delle sostanze chimiche. Nel momento in cui un problema viene rilevato a livello di wafer, il prodotto sarà già compromesso e le apparecchiature saranno già contaminate su larga scala, con conseguente aumento dei costi e dei tempi di inattività.
Sostanze chimiche tipiche
Le sostanze chimiche tipiche oggetto di monitoraggio includono HF, IPA, DHF, H₂O₂, HNO₃, HCl, KOH, NaOH e NH₄OH utilizzati per la pulizia, l'incisione e altri processi a umido.
Concentrazione chimica in linea in tempo reale per i processi a umido dei semiconduttori
Il rifrattometro per semiconduttori Vaisala K‑PATENTS® consente il monitoraggio dei liquidi in tempo reale, impedisce l'erogazione di concentrazioni chimiche errate sui wafer, indica il momento opportuno per lo spike, ad esempio l'aggiunta di acqua nella soluzione EKC per la rimozione dei residui post-incisione, e segnala la vita utile del bagno e la concentrazione di KOH nel processo di incisione del silicio. Il rifrattometro per semiconduttori completamente integrabile supporta i fab altamente specializzati e l'autodiagnosi ed è anche disponibile in versioni certificate Ex per le aree pericolose.
Grazie a misurazioni altamente precise, affidabili e ripetibili, i prodotti Polaris permettono di sostituire i costosi e complessi analizzatori tradizionalmente utilizzati per l'erogazione di prodotti chimici sfusi e la miscelazione al punto di utilizzo, lo spike, l'incisione e il monitoraggio nei processi di pulizia dei wafer, l'incisione a umido, la pulizia post-incisione e altri processi a umido.
Vantaggi chiave per i fab dei semiconduttori
Un solo principio di misurazione in linea per più punti di monitoraggio dei processi a umido nel fab
Informazioni continue sulla concentrazione in tempo reale per un controllo più rigoroso dei processi e una resa maggiore
Sostituzione dei costosi e complessi analizzatori nell'erogazione di prodotti chimici sfusi e nella miscelazione al punto di utilizzo
Misurazioni precise e senza deriva della concentrazione basate sulla tecnologia dell'indice di rifrazione con compensazione integrata della temperatura
Prestazioni comprovate nel tempo, anche in presenza di sostanze chimiche complesse come slurry e condizioni operative impegnative con quelle dei fab
Stabilità a lungo termine eccellente e assenza di parti in movimento per esigenze minime di manutenzione e tempi di attività elevati
Applicazioni nel monitoraggio dei processi chimici degli impianti di produzione e rilevamento dei guasti
Vaisala offre soluzioni di metrologia in linea, in tempo reale, affidabili, precise ed economiche per la misurazione della concentrazione nella chimica umida
misurazioni in grado di sostituire i costosi e complessi analizzatori utilizzati per il monitoraggio dei processi chimici nei fab
rilevamento delle anomalie, e controllo della concentrazione e della composizione degli slurry CMP.
Erogazione di sostanze chimiche in serie
Rilevamento della qualità delle sostanze chimiche in ingresso, come HF, IPA, DHF, H2O2, HNO3, HCI, KOH, NaOH, NH4OH.
Sostanze chimiche liquide dei semiconduttori
Monitoraggio in tempo reale della concentrazione delle sostanze chimiche liquide durante la produzione di wafer in silicio in banco o in processi a umido.
Erogazione e miscelazione di perossido durante il processo CMP
Sistemi per processi critici: monitoraggio della concentrazione di perossido di idrogeno H2O2 o di altri agenti ossidanti durante il processo CMP (Chemical Mechanical Planarization, planarizzazione chimico-meccanica).
Etch del silicio con KOH
Monitoraggio della concentrazione nei bagni di KOH per determinare l'endpoint di incisione corretto.
Rimozione dei residui post-incisione con sostanze chimiche EKC®
Monitoraggio del contenuto d'acqua nella soluzione EKC® per strumenti a solvente spray.
Rilevamento dell'interfaccia chimica nella pulizia dei wafer
Cambio istantaneo delle sostanze chimiche per la pulizia dei wafer: acido fluoridrico (HF), acqua deionizzata (DIW), SC-1 (H2O2, NH3).
Industria solare (fotovoltaica): rimozione del materiale di taglio residuo dai wafer solari
Monitoraggio della concentrazione nei bagni in acido lattico CH3CHOHCOOH o acido acetico CH3COOH.
Massima produttività e sicurezza nelle aree pericolose
I rifrattometri da processo Vaisala Polaris, leader del settore, sono disponibili in versioni certificate Ex per le aree pericolose.
A seconda dell'opzione di prodotto selezionata, i rifrattometri sono progettati per l'installazione
nelle Zone 0/1 IECEx/ATEX (Classe 1 Divisione 1 in Nord America) o nella Zona 2 (Classe 1 Divisione 2).
Le versioni certificate Ex di Polaris sono compatibili con Indigo520 per assicurare la massima produttività.
Indigo520 e l'attrezzatura IS associata per zona 0/classe 1 divisione 1 vengono posizionati nell'area sicura.
Indigo80 per rifrattometri da processo Vaisala Polaris™
Scopri l'impareggiabile combinazione tra l'indicatore portatile Vaisala Indigo80 e i rifrattometri da processo Polaris™. Con l'indicatore portatile Indigo80 puoi configurare e calibrare le sonde senza tempi di inattività, registrare i dati dalle singole sonde per una diagnosi rapida e individuare facilmente eventuali necessità di manutenzione.
White paper
Indice di rifrazione in linea nella caratterizzazione dell'analisi delle sospensioni del processo CMP freschi in entrata e defluenti
Le misurazioni in linea dell'indice di rifrazione (RI) rappresentano la tecnica di riferimento per la qualificazione del contenuto di perossido di idrogeno negli slurry CMP. Tuttavia, il contenuto di perossido non è l'unico parametro di interesse negli slurry. In genere, gli slurry vengono forniti dal produttore in forma concentrata, per poi essere diluiti nel fab con acqua e perossido. Sebbene la densità degli slurry sia un parametro critico per le prestazioni del processo CMP, la densità in ingresso può variare da un lotto a un altro.
L'indice di rifrazione in linea sostituisce l'autotitolazione nella qualificazione della concentrazione di H₂O₂ nel processo CMP del tungsteno
Le misurazioni dell'indice di rifrazione sono diventate la tecnica di riferimento per la qualificazione del contenuto di perossido negli slurry per il processo CMP del tungsteno. Molti flussi di processo emergenti utilizzano il processo CMP come strumento critico per la costruzione delle strutture dei circuiti, aumentando drasticamente il numero di fasi del processo CMP e, di conseguenza, le potenziali occasioni di perdita di resa se la composizione degli slurry si discosta dalla specifica. Sebbene le misurazioni tramite auto-titolazione forniscano risultati estremamente precisi, richiedono ingenti investimenti in apparecchiature e costi di manutenzione elevati, ma offrono soltanto campionamenti non continui a intervalli specificati. L'indice di rifrazione, una misurazione continua senza consumo di slurry, permette ai fab di rilevare tempestivamente le anomalie nella composizione degli slurry, riducendo il numero di wafer a rischio.
Monitoraggio dell'indice di rifrazione in linea per il rilevamento dei difetti delle sospensioni del processo CMP
Le misurazioni in linea dell'indice di rifrazione si sono affermate come tecnica di riferimento per il rilevamento delle anomalie nei sistemi di miscelazione ed erogazione degli slurry CMP nei fab più avanzati. L'indice di rifrazione, una misurazione continua e non a campione, permette ai fab di identificare rapidamente i cambiamenti nella composizione degli slurry.
Dopo essere state calibrate sulle caratteristiche di temperatura/indice di rifrazione di slurry specifici, le misurazioni dell'indice di rifrazione possono determinare la concentrazione di perossido di idrogeno negli slurry con una precisione fino a ±0,02% in peso, sia per gli slurry di rame che di tungsteno. In studi a lungo termine condotti in questo fab di ultima generazione, le misurazioni per i processi CMP nelle tecnologie a nodo avanzato (low-node) hanno rilevato in modo affidabile la composizione degli slurry per tre anni, senza interventi di manutenzione sulle apparecchiature se non il lavaggio di routine del serbatoio di miscelazione degli slurry.
Monitoraggio chimico in loco nelle forniture chimiche per la produzione di semiconduttori
La verifica della qualità delle sostanze chimiche in ingresso è responsabilità dei fornitori. I produttori di semiconduttori hanno capacità molto ridotte, se non nulle, di rilevare eventuali anomalie nelle chimiche di processo provenienti dai fornitori. È emerso che il prodotto viene esposto a qualsiasi variazione chimica in ingresso, indipendentemente dalla causa, dal fornitore, da fattori meccanici o da errori umani. Di fatto, si può affermare che è il prodotto stesso a essere utilizzato come metodo di monitoraggio delle sostanze chimiche. Questo documento esamina una varietà di metodologie di monitoraggio e suggerisce le best practice per applicazioni a costi contenuti per un'ampia gamma di sostanze chimiche per semiconduttori. A livello generale, il problema non si risolve con un dispositivo o uno schema singolo, ma piuttosto con un set di dispositivi e un cambiamento concettuale di base per l'area di distribuzione delle sostanze chimiche. Saranno inoltre presentati i dati di supporto e altri risultati sperimentali pertinenti a sostegno e conferma delle conclusioni.
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Misurazione della concentrazione di liquidi
Vaisala offre un'ampia gamma di prodotti progettati per soddisfare le esigenze di misurazione di liquidi di diversi settori.
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