Monitoraggio dei processi chimici degli impianti di produzione e rilevamento dei guasti

Nelle applicazioni di monitoraggio del processo, la composizione chimica desiderata deve essere mantenuta nel tempo. Nelle applicazioni di rilevamento dei guasti, il sistema deve verificare che al processo venga erogata la sostanza chimica corretta. Con un monitoraggio accurato, gli impianti di produzione conoscono la composizione di ogni flusso chimico indicato. Senza monitoraggio, i wafer diventano di fatto i monitor chimici. A quel punto, i wafer sono già andati persi e potrebbe essersi verificata una contaminazione su larga scala delle apparecchiature.

Il rifrattometro per semiconduttori K‑PATENTS® di Vaisala offre un monitoraggio del liquido in tempo reale e impedisce che concentrazioni chimiche errate vengano erogate nei wafer, indica i tempi per lo spiking, ad esempio per l'acqua nell'EKC al momento della rimozione dei residui post-etch e indica la durata del bagno e la concentrazione di KOH nel processo di etching del silicio.

 

Applicazioni nel monitoraggio dei processi chimici degli impianti di produzione e rilevamento dei guasti

Vaisala offre una metrologia in linea, in tempo reale, affidabile, precisa ed economica per le misure della concentrazione di sostanze chimiche liquide che può sostituire analizzatori costosi e complessi utilizzati nel monitoraggio dei processi chimici degli impianti di produzione e nel rilevamento dei guasti, nonché nella composizione delle sospensioni del processo CMP e nel controllo della concentrazione.

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 della concentrazione in tempo reale di sostanze chimiche umide durante la produzione di wafer di silicio.
 

Erogazione e miscelazione di perossido durante il processo CMP

Sistemi di processo critici: monitoraggio del perossido di idrogeno H2O2 o della concentrazione di altri agenti ossidanti durante il processo di planarizzazione chimica meccanica (CMP, Chemical Mechanical Planarization). 

Etch del silicio con KOH

Monitoraggio della concentrazione nel bagno di KOH per la determinazione del corretto punto finale di incisione. 

Trattamenti di post-pulizia con EKC

Monitoraggio del contenuto d'acqua nell'EKC per strumenti a solvente spray. 

Rilevamento dell'interfaccia chimica nella pulizia dei wafer

Interruttore istantaneo delle sostanze chimiche per la pulizia dei wafer, ad esempio 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 nel bagno di acido lattico CH3CHOHCOOH o di acido acetico CH3COOH. 

White paper

Indice di rifrazione in linea nella caratterizzazione dell'analisi delle sospensioni del processo CMP freschi in entrata e defluenti

Le misure dell'indice di rifrazione in linea (RI) sono la tecnica prescelta per qualificare il contenuto di perossido di idrogeno nelle sospensioni del processo CMP. Tuttavia, il contenuto di perossido non è l'unico parametro di interesse per le sospensioni. Tipicamente, le sospensioni vengono consegnate dal produttore in forma concentrata, quindi diluite con acqua e perossido presso l'impianto di produzione. Sebbene la densità delle sospensioni sia un parametro critico per le prestazioni del processo CMP, la densità in entrata può variare da lotto a lotto.

L'indice di rifrazione in linea sostituisce l'autotitolazione nella qualificazione della concentrazione di H₂O₂ nel processo CMP del tungsteno

Le misure dell'indice di rifrazione si sono affermate come la tecnica scelta per la qualificazione del contenuto di perossido nelle sospensioni per il processo CMP del tungsteno. Molti flussi di processo emergenti utilizzano il processo CMP come strumento critico per la costruzione di strutture circuitali, aumentando drasticamente il numero di passaggi del processo CMP e di conseguenza, il numero di possibili perdite di resa se la composizione delle sospensioni si discosta dalle specifiche. Le misure delle autotitolazioni possono dare risultati estremamente accurati, ma impongono grandi investimenti di capitale e costi di manutenzione continua elevati, offrendo solo un campionamento discreto a intervalli specificati. L'indice di rifrazione, una misura continua che non consuma sospensioni, aiuta gli impianti di produzione a identificare rapidamente i difetti di composizione delle sospensioni, 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 misure in linea dell'indice di rifrazione si sono affermate come la tecnica migliore per il rilevamento di guasti nei sistemi di miscelazione ed erogazione delle sospensioni del processo CMP dei principali impianti di produzione. L'indice di rifrazione, una misura continua senza campionamento, aiuta tali impianti a identificare rapidamente i cambiamenti nella composizione delle sospensioni.

Una volta effettuata la taratura in base alle caratteristiche di temperatura/indice di rifrazione per una sospensione specifica, le misure dell'indice di rifrazione possono determinare la concentrazione di perossido di idrogeno nelle sospensioni con una precisione entro ± 0,02% in peso, sia per le sospensioni di rame sia di tungsteno. In studi a lungo termine presso questo impianto di produzione all'avanguardia, le misure per i processi CMP con tecnologia a basso nodo hanno rilevato le composizioni delle sospensioni in modo affidabile per tre anni, senza manutenzione dello strumento oltre al lavaggio di routine del serbatoio del miscelatore di sospensioni. 

Monitoraggio chimico in loco nelle forniture chimiche per la produzione di semiconduttori

La qualità delle sostanze chimiche in entrata è stata lasciata di solito ai fornitori stessi. I produttori di semiconduttori non sono in grado di rilevare i problemi correlati ai prodotti chimici di processo dei loro fornitori o lo fanno in modo limitato. È stato riscontrato che il prodotto è esposto a qualsiasi cambiamento chimico in arrivo, indipendentemente dalla causa, dal fornitore, dalla meccanica o dall'uomo. In effetti si può dire che il prodotto viene utilizzato come metodo di monitoraggio per le sostanze chimiche. Questo documento illustrerà una varietà di diverse metodologie di monitoraggio, suggerendo le migliori pratiche per un'applicazione economica per un'ampia varietà di sostanze chimiche per semiconduttori. La soluzione al problema generale non riguarda un singolo dispositivo o schema, ma un insieme di dispositivi e una modifica alla metodologia della distribuzione di sostanze chimiche. Saranno inoltre discussi i dati di supporto e altri risultati sperimentali pertinenti per supportare e rafforzare i risultati esposti.