Puolijohdekiekkojen pinnan tasoittamiseen ja liikamateriaalin poistamiseen käytetään kemiallismekaanista kiillotusta. Kiillotuksessa käytettävällä slurryllä on sekä mekaanisia (hankaavia) että kemiallisia ominaisuuksia. Epätasainen slurryn koostumus vaikuttaa kiekkojen laatuun. Vaisalan inline-prosessirefraktometrit sopivat erittäin hyvin slurryn valvontaan, erien välisen vaihtelun, laimentamisen ja sekoittamisen hallintaan sekä kiekkojen optimaalisen laadun ja saannon varmistamiseen.
 

Slurryn koostumus on avainasemassa

Slurryn tiheys ja koostumus ovat kriittisiä parametreja kemiallismekaanisen kiillotuksen laadun kannalta, mutta yhdenmukaista laatua ei saavuteta yksinkertaisesti käyttämällä samaa slurrysekoitusta kerta toisensa jälkeen. Slurry toimitetaan valmistajalta tiivistetyssä muodossa, ja sen koostumus voi vaihdella erien välillä. Puolijohdevalmistaja laimentaa slurrytiivisteen deionisoidulla vedellä ja lisää siihen hapetinta, yleensä vetyperoksidia (H2O2). Tämä on tehtävä juuri ennen kiillotusprosessia, koska vetyperoksidi hajoaa ajan mittaan vedeksi ja hapeksi.

Tämän vuoksi yhdenmukaisen pinnan tasoituslaadun ylläpitämiselle sekä kiekkojen vikojen ja hylkytuotteiden määrän minimoimiselle on käytettävissä vain rajoitettu aikaikkuna. Kiekon laadun varmistamiseksi laitoksen täytyy voida seurata slurryn koostumusta jatkuvasti päivän mittaan. Inline-prosessirefraktometrit ovat yksinkertainen ja kustannustehokas tapa tämän valvonnan suorittamiseen. Refraktometrit voidaan asentaa seuraaviin paikkoihin:  

• syöttölinjoihin saapuvan slurryn ja vetyperoksidin valvontaa sekä slurryn laimennuksen tavoitepitoisuuden määrittämistä varten
• slurrysekoittimen säiliöön vetyperoksidin sekoituksen reaaliaikaista hallintaa sekä oikean pitoisuuden ja sekoitusajan varmistamista varten 
• kemiallismekaaniseen kiillotustyökaluun varmistamaan, että slurryn koostumus on asetettujen rajojen sisällä ennen kuin se joutuu kosketuksiin kiekkojen kanssa.

Reaaliaikaiset tulokset sisäisellä taitekerroinmittauksella

Prosessirefraktometrin toiminta perustuu slurryn taitekertoimen mittaukseen. Jokaisella sekoituksella on oma koostumuksensa ja siten myös oma taitekertoimensa, joka voidaan validoida ja tarkistaa refraktometrillä. Sisäisen inline-refraktometrin tekemä reaaliaikainen mittaus antaa tarkemman kuvan slurryn koostumuksen vaihteluista kuin mikään erillinen näytteenottomenetelmä. Lisäksi mittauksessa ei esiinny käytännössä lainkaan ryömintää, se ei ole riippuvainen virtausnopeudesta eivätkä slurryssä olevat kuplat vaikuta sen tarkkuuteen.

Kun taitekerroinmittaukset on kalibroitu tietyn slurryn taitekerroin- ja lämpötilaominaisuuksien mukaan, niillä voi olla erinomainen toistettavuus esimerkiksi kupari- ja volframislurryjen tapauksessa. Putkensisäiset mittaukset ovat laboratoriopohjaisia menetelmiä parempi vaihtoehto, koska ne eliminoivat kaikki näytteenottoon ja näytteen käsittelyyn liittyvät epävarmuustekijät, kuten vetyperoksidin heikkenemisen ja lämpötilan muutokset.

Vaisala PR-33-S -refraktometri puolijohteille

Vaisala PR-33-S ‑puolijohderefraktometri on erityisesti suunniteltu reaaliaikaisiin mittauksiin puolijohteiden valmistusympäristöissä. Pienikokoisessa laitteessa on metallittomat teflon- ja safiiripintaiset osat, joten se sopii erinomaisesti slurryjen ja kuluttavien kemikaalien mittaamiseen. Vankka rakenne varmistaa pitkän käyttöiän ja hyvän pitkäaikaisen vakauden, ja sisäänrakennettu diagnostiikka antaa välittömän yleiskuvan mittaussuorituskyvystä. 

PR-33-S mahdollistaa slurryn tiheyden suoran mittauksen, ja integroitu lämpötila-anturi varmistaa erittäin tarkat taitekerroinmittaukset, sillä se sietää prosessivärähtelyä ilman mittausvirheitä. Ainutlaatuisen optisen mittausperiaatteen ja vankan rakenteen ansiosta mittausvirheitä ei esiinny ja laite on käytännössä huoltovapaa. Refraktometrissa ei ole kulutusosia eikä se tuota kemiallista jätettä, mikä tekee siitä kustannustehokkaan, luotettavan ja kestävän vaihtoehdon laboratorionäytteiden otolle ja titraukselle. Tutkimukset ovat osoittaneet, että Vaisalan refraktometrit sopivat erinomaisesti vertailutitraukseen – ja niiden lisäetuna ovat vielä reaaliaikaiset, toistettavissa olevat tulokset, jotka saadaan suoraan prosessista. 

Nopea, tarkka ja luotettava

Taitekertoimen inline-mittauksesta on tullut alalla nopean, tarkan ja reaaliaikaisen slurrynvalvonnan uusi standardi. Refraktometrit ovat turvallinen, kustannustehokas ja lähes huoltovapaa menetelmä slurryn tiheyden ja koostumuksen seurantaan. Ne ovat myös johtavien valmistajien valinta slurryn sekoitus- ja annostelujärjestelmien vikojen havaitsemiseen. Varmistamalla, että slurryt täyttävät vaatimukset jatkuvasti, refraktometrit mahdollistavat optimaalisen kiekkojen laadun ja saannon sekä aiempaa pienemmän jätteiden määrän.