Surveillance des processus de fabrication chimique et détection de panne

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Dans les processus de fabrication de semi-conducteurs, la qualité des puces est généralement définie comme la réduction de la variabilité autour de la cible, ou en d'autres termes, la qualité de la distribution entre les limites inférieures et supérieures spécifiées. Les critères critiques pour la qualité (CTQ) et la conformité aux exigences des clients jouent également un rôle important. Une trop grande variabilité dans la fabrication se traduit rapidement par des problèmes de qualité des produits. Pour garantir un approvisionnement stable en produits de qualité sur le marché, des mesures de qualité et un contrôle des processus rigoureux sont nécessaires. La chimie est un élément important de la qualité et de la fabrication des produits. Les usines de plaquettes pour semi-conducteurs consomment des tonnes de produits chimiques, à tous les stades de production. La répétabilité et la reproductibilité de chaque processus sont une préoccupation majeure des fabricants de semi-conducteurs, un écart infime des spécifications entraînant la contamination de l'équipement et la nécessité d'éliminer les plaquettes. 

Surveillance des processus et détection de panne 

En matière de chimie, deux opérations distinctes sont directement liées à la qualité des produits : la surveillance des processus et la détection de panne. Dans les applications de surveillance des processus, la chimie souhaitée doit être maintenue dans le temps. Dans les applications de détection de panne, le système doit vérifier que le bon produit chimique est distribué dans le processus. Grâce à une surveillance précise, les fabricants connaissent la composition de chaque flux chimique donné. Sans surveillance, les plaquettes deviennent de facto des contrôleurs chimiques. À ce moment-là, des plaquettes ont déjà été perdues et une contamination des équipements à grande échelle pourrait avoir eu lieu. 

Le réfractomètre Vaisala K PATENTS® Semicon offre des capacités de surveillance des liquides en temps réel et empêche la distribution de concentrations chimiques incorrectes sur les plaquettes, indique le moment de l'ajout (par exemple, pour l'eau dans l'EKC) lors de l'élimination des résidus après gravure, et indique la durée de vie du bain et la concentration de KOH lors de la gravure du silicium. Le réfractomètre Semicon entièrement intégrable prend en charge la fabrication intelligente et l'autodiagnostic. 

Applications in fab chemical process monitoring and fault detection

Vaisala offers in-line, real-time, reliable, precise and cost-effective metrology for wet chemistry concentration measurements which can replace expensive and complex analyzers used in fab chemical process monitoring and fault detection as well as CMP slurry composition and concentration control.

Bulk chemical delivery

Quality detection of incoming chemicals, such as: HF, IPA, DHF, H2O2, HNO3, HCI, KOH, NaOH, NH4OH. 

Semiconductor wet chemicals

Real-time concentration monitoring of wet chemicals during silicon wafer fabrication in wet bench or wet process. 

Peroxide blending and dispense at CMP

Critical process systems: Hydrogen peroxide H2O2 or other oxidizing agent's concentration monitoring during Chemical Mechanical Planarization (CMP) process. 

KOH etch of silicon

KOH bath concentration monitoring for determining the correct etch end-point. 

Post-etch residue removal with EKC® chemicals

Water content monitoring in EKC® for spray solvent tools. 

Chemical interface detection in wafer cleaning

Instant switch of wafer cleaning chemicals hydrofluoric acid (HF), deionized water (DIW), SC-1 (H2O2, NH3). 

Solar (photovoltaic) industry: Removal of residual sawing material from solar wafers

Lactic acid CH3CHOHCOOH or acetic acid CH3COOH bath concentration monitoring. 

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Indice de réfraction en ligne dans la caractérisation des analyses de la barbotine CMP entrante fraîche et usée

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.

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L'indice de réfraction en ligne remplace le titrage automatique pour qualifier la concentration de H₂O₂ dans le CMP du tungstène

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.

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Surveillance de l'indice de réfraction en ligne pour la détection des défauts des barbotines CMP

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. 

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Surveillance chimique in situ dans les fournitures chimiques pour la fabrication de semi-conducteurs

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.

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Blogs, webinaires et exemples de réussite

Mesure de la concentration de liquide

Vaisala propose une grande palette de produits adaptés aux besoins de mesure des liquides de différentes industries.
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