La lucidatura elettro-meccanica (CMP) viene utilizzata per levigare la superficie dei wafer semiconduttori e rimuovere il materiale in eccesso. I liquami utilizzati nel processo CMP hanno proprietà sia meccaniche (abrasive) che chimiche. Se la composizione dei liquami non è uniforme, la qualità del wafer ne risente. I rifrattometri da processo in linea di Vaisala sono particolarmente adatti al monitoraggio dei liquami, al controllo della variazione da lotto a lotto, alla diluizione e alla miscelazione e garantiscono qualità e resa ottimali dei wafer.
 

La consistenza dei liquami è fondamentale

La densità e la composizione dei liquami sono parametri critici per la qualità del processo CMP, ma non è così semplice utilizzare sempre la stessa miscela di liquami. I liquami vengono consegnati dal produttore in forma concentrata e possono variare da lotto a lotto. L'impianto di fabbricazione dei semiconduttori (fabbrica) diluisce i liquami concentrati con acqua deionizzata e aggiunge   un agente ossidante, solitamente perossido di idrogeno (H2O2). Ciò deve avvenire poco prima del processo CMP perché l’H2O2 si degrada in acqua e ossigeno nel corso del tempo.

Questo degrado comporta una finestra di tempo limitata in cui è possibile mantenere una qualità di planarizzazione superficiale costante e ridurre al minimo i difetti e gli scarti dei wafer. Per garantire la qualità dei wafer, le fabbriche devono essere in grado di monitorare continuamente la composizione dei liquami durante il giorno. I rifrattometri da processo in linea offrono un modo semplice ed economico per eseguire questo monitoraggio. I rifrattometri possono essere installati nelle seguenti posizioni:  

• Sulle linee di alimentazione per monitorare i liquami in ingresso e l'H2O2 e per definire il livello di concentrazione desiderato della diluizione dei liquami.
• Nel serbatoio di miscelazione dei liquami per il controllo in tempo reale della miscelazione di H2O2 per garantire la concentrazione e il tempo di miscelazione corretti. 
• Nello strumento CMP per garantire che la composizione dei liquami rientri nei limiti stabiliti prima che entri in contatto con i wafer.

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

I rifrattometri da 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 misurazione in tempo reale utilizzando un rifrattometro in linea fornisce un quadro più accurato delle variazioni nella composizione dei liquami rispetto a qualsiasi metodo di campionamento discreto. Inoltre, la misurazione è praticamente priva di deriva, non dipende dalla portata e la precisione non è influenzata dalle bolle nei liquami.

Una volta calibrate sull'indice di rifrazione e sulla temperatura di un liquame specifico, le misurazioni RI possono raggiungere un'eccellente ripetibilità se utilizzate per misurare, ad esempio, liquami 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 Semicon PR-33-S di Vaisala 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 robusto garantisce stabilità a lungo termine e una lunga durata, mentre la diagnostica integrata offre una panoramica istantanea delle prestazioni di misurazione. 

Il PR-33-S consente la misurazione diretta della densità dei liquami 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 robusto, 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 dal processo. 

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.