Por que a Vaisala é a escolha preferencial de muitas fábricas de semicondutores para a qualificação da concentração de H2O2 no CMP de tungstênio Published: março 17, 2021 Medições industriais Medições de Líquidos Versão em PDF A planarização/polimento químico-mecânico (CMP) é um processo crítico, muito caro e desafiador de nano-polimento que combina reações químicas e abrasão mecânica. É o passo chave na fabricação de circuitos integrados, afetando tanto o rendimento quanto a produtividade. CMP em resumo O polimento é feito com uma suspensão que inclui um agente oxidante, tipicamente peróxido de hidrogênio (H2O2). Durante a fabricação, uma pastilha é pressionada contra uma almofada de polimento enquanto tanto a pastilha quanto a almofada são giradas no sentido anti-horário em velocidades ligeiramente diferentes. À medida que a suspensão é dispensada no centro da almofada, a combinação de ações mecânicas e químicas remove gradualmente material da superfície da pastilha, levando a uma superfície que é local e globalmente plana. As suspensões CMP são misturadas ou diluídas na fábrica antes de serem usadas. As suspensões de polimento de óxido são comumente adquiridas na forma concentrada e diluídas com água no local para minimizar os custos de transporte e mão de obra. Algumas suspensões de polimento multicomponentes podem ser misturadas imediatamente antes do uso devido ao seu curto tempo de vida após a mistura. A mistura correta é essencial, pois está diretamente ligada às taxas de reação química e à taxa de polimento da pastilha; qualquer defeito na mistura tem um impacto negativo na fabricabilidade e confiabilidade. Embora o controle da suspensão no ponto de fabricação (POM) seja rigoroso, processos subsequentes – incluindo transporte, manipulação e filtração – podem afetar as propriedades químicas, e portanto o monitoramento contínuo da suspensão é necessário até o ponto de uso (POU) para garantir um alto rendimento. Ferramentas e metodologias de metrologia eficazes, rápidas, confiáveis, precisas e econômicas são necessárias, por isso muitas fábricas de fabricação optam por usar refratômetros. Como o índice de refração ajuda a melhorar a qualidade da produção O índice de refração (RI) - uma medição contínua, em linha e que não consome suspensão - ajuda as plantas de fabricação a identificar rapidamente falhas na composição da suspensão, pois fornece informações em tempo real sobre o processo, reduzindo o número de pastilhas em risco. A suspensão CMP transporta nanopartículas para níveis de teor de sólidos de 1 a 30%, dependendo do tipo de suspensão, o que torna desafiador analisá-la. No entanto, uma vez calibradas para as características de temperatura/RI de uma suspensão específica, as medições de RI podem determinar com sucesso a concentração de peróxido de hidrogênio na suspensão de tungstênio com uma precisão de ±0,03% por peso, mesmo nessas condições difíceis. Além disso, ao contrário dos testes de sondas de condutividade, as medições de RI podem monitorar a densidade da suspensão de H2O2, um indicador de sedimentação e degradação da suspensão ao longo do tempo. Portanto, o RI é usado não apenas para qualificar o produto final, mas também para monitorar variações de lote a lote na suspensão bruta de entrada e validar as etapas de adição da mistura. Uma característica atraente de alguns sistemas de entrega de suspensão tem sido a capacidade de usar uma função de adição automática de produtos químicos no tanque do dia. Inline refractive index vs. online titration of hydrogen peroxide in slurry conc% Benefícios do Refratômetro Vaisala K-PATENTS® Semicon O Refratômetro Vaisala K-PATENTS Semicon foi projetado especificamente para ambientes de fabricação de semicondutores. Possui uma pegada pequena e sua construção é livre de metal, tornando-o ideal para medir produtos químicos sem corroer o processo. O Refratômetro Vaisala K-PATENTS Semicon é a escolha superior para operações de CMP porque: A medição é totalmente digital e o desvio é impossível O componente integrado de medição de temperatura garante uma medição de RI altamente precisa Oferece medição direta de densidade O design robusto tolera vibrações do processo sem erros de medição Diagnostics integrados fornecem uma visão instantânea das condições do processo Há disponibilidade de diferentes células de fluxo de alta qualidade, projetadas para reduzir e até eliminar a obstrução. Referências A Diversified Fluid Solutions vem utilizando com sucesso o Refratômetro Vaisala K-PATENTS Semicon em suas operações de CMP há anos e encontrou o dispositivo extremamente confiável e preciso. "À medida que os nós de processo avançados trazem um número crescente de etapas de CMP, devemos garantir que as suspensões entregues às ferramentas de polimento mantenham características químicas e mecânicas consistentes", explica Karl Urquhart, Diretor de P&D, Tecnologia Química, Diversified Fluid Solutions. "O monitoramento de RI em linha pode avaliar a composição química do material de entrada, qualificar as etapas de adição de mistura e validar uma mistura uniforme de suspensão de CMP em uma única medição em tempo real, sem consumo de suspensão." A primeira instalação de medição de H2O2 para suspensões de CMP foi instalada em uma grande planta de fabricação de semicondutores em 2013, substituindo a titulação automática. O dispositivo de medição permaneceu estável desde então, sem necessidade de manutenção além da lavagem rotineira do misturador de suspensão. Em geral, após a instalação de um Refratômetro Vaisala K-PATENTS Semicon, o rendimento de wafers nas fábricas de fabricação aumenta aproximadamente 20%. Além disso, as suspensões de CMP são estritamente controladas e permitem uma maior uniformidade do processo de planarização. Gostaria de saber mais? A medição de RI é uma técnica simples, econômica e precisa que fornece informações em tempo real sobre a composição da suspensão, tornando o refratômetro o instrumento de metrologia preferido para muitas fábricas de fabricação. Entre em contato conosco para mais informações.
Leia mais em nosso white paper: O Índice de Refração em Linha Substitui a Titulação Automática na Qualificação da Concentração de H2O2 em CMP de Tungstênio Todas as aplicações da Vaisala em monitoramento de processos químicos fab e detecção de falhas.