Kemisk-mekanisk polering (CMP) används för att jämna ut ytan på kiselplattor och ta bort överflödigt material. Slurryn som används i CMP-processen har både mekaniska (slipande) och kemiska egenskaper. Om slurryns sammansättning inte är konsekvent påverkas plattornas kvalitet. Vaisalas inline-processrefraktometrar är unikt lämpade för slurryövervakning, variationskontroll mellan partier, utspädning och blandning, och för att säkerställa optimal plattkvalitet och -produktion.
 

Slurryns konsistens är avgörande

Slurryns densitet och sammansättning är en kritisk parameter för CMP-processens kvalitet, men det är inte så enkelt som att alltid använda samma slurrymix. Slurry levereras från tillverkaren i koncentrerad form, och kan variera från parti till parti. Halvledartillverkningsanläggningen (fab) späder den koncentrerade slurryn med avjoniserat vatten och tillsätter   ett oxidationsmedel, vanligtvis väteperoxid (H2O2). Detta måste göras strax före CMP-processen, eftersom H2O2 bryts ned till vatten och syre med tiden.

Denna nedbrytning introducerar ett begränsat tidsutrymme där det är möjligt att bibehålla en homogen ytplaneriseringskvalitet och minimera plattdefekter och -svinn. För att säkerställa plattkvalitet måste fabriker kunna övervaka slurryns sammansättning fortlöpande hela dagen. Inline-processrefraktometrar erbjuder ett enkelt och kostnadseffektivt sätt att sköta denna övervakning. Refraktometrar kan installeras på följande platser:  

• På matningsledningarna för övervakning av inkommande slurry och H2O2, och för att definiera den slutliga nivån på slurryutspädningens koncentration.
• I slurryblandarens tank för kontroll av H2O2-blandning i realtid för att säkerställa rätt koncentration och blandningstid. 
• Vid CMP-verktyget för att säkerställa att slurryns sammansättning ligger inom fastställda gränser innan den kommer i kontakt med plattorna.

Realtidsresultat med mätning enligt inline-brytningsindex (RI)

Processrefraktometrar fungerar så att de mäter slurryns RI. Varje blandning har en unik sammansättning och därför ett unikt RI, som kan valideras och karakteriseras med hjälp av refraktometern. Realtidsmätning med en inline-refraktometer ger en mer exakt bild av variationer i slurryns sammansättning än någon annan provtagningsmetod. Mätningen är dessutom praktiskt taget avdriftsfri, inte beroende av flödeshastigheten, och noggrannheten påverkas inte av bubblor i slurryn.

Efter kalibrering enligt brytningsindex och temperaturegenskaper för en specifik slurry kan RI-mätningar uppnå utmärkt repeterbarhet när de används för att mäta t.ex. koppar- och volframslurry. In situ-mätningar är överlägsna laboratoriemetoder eftersom de eliminerar den osäkerhet som provtagning och provhantering innebär, exempelvis H2O2-nedbrytning eller temperaturförändringar.

Vaisala PR-33-S Semicon-refraktometer

Vaisala PR-33-S Semicon-refraktometern är särskilt konstruerad för in situ-mätning i realtid i halvledartillverkningsmiljöer. Dess fotavtryck är litet, och dess metallfria teflon- och safirbefuktade delar och ytor gör den idealisk för mätning av slurry och starka kemikalier. Den robusta konstruktionen lovar långvarig stabilitet och lång livslängd, och den inbyggda diagnostiken ger en omedelbar överblick över mätprestanda. 

PR-33-S erbjuder direkt mätning av slurryns densitet, och den inbyggda temperatursensorn säkerställer mycket noggrann RI-mätning och tolererar processvibrationer utan mätfel. Tack vare den unika optiska mätprincipen och robusta konstruktionen förekommer ingen mätvärdesavdrift, och enheten är praktiskt taget underhållsfri. Enheten behöver inga förbrukningsartiklar och genererar inget kemiskt avfall, vilket ger ett kostnadseffektivt, pålitligt och hållbart alternativ till laboratorieprovtagning och -titrering. Studier har visat att Vaisala-refraktometrar stämmer utmärkt överens med referenstitrering – men med fördelen av realtidsresultat, direkta och repeterbara från processen. 

Snabb, noggrann och pålitlig

In situ-mätning av RI har blivit branschstandard för snabb och noggrann slurryövervakning i realtid. Refraktometrar är en säker och kostnadseffektiv metod med lågt underhållsbehov för övervakning av slurrydensitet och -sammansättning. De är också ledande tillverkares främsta verktygsval för att detektera fel i slurryblandnings- och dispenseringssystem. Genom att verifiera att slurry konsekvent uppfyller kraven ger refraktometrar tillverkare möjlighet att säkerställa optimal plattkvalitet och -produktion med samtidigt minskat avfall.