Halfgeleider CMP (chemisch mechanisch polijsten) slurrykwaliteitscontrole door dichtheids- en viscositeitsbewaking

Het chemisch-mechanisch polijsten (CMP) van oppervlakken wordt vaak geassocieerd met chemisch-mechanische planarisatie, een proces waarbij oppervlaktematerialen worden verwijderd door een chemische reactie. CMP is een standaard fabricageproces in de halfgeleiderindustrie voor het vervaardigen van geïntegreerde schakelingen en geheugenschijven.

Procesoverzicht van chemisch-mechanische planarisatie in de halfgeleiderindustrie | Bron: Azom https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12527

Tussen het polijstkussen en de wafel wordt een slurry gebruikt die voornamelijk zuiver water, een chemisch reagens en verschillende polijstdeeltjes bevat.

In de halfgeleiderindustrie draait alles om schaal en het handhaven van strikte kwaliteitscontrole gedurende het hele proces. In processen met meerdere maskers bepalen CMP-slurries de oppervlaktetextuur waarop volgende lagen worden afgezet. Elektronische componenten met kleinere afmetingen vereisen meer geavanceerde CMP-processen. Het doel van de klant is om platte, gladde, gepolijste wafels te hebben.

CMP Proces Schematisch Schema | Bron: Chemische en fysische mechanismen van diëlektrisch chemisch mechanisch polijsten (CMP), In boek: Advances in Chemical Mechanical Planarization (CMP), Y. Moon, december 2016 | DOI: 10.1016/B978-0-08-100165-3.00001-2

Met minimale functiegroottes die onder de 10 nm vallen, zijn de defectspecificaties op waferniveau strenger geworden. Als gevolg hiervan zijn CMP-processen complexer geworden en zijn de kwaliteitsnormen voor drijfmest strenger geworden. Hoewel de slurry op het productiepunt (POM) streng kan worden gecontroleerd, kunnen daaropvolgende bewerkingen zoals transport, hantering, mengen, filtratie en doseren op de pad de chemische eigenschappen ervan veranderen (bijvoorbeeld door oxidatiemiddelen of additieven aan te tasten). Het wijzigen van dergelijke parameters kan de procesprestaties beïnvloeden en bijdragen aan defecten op waferniveau, waardoor de moduleproductiviteit wordt beïnvloed. Om dergelijke ongewenste effecten te voorkomen, moeten de chemische eigenschappen van drijfmest continu worden gecontroleerd op het punt van gebruik.

Informatie over viscositeit en dichtheid van slurry biedt belangrijke inzichten om de dispersie van de deeltjes in CMP-slurries vanwege de relatie die bestaat tussen viscositeit en deeltjesgrootte:. Het biedt cruciale informatie om formuleerders te helpen bij het afstemmen op hun individuele vereisten.

De consistentie van de drijfmest hangt af van zowel chemische als mechanische componenten. Deze slurry moet smalle, uniforme deeltjesgrootteverdelingen en vaste stoffen met een uniforme dichtheid hebben. Veranderende dichtheid duidt op een niet-uniforme slurry, die de verwijdering van het polijsten verandert. Agglomeraties en grote deeltjes kunnen worden verwijderd door filters in de blender, maar dichtheidsfluctuaties zijn verraderlijker. Het is mogelijk dat de mestdeeltjes voldoen aan de specificaties en door de filters gaan. De slurry wordt typisch geconcentreerd vervoerd en vervolgens in de fabriek verdund met water of waterstofperoxide. Een slurrybak of -vat kan een hogere dichtheid aan de onderkant hebben als gevolg van onvoldoende menging. In eerste instantie hangt de kwaliteit van het binnenkomende materiaal bij de CMP-tool af van de fab-praktijken in combinatie met mengen en opslag ter plaatse. Het bewaken van de slurrydichtheid zorgt ervoor dat het juiste mengsel aan de procestools wordt geleverd.

Voor het monitoren van binnenkomende slurry is densitometrie de gangbare methode geworden. Variaties in dichtheid duiden op een niet-uniforme slurry (dwz een hogere concentratie van grote deeltjes is op elk moment mogelijk), die de verwijderingssnelheid kan beïnvloeden en tot defecten kan leiden.

• Dichtheid – Indicator van slurrycomponenten en mengseleigenschappen en een effectieve indicator voor monitoring en controle van het mengsel
• Viscositeit – Indicator voor de consistentie van het mengsel

Beperkingen van andere parameters:

• pH – slurries zijn chemisch gebufferd, onbeduidende variatie met veranderingen in mengverhouding
• ORP (Oxidatie-reductiepotentieel) – verandert niet met de mengverhouding in de meeste CMP-slurrymengsels
• Geleidbaarheid of TDS – heeft meestal een goede gevoeligheid voor de mengverhouding, kan vaak niet worden gebruikt als een onafhankelijke controleparameter, geleidbaarheidswaarden variëren in verschillende partijen van dezelfde mest, kunnen ook variëren met veroudering van dezelfde mestpartij tijdens de aanbevolen opslagduur

Geautomatiseerde in-line viscositeitsmeting en -regeling is cruciaal om de viscositeit tijdens het productieproces te beheersen en ervoor te zorgen dat kritische kenmerken volledig voldoen aan de vereisten voor meerdere batches, zonder afhankelijk te zijn van offline meetmethoden en technieken voor het nemen van monsters. Rheonics biedt de volgende oplossingen voor procesbesturing en -optimalisatie,

Viscositeits- en dichtheidsmeters

1. In lijn viscositeit afmetingen: Rheonics' SRV is a is een in-line viscositeitsmeetapparaat met een groot bereik dat in realtime viscositeitsveranderingen binnen elke processtroom kan detecteren.
2. In lijn Viscositeit en dichtheid afmetingen: Rheonics' SRD is een in-line meetinstrument voor gelijktijdige dichtheid en viscositeit. Als dichtheidsmeting belangrijk is voor uw activiteiten, is SRD de beste sensor om aan uw behoeften te voldoen, met operationele mogelijkheden die vergelijkbaar zijn met de SRV, samen met nauwkeurige dichtheidsmetingen.

Geïntegreerd, gebruiksklaar kwaliteit beheer

Rheonics biedt een geïntegreerde turn-key oplossing voor kwaliteitsmanagement bestaande uit:

1. In lijn viscositeit afmetingen: SRV van Rheonics - een breed assortiment, in-line viscositeitsmeetapparaat met ingebouwde vloeistoftemperatuurmeting
2. Rheonics-procesmonitor: een gevorderde voorspellende volgcontroller om variaties van procescondities in realtime te bewaken en te controleren
3. Rheonics RheoPulse die al met Countr werken automatisch dossing: Een autonoom systeem van niveau 4 dat geen compromis garandeert met de ingestelde viscositeitsgrenzen en automatisch omloopkleppen of pompen activeert om mengselcomponenten adaptief te doseren

De SRV-sensor is in-line geplaatst en meet dus continu de viscositeit (en dichtheid in het geval van SRD). Waarschuwingen kunnen worden geconfigureerd om de operator op de hoogte te stellen van de nodige actie of het hele beheerproces kan volledig worden geautomatiseerd RPTC (Rheonics voorspellende volgcontroller). Het gebruik van een SRV in een productieproces leidt tot verbeterde productiviteit, winstmarges en conformiteit met de regelgeving. Rheonics-sensoren hebben een compacte vormfactor voor eenvoudige OEM- en retrofit-installatie. Ze vereisen geen onderhoud of herconfiguraties. De sensoren bieden nauwkeurige, herhaalbare resultaten, ongeacht hoe of waar ze zijn gemonteerd, zonder dat er speciale kamers, rubberen afdichtingen of mechanische bescherming nodig zijn. SRV en SRD gebruiken geen verbruiksartikelen en hoeven niet opnieuw te worden gekalibreerd, waardoor ze uiterst eenvoudig te bedienen zijn, wat resulteert in extreem lage bedrijfskosten gedurende de hele levensduur.

Zodra de procesomgeving tot stand is gebracht, is er meestal weinig inspanning nodig om de integriteitsconsistentie van de systemen te behouden - operators kunnen vertrouwen op de strakke controle met de Rheonics-oplossing voor productiekwaliteitsbeheer.

Superieur sensorontwerp en -technologie

Geavanceerde, gepatenteerde elektronica vormt het brein van deze sensoren. SRV en SRD zijn verkrijgbaar met industriestandaard procesaansluitingen zoals ¾ ”NPT, DIN 11851, Flens en Tri-clamp, waardoor operators een bestaande temperatuursensor in hun proceslijn kunnen vervangen door SRV / SRD, wat zeer waardevolle en bruikbare procesvloeistofinformatie oplevert, zoals viscositeit een nauwkeurige temperatuurmeting met behulp van een ingebouwde Pt1000 (DIN EN 60751 klasse AA, A, B beschikbaar).

Elektronica gebouwd om aan uw behoeften te voldoen

De sensorelektronica is verkrijgbaar in zowel een transmitterbehuizing als een kleine DIN-railmontage en maakt eenvoudige integratie in proceslijnen en in apparatuurkasten van machines mogelijk.

Eenvoudig te integreren

Meerdere analoge en digitale communicatiemethoden die in de sensorelektronica zijn geïmplementeerd, maken het aansluiten op industriële PLC- en besturingssystemen eenvoudig en eenvoudig.

Analoge en digitale communicatie-opties

Optionele digitale communicatie-opties

Rheonics biedt intrinsiek veilige sensoren gecertificeerd door ATEX en IECEx voor gebruik in gevaarlijke omgevingen. Deze sensoren voldoen aan de essentiële gezondheids- en veiligheidseisen met betrekking tot het ontwerp en de constructie van apparatuur en beveiligingssystemen die zijn bedoeld voor gebruik in mogelijk explosieve atmosferen.

De intrinsiek veilige en explosieveilige certificeringen van Rheonics maken ook aanpassing van een bestaande sensor mogelijk, waardoor onze klanten de tijd en kosten kunnen vermijden die gepaard gaan met het identificeren en testen van een alternatief. Aangepaste sensoren kunnen worden geleverd voor toepassingen die één eenheid tot duizenden eenheden vereisen; met doorlooptijden van weken versus maanden.

Rheonics SRV & SRD zijn beide ATEX- en IECEx-gecertificeerd.

Installeer de sensor rechtstreeks in uw processtroom om realtime viscositeits- en dichtheidsmetingen uit te voeren. Er is geen bypass-leiding nodig: de sensor kan in-line worden ondergedompeld; debiet en trillingen hebben geen invloed op de meetstabiliteit en nauwkeurigheid. Optimaliseer de mengprestaties door herhaalde, opeenvolgende en consistente tests op de vloeistof uit te voeren.

In-line kwaliteitscontrolelocaties

• in tanks
• In de verbindingsleidingen tussen verschillende verwerkingscontainers

Instrumenten / sensoren

SRV Viscometer OF een SRD voor extra dichtheid

Rheonics ontwerpt, produceert en verkoopt innovatieve systemen voor vloeistofdetectie en -bewaking. Precisie gebouwd in Zwitserland, de in-line viscometers en dichtheidsmeters van Rheonics hebben de gevoeligheid die de toepassing vereist en de betrouwbaarheid die nodig is om te overleven in een barre werkomgeving. Stabiele resultaten - zelfs onder ongunstige stromingsomstandigheden. Geen effect van drukval of debiet. Het is even goed geschikt voor kwaliteitscontrolemetingen in het laboratorium. U hoeft geen componenten of parameters te wijzigen om het volledige bereik te meten.