半导体是现代电子产品的基本组件。半导体制造设备内部清洁是至关重要的,考虑到工作表面(纳米)的规模。
各种类型的污染物会导致缺陷,导致制造商实施非常严格和精确的生产控制过程再现性高,特别是在最重要的一个生产步骤:晶片表面处理与蚀刻去除杂质和表面纹理和清洁浴室。这篇文章重点强调了半导体制造商的利益实现近红外光谱(NIRS)晶片预处理过程进行实时分析,100%的可追溯性,优化产品安全,和最大晶片载体的吞吐量。
硅片的特写镜头。每个微型广场是一个芯片和微小的晶体管电路。图片来源:中东FZC瑞士万通
你想知道更多关于近红外光谱学是如何运作的吗?看看我们的一些其他博客文章:
近红外光谱分析中常见问题——第1部分
近红外光谱的好处:第2部分
2060年装备半导体湿长椅的近红外光谱分析仪
在半导体制造设备,一个典型的湿板凳单位由几种个人洗澡(即与特定的目的。、化学蚀刻、清洗和冲洗)。对于这些任务,每个流程线需要不同的酸或碱混合物或各种有机成分。图1说明了湿的典型设置长椅上的几个可用的配置为2060年的近红外光谱分析仪从瑞士万通过程分析。
这个例子包括蚀刻浴高频浸(氢氟酸与一定浓度水平基于特定的腐蚀率),那么(标准清洁治疗氢氧化铵和过氧化氢组成的水),星际2(标准清洁治疗盐酸和过氧化氢组成的水),HotPhos(在水中磷酸),和其他(清洗步骤不监测与检测技术。
图1所示。典型湿长椅上设置显示安装NIR呼叫停止流动细胞(橙色)连续监测的浴组成。图片来源:中东FZC瑞士万通
化学物质流通使用集成泵与一些过滤器,旨在防止半导体晶圆污染。晶片载体是浸入每个浴一定量的时间,依赖于化学物质的浓度。由于承运人持有很多非常宝贵的晶片,工艺条件的确切知识在任何时候至关重要的。实时过程监控是由使用呼叫停止流细胞传感器实现的循环管路每个浴(图1)。
实时监控的结果可用在一个过程控制系统(PCS)快速干预和控制,如果任何测量参数的规范。
图2。非侵入式呼叫停止流动池与光纤(蓝色)附加到湿板凳循环流。注意保护和净化管周围的纤维,防止腐蚀。图片来源:中东FZC瑞士万通
湿的长椅上,一个传感器连接到每个过程线(图2)。这个呼叫停止流单元设计和定制从半导体行业与我们的伙伴一起。下面列出了一些主要的好处为用户:
- 完全非接触式和非侵入性,防止污染和停机时间
- 即插即用:容易实现,不需要修改现有的设施
- 适应的主要过程线容易测量
- 聚四氟乙烯材料和清除选择光学和光纤维,防止腐蚀
传感器连接到2060年的近红外光谱分析仪-中心和智能评估单位提供一种快速、可靠的测量技术,可以分析在几秒内所有相关质量参数。这种高科技过程分析仪是理想的监测湿板凳浴组成:
- 多路复用允许用户测量各种参数在五个过程流与一个分析器
- 即插即用的能力意味着无缝集成和更快的启动
- 高质量光纤连接到探测器和分析器长距离快速而可靠地传输数据甚至从潮湿的长椅上
- 结果监测整个湿板凳单位——这意味着在不到五分钟实时过程监控
- 智能过程控制,例如,电脑优先样本流的测量频率较高
如果空间有限,如在困难进入洁净室领域,2060年的NIR-R分析仪可以安装在洁净室区域。近红外光谱的内阁和采样点之间的距离(s)可达到数百meters-achievable low-dispersion光纤的使用。此外,两个不同的湿板凳单位可以用一个人机界面监控和控制。这是极其有益的溢价空间和分析成本需要保存,这个设置可以监视十个采样点(图3)。
图3。(左)容易实现和可访问性使用的远程版本2060的近红外光谱分析仪的可能性两个平行光谱仪柜工作。(R) 2060年,近红外光谱分析仪和2060 NIR-R分析器。图片来源:中东FZC瑞士万通
增强产品和过程安全关键数据可用性和过程状态监测
预见性维护和至关重要的数据可用性短语常用在讨论过程分析技术(PAT)。除了实际的浓度测量,2060的近红外光谱分析仪提供次级过程信息,可以作为进一步行动的条件。例如,根据温度测量过程,过程分析仪可以自动利用特定的近红外校正模型或发送警告DCS / PLC / Scada,以防不必要的温度变化。然而,有很多点考虑,可以增加产品和过程安全以及更好的理解过程。这些包括:
- 使用可追踪的自动化标准内部仪器校准和自我诊断
- 自动化仪器校准和硬件性能测试(体检)在定义的时间间隔或检查测量的有效性
- 状态维修的需求
- 额外的最优化参数检查浴缸质量除了浓度测量(例如,异常值检测)
- 使用temperature-stabilized光谱仪稳定条件和最高的精度
- 实现权力的缓冲和控制关闭序列来维护数据的可用性
找到更多关于过程分析技术(PAT)的优势在我们的博客系列。
自动化或自动化?帕特-第1部分的优点
典型应用为2060年的近红外光谱分析仪在半导体行业
工厂制造商定制他们的湿长椅每个终端客户的规格,所以瑞士万通过程分析。我们提供申请一系列关键的化学参数在每个组合,浓度和温度range-even包括那些还没有被开发出来。
表1。典型的湿蚀刻和清洗化学品实行长椅。
| 浴的名字 |
作文 |
| HotPhos |
H3阿宝4/小时2O |
| HF浸/登革出血热 |
高频/小时2O |
| 央行 |
NH4F / HF / H2O |
| PETCH |
高频/ HNO3/小时2O |
| 那么/ APM |
NH4哦/小时2O2 |
| 星际2 |
盐酸/小时2O2/小时2O |
| SPM |
H2O2/小时2所以4 |
| TMAH |
TMAH /小时2O |
| 盐酸 |
盐酸/小时2O |
| 高频/ HNO3/ CH3羧基 |
高频/ HNO3/ CH3羧基 |
| 异丙醇 |
C3H8O / H2O |
| 氢氧化钠 |
氢氧化钠(除了半导体应用,氢氧化钠主要用于玻璃蚀刻过程。) |
| KOH |
KOH |
增加过程的可靠性和浴寿命与实时监控
现在知道化学物质通常用于前端晶圆生产线处理导致的问题:为什么它是强制性的实时监控所有这些参数?
回顾图1包含多个晶圆的,运营商是动用了各种腐蚀,清洁浴室。通过这样做,与晶片表面的化学反应,导致永久性变化的化学成分,主要是降低蚀刻/清洁剂浓度。在很短的时间内,精确调整蚀刻率(晶片表面的磨损随着时间的推移,HF浓度直接相关)将不再匹配严格的规范,和整个批晶片将被拒绝。避免洗澡的永久更新,确保一个非常可再生的过程严格规范,HF浓度必须随时知道为了得到适当调整。
图4集中趋势图显示,衡量技术从一个标准的清洁1(那么)由氨(NH浴3)和过氧化氢(H2O2)。基于特定浓度限制或时间限制,浴交往是诱导。是非常重要的,这些参数都是彼此独立的监测。
图4。实时监控的氨和过氧化氢那么(L),仔细看看氨浓度的趋势(R)。图片来源:中东FZC瑞士万通
仔细查看趋势图图4显示了如何准确和精确的检测技术测量。在这个例子中,目标是监控中的氨用量那么浴为了优化循环快速和均匀混合。每个NH3剂量检测到的峰值,后跟一个轻微减少< 0.10 wt %在接下来的五分钟。即使是很小的浓度变化可以解决。2060年的近红外光谱分析仪测量重复性突出。它是依赖于应用程序的,能够监控化学浓度< 0.02 wt %。最终,非常精确的化学计量晶片浴与实时数据分析可以achieved-true过程优化和控制。一个2060的近红外光谱分析仪显示其全部潜力增加浴寿命,减少化学废物,减少昂贵的产品(即损失。丢弃的半导体晶片批次)。
结论
在半导体制造设备的主要目标之一是实现最高的吞吐量的硅片湿替补席上没有任何延误或产品其他损失有重大经济影响。然而,这些制造工厂已经运行在最大容量和每小时的停机时间导致的损失数十万欧元。
实时监控的湿化学成分是强制性的板凳上洗澡。2060年的近红外光谱分析仪从瑞士万通过程分析了情况就像这样,并提供用户更不仅仅是一个浓度测量:
- 实时监控两整个湿长椅的半导体晶片清洗和蚀刻浴场
- 灵活的软件直接控制——智能瑞士万通过程分析控制技术(影响)——与平行分析可能与单个过程分析仪
- 即插即用的选择几乎任何化学成分和终端用户的需求
你的知识快餐
监控质量参数标准清洁浴室——衡量氢氧化铵,过氧化氢,盐酸与内联同时分析
简介:2060年的近红外光谱分析仪
简介:抽样方案NIRS分析过程
简介:聪明的瑞士万通过程分析控制技术“影响”的软件