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Halbleiter-CMP (chemisch-mechanisches Polieren) Slurry-Qualitätskontrolle durch Dichte- und Viskositätsüberwachung
  • Eine optimale Prozessleistung kann durch die kontinuierliche Überwachung des Güllezustands sichergestellt werden. Es trägt dazu bei, die Anforderungen an Reinheit und Mischgenauigkeit von Slurries der nächsten Generation zu erfüllen.

  • Neuere Slurries sind nicht gut definiert und erfordern eine Feinabstimmung für bestimmte Prozesse, die durch fortschrittliche Sensordaten ermöglicht wird. Die Konsistenz des Waferprozesses wird durch Echtzeiteinblicke und Automatisierung erheblich verbessert.

  • Kontinuierliche Viskositäts-/Dichteoptimierung trägt zur Senkung der Betriebskosten des CMP-Prozesses und der Verbrauchsmaterialien bei

  • Verhindern Sie Probleme mit Alarmfunktionen

Anwendungseinführung

Das chemisch-mechanische Polieren (CMP) von Oberflächen wird oft mit der chemisch-mechanischen Planarisierung in Verbindung gebracht, einem Prozess zum Entfernen von Oberflächenmaterialien durch eine chemische Reaktion. CMP ist ein Standardherstellungsverfahren in der Halbleiterindustrie zur Herstellung von integrierten Schaltkreisen und Speicherplatten.

 

Prozessübersicht der chemisch-mechanischen Planarisierung in der Halbleiterfertigung | Quelle: Azom https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12527

 

Zwischen dem Polierkissen und dem Wafer wird eine Aufschlämmung verwendet, die hauptsächlich reines Wasser, ein chemisches Reagens und verschiedene Polierpartikel enthält.

Warum ist eine Slurry-Prozesskontrolle in CMP erforderlich?

In der Halbleiterindustrie dreht sich alles um Skalierbarkeit und die Einhaltung einer strengen Qualitätskontrolle während des gesamten Prozesses. Bei Mehrmaskenprozessen definieren CMP-Slurries die Oberflächentextur, auf der nachfolgende Schichten abgeschieden werden. Elektronische Bauteile mit kleineren Abmessungen erfordern anspruchsvollere CMP-Prozesse. Das Kundenziel sind flache, glatte, polierte Wafer.

Chemische und physikalische Mechanismen des dielektrischen chemisch-mechanischen Polierens (CMP), In book: Advances in Chemical Mechanical Planarization (CMP), Y. Moon, Dezember 2016 | DOI: 10.1016/B978-0-08-100165-3.00001-2

Schematische Darstellung des CMP-Prozesses | Quelle: Chemische und physikalische Mechanismen des dielektrischen chemisch-mechanischen Polierens (CMP), In book: Advances in Chemical Mechanical Planarization (CMP), Y. Moon, Dezember 2016 | DOI: 10.1016/B978-0-08-100165-3.00001-2

 

Da die minimalen Strukturgrößen unter 10 nm sinken, sind die Fehlerspezifikationen auf Wafer-Ebene strenger geworden. Infolgedessen sind CMP-Prozesse komplexer und die Qualitätsstandards für die Aufschlämmung strenger geworden. Während die Aufschlämmung am Herstellungsort (POM) streng kontrolliert werden kann, können nachfolgende Vorgänge wie Transport, Handhabung, Mischen, Filtrieren und Abgeben auf das Kissen seine chemischen Eigenschaften verändern (z. B. Oxidationsmittel oder Additive beeinflussen). Das Ändern solcher Parameter kann die Prozessleistung beeinträchtigen und zu Defekten auf Waferebene beitragen, wodurch die Modulproduktivität beeinträchtigt wird. Um solche unerwünschten Wirkungen zu verhindern, müssen die chemischen Eigenschaften der Aufschlämmung am Einsatzort kontinuierlich überwacht werden.

Bedeutung der Viskosität und Dichte der CMP-Slurry bei Poliervorgängen

Informationen zu Viskosität und Dichte der Aufschlämmung liefern wichtige Erkenntnisse zur Beurteilung der Dispergierung der Partikel in CMP-Slurries wegen der Beziehung, die zwischen Viskosität und Partikelgröße. Es liefert wichtige Informationen, um Formulierern zu helfen, ihre individuellen Anforderungen zu erfüllen.

Die Konsistenz der Aufschlämmung hängt sowohl von chemischen als auch mechanischen Komponenten ab. Diese Aufschlämmung sollte enge, gleichförmige Teilchengrößenverteilungen und Feststoffe gleichförmiger Dichte aufweisen. Eine sich ändernde Dichte weist auf eine ungleichmäßige Aufschlämmung hin, die die Polierentfernung verändert. Agglomerationen und große Partikel können durch Filter im Mixer entfernt werden, aber Dichteschwankungen sind heimtückischer. Es ist möglich, dass die Schlammpartikel die Spezifikationen erfüllen und die Filter passieren. Die Aufschlämmung wird typischerweise konzentriert versandt und dann in der Fabrik mit Wasser oder Wasserstoffperoxid verdünnt. Ein Schlammbehälter oder ein Fass kann am Boden aufgrund unzureichender Vermischung eine höhere Dichte aufweisen. Anfänglich hängt die Qualität des eingehenden Materials am CMP-Tool von den Fabrikpraktiken in Kombination mit dem Mischen und Lagern vor Ort ab. Die Überwachung der Schlammdichte stellt sicher, dass die richtige Mischung an die Prozesswerkzeuge geliefert wird.

Zur Überwachung der ankommenden Gülle hat sich die Densitometrie als gängige Methode etabliert. Dichteschwankungen weisen auf eine ungleichmäßige Aufschlämmung hin (dh eine höhere Konzentration großer Partikel ist jederzeit möglich), was die Abtragsrate beeinflussen und zu Defekten führen kann.

  • Dichte – Indikator für Aufschlämmungskomponenten und Mischungseigenschaften und ein effektiver Indikator für die Überwachung und Steuerung von Mischungen
  • Viskosität – Indikator für die Konsistenz der Mischung

Einschränkungen anderer Parameter:

  • pH – Aufschlämmungen sind chemisch gepuffert, unbedeutende Schwankungen bei Änderungen des Mischungsverhältnisses
  • ORP (Oxidations-Reduktions-Potenzial) – ändert sich in den meisten CMP-Slurry-Mischungen nicht mit dem Mischungsverhältnis
  • Leitfähigkeit oder TDS – hat normalerweise eine gute Empfindlichkeit gegenüber dem Mischungsverhältnis, kann oft nicht als unabhängiger Kontrollparameter verwendet werden, Leitfähigkeitswerte variieren in verschiedenen Chargen derselben Aufschlämmung, können auch mit der Alterung derselben Aufschlämmungscharge während der empfohlenen Lagerdauer variieren

Lösungen von Rheonics für die Qualitätskontrolle und Sicherung von Halbleiter-CMP-Slurry

Die automatisierte Inline-Viskositätsmessung und -steuerung ist entscheidend, um die Viskosität während des Herstellungsprozesses zu kontrollieren und sicherzustellen, dass kritische Eigenschaften die Anforderungen über mehrere Chargen hinweg vollständig erfüllen, ohne auf Offline-Messmethoden und Probennahmetechniken angewiesen zu sein. Rheonics bietet folgende Lösungen zur Prozesssteuerung und -optimierung,

Viskositäts- und Dichtemessgeräte

  1. In-line Viskosität Messungen: Rheonics SRV ist ein weit verbreitetes Inline-Viskositätsmessgerät, das Viskositätsänderungen in jedem Prozessstrom in Echtzeit erfassen kann.
  2. In-line Viskosität und Dichte Messungen: Rheonics SRD ist ein Inline-Instrument zur simultanen Dichte- und Viskositätsmessung. Wenn die Dichtemessung für Ihren Betrieb wichtig ist, ist SRD der beste Sensor für Ihre Anforderungen. Er verfügt über ähnliche Betriebsfunktionen wie das SRV und genaue Dichtemessungen.

Integriert, schlüsselfertig Licht Management

Rheonics bietet eine integrierte schlüsselfertige Lösung für das Qualitätsmanagement aus:

  1. In-line Viskosität Messungen: Rheonics SRV - ein Inline-Viskositätsmessgerät mit großer Reichweite und integrierter Flüssigkeitstemperaturmessung
  2. Rheonics-Prozessmonitor: ein fortgeschrittener Predictive Tracking Controller Überwachung und Steuerung von Prozessbedingungen in Echtzeit
  3. Rheonics RheoPulse mit maschinell dosing: Ein autonomes System der Stufe 4, das keine Kompromisse mit festgelegten Viskositätsgrenzen eingeht und automatisch Bypassventile oder Pumpen aktiviert, um Mischungskomponenten adaptiv zu dosieren

Der SRV-Sensor befindet sich in einer Linie und misst kontinuierlich die Viskosität (und Dichte bei SRD). Warnungen können so konfiguriert werden, dass der Bediener über erforderliche Maßnahmen informiert wird, oder der gesamte Verwaltungsprozess kann vollständig automatisiert werden RPTC (Rheonics Predictive Tracking Controller). Die Verwendung eines SRV in einer Fertigungslinie führt zu verbesserter Produktivität, Gewinnspannen und erreicht die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften. Rheonics-Sensoren haben einen kompakten Formfaktor für eine einfache OEM- und Retrofit-Installation. Sie erfordern keine Wartung oder Neukonfiguration. Die Sensoren liefern genaue, reproduzierbare Ergebnisse, egal wie oder wo sie montiert sind, ohne dass spezielle Kammern, Gummidichtungen oder mechanischer Schutz erforderlich sind. Ohne Verbrauchsmaterialien und ohne Neukalibrierung sind SRV und SRD extrem einfach zu bedienen, was zu extrem niedrigen Betriebskosten während der gesamten Lebensdauer führt.

Sobald die Prozessumgebung eingerichtet ist, ist in der Regel wenig Aufwand erforderlich, um die Integrität der Systeme aufrechtzuerhalten – Bediener können sich auf die strenge Kontrolle mit der Rheonics-Lösung für das Qualitätsmanagement für die Produktion verlassen.

Überlegenes Sensordesign und Technologie

Anspruchsvolle, patentierte Elektronik ist das Gehirn dieser Sensoren. SRV und SRD sind mit branchenüblichen Prozessanschlüssen wie ¾ ”NPT, DIN 11851, Flansch und Tri-Clamp erhältlich, mit denen der Bediener einen vorhandenen Temperatursensor in seiner Prozesslinie durch SRV / SRD ersetzen kann, der wertvolle und umsetzbare Informationen zu Prozessflüssigkeiten wie Viskosität liefert eine genaue Temperaturmessung mit einem eingebauten Pt1000 (DIN EN 60751 Klasse AA, A, B erhältlich).

Elektronik, die auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten ist

Die Sensorelektronik ist sowohl in einem Sendergehäuse als auch in einer DIN-Schienenhalterung mit kleinem Formfaktor erhältlich und ermöglicht eine einfache Integration in Prozesslinien und in Geräteschränke von Maschinen.

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Entdecken Sie Elektronik- und Kommunikationsoptionen

Einfache Integration

Mehrere in der Sensorelektronik implementierte analoge und digitale Kommunikationsmethoden machen den Anschluss an industrielle SPS- und Steuerungssysteme einfach und unkompliziert.

Analoge und digitale Kommunikationsoptionen

Analoge und digitale Kommunikationsoptionen

Optionale digitale Kommunikationsoptionen

Optionale digitale Kommunikationsoptionen

ATEX & IECEx Compliance

Rheonics bietet eigensichere Sensoren an, die von ATEX und IECEx für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen zertifiziert sind. Diese Sensoren erfüllen die grundlegenden Gesundheits- und Sicherheitsanforderungen in Bezug auf die Konstruktion und den Bau von Geräten und Schutzsystemen, die für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen vorgesehen sind.

Die eigensicheren und explosionsgeschützten Zertifizierungen von Rheonics ermöglichen auch die Anpassung eines vorhandenen Sensors, sodass unsere Kunden Zeit und Kosten sparen können, die mit der Identifizierung und Prüfung einer Alternative verbunden sind. Benutzerdefinierte Sensoren können für Anwendungen bereitgestellt werden, für die eine Einheit bis zu Tausenden von Einheiten erforderlich sind. mit Vorlaufzeiten von Wochen gegenüber Monaten.

Rheonics SRV & SRD sind sowohl ATEX als auch IECEx zertifiziert.

ATEX (2014 / 34 / EU) zertifiziert

Die ATEX-zertifizierten eigensicheren Sensoren von Rheonics entsprechen der ATEX-Richtlinie 2014/34 / EU und sind für die innere Sicherheit nach Ex ia zertifiziert. Die ATEX-Richtlinie legt Mindest- und Grundanforderungen in Bezug auf Gesundheit und Sicherheit zum Schutz von Arbeitnehmern fest, die in gefährlichen Atmosphären beschäftigt sind.

Die ATEX-zertifizierten Sensoren von Rheonics sind für den Einsatz in Europa und international anerkannt. Alle ATEX-zertifizierten Teile sind mit „CE“ gekennzeichnet, um die Konformität anzuzeigen.

IECEx-zertifiziert

Die eigensicheren Sensoren von Rheonics sind von IECEx, der International Electrotechnical Commission, für die Zertifizierung nach Standards für Geräte zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen zertifiziert.

Dies ist eine internationale Zertifizierung, die die Einhaltung der Sicherheitsbestimmungen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen gewährleistet. Rheonics-Sensoren sind für die Eigensicherheit nach Ex i zertifiziert.

Implementierung

Installieren Sie den Sensor direkt in Ihrem Prozessstrom, um Viskositäts- und Dichtemessungen in Echtzeit durchzuführen. Es ist keine Bypassleitung erforderlich: Der Sensor kann in Reihe eingetaucht werden. Durchfluss und Vibrationen beeinträchtigen die Messstabilität und -genauigkeit nicht. Optimieren Sie die Mischleistung, indem Sie wiederholte, aufeinanderfolgende und konsistente Tests an der Flüssigkeit durchführen.

Inline-Standorte für die Qualitätskontrolle

  • In Tanks
  • In den Verbindungsrohren zwischen verschiedenen Verarbeitungsbehältern

Instrumente / Sensoren

SRV Viskosimeter ODER an SRD für zusätzliche Dichte

Rheonics Instrumentenauswahl

Rheonics entwickelt, fertigt und vertreibt innovative Systeme zur Flüssigkeitsmessung und -überwachung. In der Schweiz gefertigte Präzisionsviskosimeter und Dichtemessgeräte von Rheonics zeichnen sich durch die von der Anwendung geforderte Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit aus, die erforderlich sind, um in rauen Betriebsumgebungen zu bestehen. Stabile Ergebnisse - auch unter ungünstigen Strömungsbedingungen. Keine Auswirkung von Druckabfall oder Durchfluss. Es ist gleichermaßen gut für Qualitätskontrollmessungen im Labor geeignet. Es müssen keine Komponenten oder Parameter geändert werden, um über den gesamten Bereich zu messen.

Vorgeschlagene Produkte für die Anwendung

  • Breiter Viskositätsbereich - Überwachen Sie den gesamten Prozess
  • Wiederholbare Messungen in Newtonschen und Nicht-Newtonschen Flüssigkeiten, einphasigen und mehrphasigen Flüssigkeiten
  • Alle 316L-medienberührten Teile aus Edelstahl sind hermetisch abgedichtet
  • Eingebauter Sensor zur Messung der Temperatur der Flüssigkeit
  • Kompakter Formfaktor für den einfachen Einbau in bestehende Prozesslinien
  • Einfach zu reinigen, keine Wartung oder Neukonfiguration erforderlich
  • Einzelnes Instrument zur Messung von Prozessdichte, Viskosität und Temperatur
  • Wiederholbare Messungen in newtonschen und nicht-newtonschen Flüssigkeiten, einphasigen und mehrphasigen Flüssigkeiten
  • Ganzmetallkonstruktion (316L Edelstahl)
  • Eingebauter Sensor zur Messung der Temperatur der Flüssigkeit
  • Kompakter Formfaktor für den einfachen Einbau in bestehende Rohre
  • Einfach zu reinigen, keine Wartung oder Neukonfiguration erforderlich
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