Contrôle de la qualité des boues de semi-conducteurs CMP (polissage mécano-chimique) grâce à la surveillance de la densité et de la viscosité

Le polissage chimico-mécanique (CMP) des surfaces est souvent associé à une planarisation chimico-mécanique, qui est un processus d'élimination des matériaux de surface par réaction chimique. Le CMP est un processus de fabrication standard dans l'industrie des semi-conducteurs pour la fabrication de circuits intégrés et de disques mémoire.

Vue d'ensemble du processus de planarisation chimico-mécanique dans l'industrie de fabrication de semi-conducteurs | Source : Azom https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=12527

Une suspension contenant principalement de l'eau pure, un réactif chimique et différentes particules de polissage est utilisée entre le tampon de polissage et la plaquette.

L'industrie des semi-conducteurs est axée sur l'échelle et le maintien d'un contrôle de qualité strict tout au long du processus. Dans les procédés multi-masques, les suspensions CMP définissent la texture de surface sur laquelle les couches suivantes sont déposées. Les composants électroniques de plus petites dimensions nécessitent des processus CMP plus sophistiqués. L'objectif du client est d'avoir des plaquettes plates, lisses et polies.

Diagramme schématique du processus CMP | Source : Mécanismes chimiques et physiques du polissage chimico-mécanique (CMP) diélectrique, Dans le livre : Advances in Chemical Mechanical Planarization (CMP), Y. Moon, décembre 2016 | DOI : 10.1016/B978-0-08-100165-3.00001-2

Avec des tailles de caractéristiques minimales tombant en dessous de 10 nm, les spécifications des défauts au niveau de la tranche sont devenues plus strictes. En conséquence, les processus CMP sont devenus plus complexes et les normes de qualité du lisier sont devenues plus strictes. Alors que la suspension peut être étroitement contrôlée au point de fabrication (POM), les opérations ultérieures telles que le transport, la manipulation, le mélange, la filtration et la distribution sur le tampon peuvent modifier ses propriétés chimiques (par exemple, affecter les oxydants ou les additifs). La modification de ces paramètres peut affecter les performances du processus et contribuer aux défauts au niveau de la tranche, affectant ainsi la productivité du module. Afin d'éviter de tels effets indésirables, les propriétés chimiques du lisier doivent être surveillées en permanence au point d'utilisation.

Les informations sur la viscosité et la densité du lisier fournissent des informations clés pour évaluer la dispersion des particules dans les suspensions CMP en raison de la relation qui existe entre viscosité et taille des particules. Il fournit des informations cruciales pour aider les formulateurs à s'adapter à leurs besoins individuels.

La consistance de la suspension dépend à la fois des composants chimiques et mécaniques. Cette suspension doit avoir des distributions granulométriques étroites et uniformes et des solides de densité uniforme. Une densité changeante indique une suspension non uniforme, ce qui altère l'élimination du polissage. Les agglomérations et les grosses particules peuvent être éliminées par des filtres dans le mélangeur, mais les fluctuations de densité sont plus insidieuses. Il est possible que les particules de lisier répondent aux spécifications et passent à travers les filtres. La suspension est généralement expédiée concentrée, puis diluée avec de l'eau ou du peroxyde d'hydrogène à l'usine. Un bac ou un tambour à lisier peut avoir une densité plus élevée au fond en raison d'un mélange inadéquat. Initialement, la qualité du matériau entrant dans l'outil CMP dépend des pratiques de fabrication combinées au mélange et au stockage sur site. La surveillance de la densité du lisier garantit que le bon mélange est fourni aux outils de traitement.

Pour surveiller le lisier entrant, la densitométrie est devenue la méthode courante. Les variations de densité indiquent une suspension non uniforme (c'est-à-dire qu'une concentration plus élevée de grosses particules est possible à tout moment), ce qui peut affecter le taux d'élimination et entraîner des défauts.

• Densité - Indicateur des composants de la suspension et des propriétés du mélange et un indicateur efficace pour la surveillance et le contrôle du mélange
• Viscosité – Indicateur de consistance du mélange

Limitations des autres paramètres :

• pH - les boues sont tamponnées chimiquement, variation insignifiante avec les changements de rapport de mélange
• ORP (potentiel d'oxydation-réduction) - ne change pas avec le rapport de mélange dans la plupart des mélanges de suspension CMP
• Conductivité ou TDS - a généralement une bonne sensibilité au rapport de mélange, ne peut souvent pas être utilisé comme paramètre de contrôle indépendant, les valeurs de conductivité varient dans différents lots de la même suspension, peuvent également varier avec le vieillissement du même lot de suspension pendant la durée de stockage recommandée

La mesure et le contrôle automatisés de la viscosité en ligne sont essentiels pour contrôler la viscosité pendant le processus de fabrication et garantir que les caractéristiques critiques sont entièrement conformes aux exigences de plusieurs lots, sans avoir à recourir à des méthodes de mesure hors ligne et à des techniques de prélèvement d'échantillons. Rheonics propose les solutions suivantes pour le contrôle et l'optimisation des processus,

Viscosimètres et densimètres

1. En ligne Viscosité des mesures: Rhéonique SRV est un appareil de mesure de viscosité en ligne à large gamme capable de détecter les changements de viscosité dans n'importe quel flux de processus en temps réel.
2. En ligne Viscosité et densité des mesures: Rhéonique SRD est un instrument de mesure simultanée de la densité et de la viscosité en ligne. Si la mesure de densité est importante pour vos opérations, SRD est le meilleur capteur pour répondre à vos besoins, avec des capacités opérationnelles similaires au SRV ainsi que des mesures de densité précises.

Intégré, clé en main de qualité gestion

Rheonics propose une solution clé en main intégrée de gestion de la qualité composée de:

1. En ligne Viscosité des mesures: VRS de Rheonics - un appareil de mesure de viscosité en ligne à large plage avec mesure intégrée de la température du fluide
2. Moniteur de processus rhéonique: une avancée contrôleur de suivi prédictif pour surveiller et contrôler en temps réel les variations des conditions de processus
3. Rhéonique RhéoPulse avec automatique doser: Un système autonome de niveau 4 qui n'assure aucun compromis avec les limites de viscosité définies et active automatiquement les vannes de dérivation ou les pompes pour doser de manière adaptative les composants du mélange

Le capteur SRV est situé en ligne de sorte qu'il mesure en continu la viscosité (et la densité en cas de SRD). Les alertes peuvent être configurées pour informer l'opérateur de l'action nécessaire ou l'ensemble du processus de gestion peut être entièrement automatisé avec RPTC (Contrôleur de suivi prédictif Rheonics). L'utilisation d'un SRV dans une ligne de processus de fabrication permet d'améliorer la productivité, les marges bénéficiaires et d'atteindre la conformité réglementaire. Les capteurs Rheonics ont un facteur de forme compact pour une installation OEM et rétrofit simple. Ils ne nécessitent aucune maintenance ni reconfiguration. Les capteurs offrent des résultats précis et reproductibles, peu importe comment et où ils sont montés, sans avoir besoin de chambres spéciales, de joints en caoutchouc ou de protection mécanique. N'utilisant aucun consommable et ne nécessitant pas de réétalonnage, les SRV et SRD sont extrêmement faciles à utiliser, ce qui se traduit par des coûts de fonctionnement extrêmement faibles.

Une fois l'environnement de processus établi, il y a généralement peu d'efforts requis pour maintenir la cohérence de l'intégrité des systèmes - les opérateurs peuvent compter sur le contrôle strict avec la solution de gestion de la qualité de production Rheonics.

Conception et technologie de capteur supérieures

L'électronique sophistiquée et brevetée est le cerveau de ces capteurs. SRV et SRD sont disponibles avec des raccords de processus standard de l'industrie tels que ¾ ”NPT, DIN 11851, bride et Tri-clamp permettant aux opérateurs de remplacer un capteur de température existant dans leur ligne de processus par SRV / SRD donnant des informations sur les fluides de processus très précieuses et exploitables comme la viscosité. une mesure précise de la température à l'aide d'un Pt1000 intégré (DIN EN 60751 classe AA, A, B disponible).

Électronique construite pour répondre à vos besoins

Disponible dans un boîtier de transmetteur et un montage sur rail DIN petit format, l'électronique du capteur permet une intégration facile dans les lignes de processus et à l'intérieur des armoires d'équipement des machines.

Facile à intégrer

Les multiples méthodes de communication analogiques et numériques implémentées dans l'électronique du capteur permettent une connexion simple et directe à des automates industriels et à des systèmes de contrôle.

Options de communication analogique et numérique

Options de communication numérique en option

Rheonics propose des capteurs de sécurité intrinsèque certifiés ATEX et IECEx pour une utilisation dans des environnements dangereux. Ces capteurs sont conformes aux exigences essentielles de sécurité et de santé relatives à la conception et à la construction des équipements et des systèmes de protection destinés à être utilisés dans des atmosphères potentiellement explosives.

Les certifications intrinsèquement sûres et antidéflagrantes détenues par Rheonics permettent également de personnaliser un capteur existant, ce qui permet à nos clients d’éviter le temps et les coûts associés à l’identification et au test d’une solution de remplacement. Des capteurs personnalisés peuvent être fournis pour les applications nécessitant une unité allant jusqu'à plusieurs milliers d'unités. avec des délais de plusieurs semaines.

Rhéonique SRV & SRD sont tous deux certifiés ATEX et IECEx.

Installez directement le capteur dans votre flux de processus pour effectuer des mesures de viscosité et de densité en temps réel. Aucune ligne de dérivation n'est requise: le capteur peut être immergé en ligne; le débit et les vibrations n'affectent pas la stabilité et la précision de la mesure. Optimisez les performances de mélange en fournissant des tests répétés, consécutifs et cohérents sur le fluide.

Emplacements de contrôle qualité en ligne

• En cuves
• Dans les tuyaux de raccordement entre divers conteneurs de traitement

Instruments / Capteurs

SRV Viscosimètre OU un SRD pour une densité supplémentaire

Rheonics conçoit, fabrique et commercialise des systèmes innovants de détection et de surveillance de fluides. Construits en Suisse, les viscosimètres et densimètres en ligne de Rheonics présentent la sensibilité requise par l'application et la fiabilité nécessaire pour survivre dans un environnement d'exploitation difficile. Résultats stables - même dans des conditions de flux défavorables. Aucun effet de perte de charge ou de débit. Il convient également aux mesures de contrôle de la qualité en laboratoire. Pas besoin de changer un composant ou un paramètre pour mesurer sur toute la plage.