Contrôle de la qualité des boues de polissage mécano-chimique (CMP) des semi-conducteurs par 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.

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.

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 boue dépend de ses composants chimiques et mécaniques. Cette boue doit présenter une distribution granulométrique étroite et uniforme, ainsi qu'une masse volumique uniforme pour les solides. Une variation de densité indique une boue non uniforme, ce qui altère l'élimination par polissage. Les agglomérations et les grosses particules peuvent être éliminées par les filtres du mélangeur, mais les fluctuations de densité sont plus insidieuses. Il est possible que les particules de la boue répondent aux spécifications et passent à travers les filtres. La boue est généralement expédiée concentrée, puis diluée avec de l'eau ou du peroxyde d'hydrogène à l'usine. Un bac ou un fût de boue peut présenter 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 l'usine, combinées au mélange et au stockage sur site. La surveillance de la densité de la boue garantit que le mélange approprié est fourni aux outils de traitement.

Pour le contrôle des boues entrantes, la densitométrie est devenue la méthode courante. Les variations de densité indiquent une boue non uniforme (c'est-à-dire qu'une concentration 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 pleinement conformes aux exigences sur 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: Rheonics» 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: Rheonics» 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 qualité gestion

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

1. En ligne Viscosité des mesures: Rheonics' SRV - un appareil de mesure de viscosité en ligne à large plage avec mesure intégrée de la température du fluide
2. Rheonics Process Monitor: une avancée contrôleur de suivi prédictif pour surveiller et contrôler en temps réel les variations des conditions de processus
3. Rheonics RhéoPulse au 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 (Rheonics Contrôleur de suivi prédictif). L'utilisation d'un SRV dans une ligne de processus de fabrication entraîne une amélioration de la productivité, des marges bénéficiaires et permet d'atteindre la conformité réglementaire. Rheonics Les capteurs ont un format compact pour une installation simple en OEM et en rénovation. Ils ne nécessitent aucune maintenance ni reconfiguration. Les capteurs offrent des résultats précis et reproductibles, quels que soient la manière et l'endroit où ils sont montés, sans nécessiter 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 sur leur durée de vie.

Une fois l’environnement du processus établi, peu d’efforts sont généralement nécessaires pour maintenir l’intégrité et la cohérence des systèmes – les opérateurs peuvent compter sur un contrôle strict avec Rheonics solution de gestion de la qualité de la production.

Conception et technologie de capteur supérieures

Une électronique sophistiquée et brevetée constitue le cerveau de ces capteurs. SRV et SRD sont disponibles avec des raccords de processus standard de l'industrie comme ¾" NPT, DIN 11851, bride et Tri-clamp permettant aux opérateurs de remplacer un capteur de température existant dans leur ligne de traitement par SRV/SRD fournissant des informations très précieuses et exploitables sur le fluide de traitement, comme la viscosité, en plus d'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 intrinsèquement sûrs certifiés ATEX et IECEx pour une utilisation dans des environnements dangereux. Ces capteurs répondent aux exigences essentielles de santé et de sécurité liées à la conception et à la construction d'équipements et de systèmes de protection destinés à être utilisés en atmosphères potentiellement explosives.

Les certifications intrinsèquement sûres et antidéflagrantes détenues par Rheonics permet également la personnalisation d'un capteur existant, permettant ainsi à nos clients d'éviter le temps et les coûts associés à l'identification et au test d'une alternative. Des capteurs personnalisés peuvent être fournis pour les applications nécessitant une unité jusqu'à des milliers d'unités ; avec des délais de plusieurs semaines contre plusieurs mois.

Rheonics 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 des fluides. Fabriqués avec précision en Suisse, RheonicsLes viscosimètres et densimètres en ligne ont la sensibilité exigée par l'application et la fiabilité nécessaire pour survivre dans un environnement d'exploitation difficile. Résultats stables – même dans des conditions de débit défavorables. Aucun effet de chute de pression ou de débit. Il convient également aux mesures de contrôle qualité en laboratoire. Pas besoin de modifier un composant ou un paramètre pour mesurer sur toute la plage.