Monitoring quality parameters in standard cleaning baths

Význam tématu

Chemická úprava plochy křemíkových waferů je zásadní pro eliminaci kontaminantů, mikroskopických částic a vad, které mohou výrazně ovlivnit výkonnost polovodičových součástek. Standardní čistící lázně SC1 (NH4OH + H2O2) a SC2 (HCl + H2O2) jsou široce používány, přičemž přesná kontrola jejich koncentrací je klíčová pro optimalizaci výtěžnosti a minimalizaci nákladů.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace je představit inline monitorování hlavních složek čistících lázní SC1 a SC2 pomocí NIRS. Studie uvádí konfiguraci systému pro reálné měření, postup kalibrace vůči referenčním metodám a praktické výsledky nasazení v čistírnách polovodičových waferů.

Použitá metodika a instrumentace

• NIRS XDS Process Analyzer – SingleFiber SinglePoint
• Optická vlákna umožňují umístit analyzátor až 100 m od měřicího místa
• Spektrální oblast 800–1300 nm
• Kalibrace vůči referenčním metodám (iontová chromatografie, titrace, HPLC)
• Průtočná kyveta z PFA se snadným upínáním na oběhové trubice

Hlavní výsledky a diskuse

• Simultánní sledování NH4OH, H2O2 a HCl v reálném čase
• Trendové grafy pro „spiking“ ukazují udržení optimálních koncentrací
• Snížení spotřeby chemikálií až o 25 % při zachování kvality čištění waferů
• Přesnost NIRS vychází z kvality a rozptylu dat referenčních metod

Přínosy a praktické využití metody

• Vyšší propustnost výroby a nižší četnost vad
• Snížení nákladů na chemikálie a provoz
• Bezpečnější prostředí díky minimalizaci manipulace s reagenciemi
• Možnost monitoringu až 9 procesních bodů s multiplexerem

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření NIRS monitoringu na další polovodičové procesy (měděné koupele, leptací roztoky, HF etch)
• Integrace s automatizací a řídicími systémy výroby
• Využití pokročilých algoritmů strojového učení pro prediktivní kontroly
• Centrální správa a vzdálené sledování dat napříč více výrobními linkami

Závěr

Inline NIRS analýza standardních čistících lázní významně zlepšuje kontrolu procesů, snižuje spotřebu chemikálií a zvyšuje výtěžnost polovodičových waferů. Metrohm XDS Process Analyzer s vláknovou optikou poskytuje flexibilní a bezpečné řešení přizpůsobitelné omezenému prostoru čistírny.

Reference

1. AN-PAN-1012 Electroless Nickel Plating; Semiconductor, PCB industry. Analysis of Nickel ion & Hypophosphite content
2. AN-PAN-1028 Monitoring Tetramethylammonium Hydroxide (TMAH) in Developer
3. AN-PAN-1054 Online monitoring of hydrogen peroxide during CMP process