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Qualitätskontrolle von Wafer-Vorbehandlungsprozessen in der Halbleiterindustrie mit Online-NIRS

12.12.2022

Artikel

Halbleiter sind die grundlegenden Komponenten moderner elektronischer Geräte. In einer Anlage zur Halbleiterfertigung ist die Reinheit der Waferoberflächen entscheidend für die Produktqualität, vor allem wenn man die Größenordnung (Nanometer) der Sensorherstellung betrachtet. Kleinste Verunreinigungen können, weshalb Hersteller äußerst strenge und präzise Verfahren zur Qualitätssicherung der Produktionsprozesse mit hoher Reproduzierbarkeit implementieren.  Zu den wichtigsten Produktionsschritten gehört die Oberflächenbehandlung der Wafer mit Ätz- und Reinigungsbädern, die der Entfernung von Verunreinigungen und der Oberflächentexturierung dienen. Dieser Artikel zeigt, welche Vorteile sich für Halbleiterhersteller ergeben, die die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) in die Prozesse der Wafervorbehandlung für Echtzeitanalysen, 100 % Rückverfolgbarkeit, optimale Produktsicherheit und maximalen Durchsatz implementieren.

Nahaufnahme eines Siliziumwafers. Jedes Miniaturquadrat ist ein Chip mit mikroskopisch kleinen Transistoren und Schaltkreisen.
Nahaufnahme eines Siliziumwafers. Jedes Miniaturquadrat ist ein Chip mit mikroskopisch kleinen Transistoren und Schaltkreisen.

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Vorteile der NIR-Spektroskopie: Teil 2

2060 The NIR Analyzer: Integrationsmöglichkeiten der Nahinfrarotspektroskopie in Nassprozessanlagen

In einer Halbleiterfertigungsanlage besteht eine typische Nassbank aus mehreren einzelnen Bädern mit spezifischen Zwecken (z.B. chemisches Ätzen, Reinigen und Spülen). Für diese Aufgaben benötigt jede Prozesslinie unterschiedliche Säure- oder Basenmischungen bzw. organische Komponenten. Abbildung 1 zeigt den typischen Aufbau einer Nassbank mit einer von mehreren verfügbaren Konfigurationen für den 2060 The NIR Analyzer von Metrohm Process Analytics.

Dieses Beispiel zeigt das Prozessbad HF-Dip (DHF, Flusssäure/Wasser in gewisser Konzentration zur Generierung einer gewissen Ätzrate), SC1 (Standard Clean, ein Reinigungsbad aus Ammoniumhydroxid, Wasserstoffperoxid und Wasser), SC2 (Standard Clean, ein Reinigungsbad bestehend aus Salzsäure und Wasserstoffperoxid in Wasser), HotPhos (Phosphorsäure in Wasser) und andere Spülschritte, die nicht mit NIRS überwacht werden.