Para dar suporte à produção de wafers da mais alta qualidade, a Anton Paar fornece ferramentas para metrologia de wafer para monitoramento da qualidade de seus filmes finos, avaliando a rugosidade da superfície durante a metalização, entendendo a química da superfície das camadas externas, e caracterizando os defeitos no wafer. Nossos instrumentos ajudam a determinar e ajustar diversos parâmetros diferentes durante todo o processo de fabricação de wafer para criar um produto final melhorado.
Filmes finos
É importante ter total controle sobre os parâmetros que influenciam o processo de deposição de filmes finos e os instrumentos de medição que monitoram estes parâmetros podem fornecer suporte neste momento. Considerando que os filmes finos possuem espessura de poucos nanometros e cerca de 100 micrômetros, e em alguns casos até mesmo alguns átomos, isto requer instrumentos de metrologia de wafer que operam no intervalo entre nano e sub-nanometro. A qualidade da superfície destas camadas finas é mais bem determinada pela investigação da rugosidade com um Microscópio de Força Atômica (AFM). Para analisar a adesão adequada, a resistência a arranhões, e a dureza das camadas e, portanto, garantir a qualidade do produto final e mais etapas de produção, deve-se aplicar testes de resistência a arranhões e testes de indentação instrumentados. Estes métodos são informações sobre as propriedades mecânicas das camadas depositadas.
A medição do potencial zeta da camada externa com o analisador de carga de superfície fornece informações sobre a química de superfície e, portanto, sua composição.
Os recursos estruturais dos filmes finos também podem ser investigadas através de GISAXS (espalhamento de raio X de baixo ângulo com incidência de raspagem) usando o sistema SAXSpoint 5.0 da Anton Paar. Devido à natureza dos raios X, este método não somente sonda as estruturas na superfície mas também dá as informações nos recursos “enterrados” abaixo da superfície.
Fotolitografia
Para auxiliar a evitar a contaminação das fotomáscaras após o processo de limpeza, pode-se realizar uma análise de potencial zeta e usar os resultados para otimizar o processo de limpeza. Para análise de defeitos da fotomáscara, um AFM é sensível o bastante para revelar as menores imperfeições e auxiliar no controle do processo de reparo.
Gravação
Para alcançar resultados de gravação reprodutíveis, deve-se estar em controle total da concentração do ácido fluorídrico usado. O densímetro da Anton Paar com uma célula de medição quimicamente resistente entrega os valores de concentração em minutos, para obter uma gravação consistente.
Diferentes estratégias de gravação também tem efeito na química da superfície do wafer. Faça uso da análise de potencial zeta do analisador de carga de superfície da Anton Paar para acompanhar o efeito da gravação sobre a superfície de wafer mais externa.
Use o microscópio de força atômica da Anton Paar para verificar e realizar controle de qualidade de diversas peças de um wafer após a gravação. Os AFMs são resultados rápidos e podem encontrar e testar facilmente o mesmo ponto por diversas vezes, também realizando a medição de padrões predefinidos. Isto torna a ferramenta perfeita para caracterizar defeitos, determinar dimensões de espaçador, e analisar a dimensão crítica (CD), rugosidade de largura de linha e de borda de linha.
Limpeza
A limpeza é uma etapa crítica do processo de fabricação de wafers, e requer a remoção das impurezas químicas e de partículas sem alterar ou danificar a superfície do wafer ou substrato. Os dispositivos de medição da Anton Paar ajudam a manter os seguintes aspectos sob controle:
Concentração de Ácido sulfúrico
Um dos parâmetros mais importantes é a concentração de ácido sulfúrico quando for possível realizar a medição com um medidor de densidade e velocidade do som quimicamente resistente ou com um sensor de processo. O conhecimento exato da concentração de ácido sulfúrico garante um processo de limpeza consistente.
Pureza da água ultrapura
As membranas de funcionamento adequado são um pré-requisito para ter água ultrapura para o processo de limpeza. Utilizar um analisador de carga de superfície para determinar o potencial zeta da interface água-membrana dá uma compreensão clara do comportamento da membrana. Pode-se então prevenir a contaminação de membrana inesperada, interferindo antes que haja degradação da pureza da água.
Para acelerar e melhorar o processo de limpeza, pode-se utilizar um refratômetro para verificar a pureza do agente de limpeza para garantir a limpeza adequada, sem deixar resíduos na superfície.
Uniformidade do wafer após a CMP
A fim de garantir a uniformidade do wafer após a CMP (polimento químico-mecânico) use um microscópio de força atômica para determinar a altura efetiva de campo (EFH). O AFM é um método não destrutivo para inspeção da superfície de wafer que mede recursos muito pequenos com precisão superior.
Planarização
Para dar apoio durante a planarização, a Anton Paar fornece dois dispositivos para redução da contaminação destas etapas de processo: um para sólidos, um para partículas. A avaliação de almofadas de polimento e partículas de lama ao determinar o potencial zeta proporciona o conhecimento necessário para decidir quando trocar almofadas com base no desempenho. As medições de potencial zeta nas superfícies de wafer e partículas de lama usados no processo de CMP ligam um alerta para o potencial de adesão de partículas causado por interações eletrostáticas. Com este conhecimento, você poderá otimizar as condições para evitar que isso aconteça.
A porosidade aberta e fechada das almofadas é rapidamente quantificada pela picnometria de gás o que permite que os produtores monitorem a qualidade e auxilia os usuários na seleção da almofada ideal para o processo e para o lodo específico usado.
Monitoramento contínuo em linha de propriedades de lodo em CMP durante a planarização fornece dados em tempo real para ajudá-lo a controlar a saúde do lodo e detectar mudanças na concentração abrasiva. Uma densidade de lodo estável, dentro dos limites de especificação, garante a produção de uma superfície de wafer de alta qualidade.
Teste, montagem e embalagem
A embalagem correta é fundamental para proteger os wafers contra danos. Portanto, é importante garantir que os materiais usados (almofadas de ligação, conexões, e séries de grade esférica) possuem as propriedades mecânicas corretas. Este desafio pode ser superado ao realizar medições em pontos predefinidos no microchip para determinar a dureza e o módulo de elasticidade com um nanoindentador e/ou ultra nanoindentador.
Outras Aplicações relacionadas
A medição da distribuição do tamanho de partículas do silício cristalino, além do monitoramento da quantidade de partículas finas e coesas (<10 µm) garante o grau de pureza final fornecido pelos processos bem estabelecidos, incluindo etapas de moagem (redução de tamanho) e tratamento químico.
A determinação de impurezas inorgânicas é importante garantir a qualidade dos materiais de base e a funcionalidade correta dos produtos finais. Com a preparação da amostra assistida por micro-ondas da Anton Paar, você pode contar com resultados confiáveis de digestão para cada tipo de amostras.
A caracterização de superfície também é uma tarefa importante para produtos relacionados á produção de wafers, tais como telas e optoeletrônicos. Ao fabricar telas, pode-se medir a adesão com um medidor de resistência a riscos micro ou um analisador de riscos nano e avaliar as propriedades mecânicas com um nanoindentador ou uma combinação de ambos os métodos. Os resultados dão informações e controle total sobre a qualidade da camada. As séries e formato das microlentes são medidas com o microscópio de força atômica da Anton Paar, pois fornece as dimensões laterais além da altura de cada microlente individual.
| Solução | O seu benefício | Instrumento | |
| Filmes finos | |||
| É desejável monitorar a qualidade de revestimentos de filmes finos | Realize análise de carga de superfície (medições de potencial zeta) na camada de superfície mais externa. Use o GISAXS para caracterizar as estruturas acima ou abaixo da sua superfície. | Informações na química de superfície que confirmam a composição desejada da camada de filmes finos mais externa; informações sobre a qualidade do revestimento e a distribuição da nanoestrutura do seu filme fino. | |
| Como projetista e fabricante de circuitos integrados (IC), deve-se garantir que os materiais e camadas usados na produção de IC possuem as propriedades mecânicas corretas. | Caracterize a dureza, os módulos elásticos e a adesão de camadas finas de wafers com caracterização de superfície mecânica (usando ensaios de resistência a riscos nano e teste de indentação de baixa carga). | Controle total das camadas funcionais depositadas durante o desenvolvimento integrado de circuito | |
| Fotolitografia | |||
| Deve-se evitar a contaminação de fotomáscaras, que afeta a qualidade dos circuitos integrados. | Determine a correlação entre os diferentes agentes de limpeza e a fotomáscara ao medir o potencial zeta (análise de carga de superfície). | Otimização do desempenho de procedimentos de limpeza para fotomáscaras | |
| Gravação | |||
| Deve-se determinar a concentração do ácido fluorídrico para obter um desempenho de gravação consistente. | Realize uma medição de concentração com um densímetro Hastelloy com tubo em U resistente a agentes químicos para determinar a concentração de ácido fluorídrico. | Processos de gravação reprodutíveis ao verificar rapidamente a concentração de ácido de forma antecipada | |
| Limpeza | |||
| Deve-se determinar rapidamente a concentração de ácido sulfúrico, aproximadamente dez vezes mais rápida que o método de titulação tradicional. | Meça a densidade e a velocidade do som com um instrumento (medição de concentração). Devido à curva de concentração não linear do ácido sulfúrico, ambas as tecnologias são necessárias. | Alta repetibilidade e reprodutibilidade do processo de limpeza | |
| Você deseja a medição de concentração de processo de alto desempenho de ácido sulfúrico. | Realize a medição de concentração sempre que a determinação de H2SO4 for necessária e cubra todo o intervalo de concentração de H2SO4 (0% a 100%). | Monitoramento contínuo da qualidade do seu processo de limpeza | |
| Você deseja garantir a limpeza adequada sem resíduo na superfície. | Realize uma medição de pureza do agente de limpeza (p.ex. água ultrapura) com um refratômetro altamente preciso. | Aceleração e melhoria do processo de limpeza para economizar tempo e recursos | |
| Deve-se garantir a qualidade da membrana para obtenção de água ultrapura para processos de semicondutor. | Determine o potencial zeta da superfície da membrana (análise de carga de superfície) para monitorar a qualidade da membrana e evitar contaminação inesperada e degradação da pureza da água. | Pureza confiável da água para fabricação de dispositivos semicondutores | |
| Você deseja garantir que o lodo de CMP entregue resultados consistentes durante o polimento. | Meça a viscosidade do seu lodo de CMP para obter informações sobre seu comportamento de fluxo e desempenho durante o processo CMP. | Garantia de desempenho reprodutível no polimento e, assim, qualidade consistente do wafer. | |
| Planarização | |||
| Deve-se evitar a contaminação de wafers de silício com revestimentos superiores diferentes causada pelo contato com componentes de lodo durante o processo de CMP. | Determine o potencial zeta das superfícies dos wafers e das partículas do lodo com a análise de carga de superfície para otimizar as condições de processo e evitar a adesão de partículas através de interações eletrostáticas. | Tempos de ciclo reduzidos na limpeza pós-CMP, aumentando a capacidade de processamento | |
| É importante evitar a contaminação cruzada nos processos de CMP através de almofadas de polimento. | Caracterize as almofadas de polimento e as partículas do lodo com análise de carga de superfície para prever a atração eletrostática. | Redução da frequência de troca das almofadas de polimento para economizar tempo e dinheiro | |
| Você deseja garantir a distribuição do tamanho de partículas em seu lodo. | Caracterize o tamanho das partículas do lodo com a análise de tamanho de partícula. | Melhoria do desempenho de polimento para reduzir danos à superfície do wafer | |
| É necessário garantir a microestrutura consistente de lote em lote de almofadas. | Determine a porosidade aberta e fechada com medições da densidade sólida realizadas por picnometria de gás. | Garantia de seleção de almofada e continuidade dos parâmetros de processo | |
| Você deseja monitorar em linha as propriedades do lodo no processo de CMP. | Realize a medição da densidade do lodo com um sensor de densidade em processo. | O monitoramento em linha fornece dados em tempo real para indicar a saúde do lodo e detectar mudanças na concentração abrasiva. | |
| Teste, montagem e embalagem | |||
| Como um prestador de serviço de semicondutores, deve-se garantir que o processo de embalagem seja executado corretamente e que os materiais utilizados (almofadas de ligação, conexões, séries de grades esféricas, etc.) tenham as propriedades mecânicas corretas. | Realize medições locais com um analisador de nanoindentação para determinar a dureza e o módulo elástico (caracterização de superfície mecânica). | Verificação do processo de embalagem de IC para garantir a mais alta qualidade do material de embalagem | |
| Outras Aplicações relacionadas: matérias primas puras | |||
| Você precisa de silicone de alta pureza como matéria prima para produção de semicondutores. | Realize a análise de distribuição e tamanho de partícula para verificar a presença de partículas finas e grandes contaminantes. | Garantida a alta qualidade das matérias primas. | |
| Outras Aplicações relacionadas: Preparação de amostra para análise Elemental | |||
| É necessário determinar a composição elemental do seu material de base e dos produtos finais para garantir a qualidade do produto e funcionalidade correta. | A digestão assistida por micro-ondas garante uma preparação completa de suas amostras para medições precisas. | Preparação de amostra rápida e reprodutível para análise elemental posterior | |
| Outras Aplicações relacionadas: Telas | |||
| Como um fabricante de telas, deve-se conhecer as propriedades mecânicas e a adesão das camadas de exibição para evitar delaminação prematura ou envelhecimento, e também para monitorar a qualidade das camadas. | Para esta caracterização de superfície mecânica, meça a adesão (com analisadores de resistência a arranhões micro ou nano) e as propriedades mecânicas das camadas (com um analisador de nanoindentação). | Controle total da qualidade da camada na fabricação da tela | |
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O HTX da Anton Paar é a plataforma de ponta para implementação de preparação da amostras e análise, tudo em uma única solução automatizada e personalizada. Além dos próprios dispositivos da Anton Paar, instrumentos de fornecedores externos também podem ser implementados.
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* Devido à tecnologia usada, alguns instrumentos exigem manutenção de acordo com um cronograma. Respeitar o cronograma de manutenção é um pré-requisito para a garantia de 3 anos.
