• Métrologie des semi-conducteurs

    Comment améliorer le processus de production des wafers et garantir des wafers de haute qualité

  • Pour vous aider à produire des wafers de la plus haute qualité, Anton Paar fournit des outils de métrologie pour wafers afin de surveiller la qualité de vos couches minces, évaluer la rugosité de surface pendant la métallisation, comprendre la chimie de surface des couches externes et caractériser les défauts des wafers. Nos instruments vous aideront à déterminer et à ajuster de nombreux paramètres différents tout au long du processus de fabrication des wafers pour créer un meilleur produit final.

    Métrologie des wafers dans le processus de production

    Des films minces aux tests, en passant par l’assemblage et l’emballage, nos solutions de mesure vous accompagnent à chaque étape de la fabrication.


    Films minces

    Il est essentiel de contrôler intégralement les paramètres influençant le processus de dépôt de couches minces, et les instruments de mesure qui les surveillent peuvent vous y aider. Comme les films minces ont généralement une épaisseur comprise entre quelques nanomètres et environ 100 micromètres, et dans certains cas même quelques atomes, cela nécessite des instruments de métrologie pour wafers qui fonctionnent dans la gamme nanométrique et sub-nanométrique. La qualité de surface de ces couches minces est mieux déterminée en étudiant la rugosité avec un microscope à force atomique (AFM). Pour analyser l'adhérence, la résistance aux rayures et la dureté appropriées des couches et ainsi garantir la qualité du produit final et les étapes de production ultérieures, vous devez appliquer des tests de résistance aux éraflures et des tests d'indentation instrumentés. Ces méthodes offrent de précieuses informations sur les propriétés mécaniques des couches déposées.

    La mesure du potentiel zêta de la couche externe avec l'analyseur de charge de surface d'Anton Paar vous fournit des informations sur sa chimie de surface et donc sa composition.

    Les caractéristiques structurelles des couches minces peuvent également être étudiées par GISAXS (diffusion des rayons X aux petits angles à incidence rasante) en utilisant le système Anton Paar SAXSpoint 5.0. En raison de la nature des rayons X, cette méthode sonde non seulement les structures en surface, mais donne également des informations sur les éléments « enfouis » sous celle-ci.

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    Photolithographie

    Pour éviter la contamination des photomasques après le processus de nettoyage, vous pouvez effectuer une analyse du potentiel zêta et utiliser les résultats pour optimiser le processus de nettoyage. Pour l’analyse des défauts sur le photomasque, un AFM est suffisamment sensible pour révéler les plus petites imperfections et aider à contrôler le processus de réparation.

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    Gravure

    Pour obtenir des résultats de gravure reproductibles, vous devez maîtriser totalement la concentration de l’acide fluorhydrique utilisé. Le densimètre d’Anton Paar avec une cellule de mesure résistant aux produits chimiques fournit des valeurs de concentration en quelques minutes afin que vous puissiez obtenir une gravure cohérente.

    Différentes stratégies de gravure ont également un effet sur la chimie de surface de la wafer. Utilisez l'analyse du potentiel zêta avec l'analyseur de charge de surface d'Anton Paar pour suivre l'effet de la gravure sur la surface de la wafer la plus externe.

    Utilisez le microscope à force atomique d'Anton Paar pour vérifier et contrôler la qualité de certaines parties d'une wafer après la gravure. Les AFM offrent des résultats rapides et peuvent facilement retrouver et retester le même emplacement, en mesurant également automatiquement des modèles prédéfinis. Cela en fait l'outil idéal pour caractériser les défauts, déterminer les dimensions des entretoises et analyser la dimension critique (CD), la rugosité de la largeur de ligne et la rugosité des bords de ligne.

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    Nettoyage

    Le nettoyage est une étape critique du processus de fabrication des wafers, nécessitant l'élimination des impuretés chimiques et particulaires sans altérer ni endommager la surface ou le substrat de la wafer. Les appareils de mesure d'Anton Paar vous aident à garder sous contrôle les éléments suivants :

    concentration d’acide sulfurique

    L’un des paramètres les plus importants est la concentration de l’acide sulfurique que vous pouvez mesurer avec un appareil de mesure de masse volumique et de vitesse du son  ou d’un capteur de processus chimiquement résistant. La connaissance exacte de la concentration de l’acide sulfurique garantit un processus de nettoyage cohérent.

    Pureté de l’eau ultrapure

    Des membranes fonctionnant correctement sont une condition préalable à la présence d’eau ultrapure pour le processus de nettoyage. L’utilisation d’un analyseur de charge de surface pour déterminer le potentiel zêta de l’interface membrane-eau vous offre une compréhension claire du comportement de la membrane. Un encrassement inattendu de la membrane peut ainsi être évité et vous pouvez intervenir avant que la pureté de l'eau ne soit dégradée.

    Pour accélérer et améliorer le processus de nettoyage, vous pouvez utiliser un réfractomètre pour vérifier la pureté de l’agent de nettoyage, afin d’assurer un nettoyage correct sans résidus sur la surface.

    Uniformité des wafers après le polissage chimico-mécanique

    Pour garantir l'uniformité des wafers après le polissage chimico-mécanique (CMP), utilisez un microscope à force atomique pour déterminer la hauteur de champ effective (EFH). L'AFM est une méthode non destructive d'inspection de surface de wafer qui mesure de très petites caractéristiques avec une précision supérieure.

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    Planarisation

    Pour vous accompagner lors de la planarisation, Anton Paar propose deux dispositifs pour réduire la contamination dans ces étapes de processus : un pour les solides et un pour les particules. L'évaluation des tampons de polissage et des particules de boue en déterminant le potentiel zêta vous donne les connaissances dont vous avez besoin pour décider du moment de remplacer les tampons en fonction de leurs performances. Les mesures du potentiel zêta sur les surfaces de wafers et les particules de boue utilisées dans le processus CMP vous alertent sur le potentiel d'adhérence des particules dû aux interactions électrostatiques. Ces connaissances vous permettent d’optimiser les conditions pour éviter que cela ne se produise.

    La porosité ouverte et fermée des tampons est rapidement quantifiée via la pycnométrie gazeuse qui permet aux producteurs de surveiller la qualité tout en aidant les utilisateurs à sélectionner le tampon optimal pour leur processus et la solution de particules utilisée.

    La surveillance continue en ligne des propriétés de la solution dans le CMP lors de la planarisation fournit des données en temps réel pour vous aider à contrôler l’intégrité de la solution et à détecter les changements de concentration de particules abrasive. Une masse volumique de solution stable dans les limites des spécifications garantit la production d’une surface de plaquette de haute qualité.

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    Test, assemblage et emballage

    Le bon emballage est essentiel pour éviter que les précieuses wafers ne soient endommagées. Par conséquent, il est important de s'assurer que les matériaux utilisés (plots de connexion, connexions et boîtiers à billes) aient les bonnes propriétés mécaniques. Vous pouvez relever ce défi en effectuant des mesures sur des points prédéfinis sur la micropuce pour déterminer la dureté et le module élastique avec un nanoindenteur et/ou un ultra nanoindenteur.

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    Autres applications connexes

    La mesure de la distribution granulométrique du silicium cristallin ainsi que le contrôle de la quantité de particules fines et cohésives (<10 µm) garantissent le degré de pureté final fourni via des processus bien établis, y compris les étapes de broyage (réduction de taille) et de traitement chimique.

    La détermination des impuretés inorganiques est importante pour garantir la qualité des matériaux de base et la fonctionnalité correcte des produits finis. La préparation d’échantillons assistée par micro-ondes d’Anton Paar délivre des résultats de minéralisation fiables pour chaque type d’échantillon.

    La caractérisation de surface est également une tâche importante pour les produits liés à la production de wafers tels que les écrans et l'optoélectronique. Lors de la fabrication d'écrans, vous pouvez mesurer l'adhérence avec un testeur de micro-rayures ou un nano-scratch testeur et évaluer les propriétés mécaniques avec un nanoindenteur ou une combinaison des deux méthodes. Les résultats fournissent de précieuses perspectives et un contrôle total de la qualité de la couche. Les réseaux et la forme des microlentilles sont mieux mesurés avec le microscope à force atomique d'Anton Paar, car il vous fournit les dimensions latérales ainsi que la hauteur de chaque microlentille individuelle.

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  • Trouvez la solution adaptée à vos besoins

    SolutionVotre avantageInstrument
    Films minces
    Vous souhaitez contrôler la qualité des revêtements en couches minces.Effectuez une analyse de charge de surface (mesures du potentiel zêta) au niveau de la couche de surface la plus externe. Utilisez GISAXS pour caractériser les structures sur ou sous votre surface.Informations sur la chimie de surface confirmant la composition souhaitée de la couche mince la plus externe ; informations sur la qualité du revêtement et la distribution des nanostructures de votre couche mince 
    Vous avez besoin d’un contrôle de rugosité précis et rapide pendant la métallisation pour garantir la qualité des étapes de traitement ultérieures.Mesurez la rugosité de surface sur une large plage dynamique avec la microscopie à force atomique (AFM) et obtenez des résultats quantitatifs combinés à des informations tridimensionnelles.Adhérence reproductible des matériaux déposés, interfaces reproductibles dans la pile de grille des transistors, contrôle de la qualité des contacts électriques (ex. : contacts de source, de drain et de grille) et également du dos des plaquettes pour l’électronique de puissance (tels que les IGBT) 
    En tant que concepteur et fabricant de circuits intégrés (CI), vous voulez vous assurer que les matériaux et les couches utilisés dans la production de circuits intégrés ont les bonnes propriétés mécaniques.Caractérisez la dureté, les modules d’élasticité et l’adhérence des couches minces sur les plaquettes avec la caractérisation mécanique de surface (à l’aide de tests de nano-rayures et d’indentation à faible charge).Contrôle total des couches fonctionnelles déposées lors du développement du circuit intégré 
    Vous devez contrôler la qualité du processus de métallisation, car un changement de paramètres a un impact sur la distribution granulométrique.Déterminez la taille et la distribution granulométrique des grains avec la microscopie à force atomique.Assurez-vous qu’un changement des paramètres de processus ne cause pas de problèmes de liaison 
    Photolithographie
    Vous voulez éviter la contamination des photomasques car elle affecte la qualité des circuits intégrés.Déterminez la corrélation entre les différents agents de nettoyage et le photomasque en mesurant le potentiel zêta (analyse des charges de surface).Optimisation des performances des procédures de nettoyage des photomasques 
    Une analyse des défauts de haute précision est essentielle pour contrôler la qualité de vos photomasques, car toute imperfection sera transférée au motif de l’échantillon.Pour l’analyse des défauts, déterminez le volume de défaut initial avec la microscopie à force atomique pour révéler les imperfections.Correction optique de proximité (sans effets de proximité) pour contrôler l’avancement de la réparation avec une mesure localisée précise.  
    Gravure
    Vous souhaitez déterminer la concentration de l'acide fluorhydrique pour obtenir une performance de gravure constante. Effectuer une mesure de concentration avec un densimètre à tube en U Hastelloy chimiquement résistant pour déterminer la concentration d’acide fluorhydrique. Processus de gravure reproductibles en vérifiant rapidement la concentration d'acide au préalable 
    Vous devez caractériser les défauts qui apparaissent après la gravure à sec et détecter s’il s’agit d’une particule ou d’un puits afin de définir des contre-mesures pour l’étape du processus.Effectuez une microscopie à force atomique pour une analyse précise de la taille, de la forme et de la topographie 3D des défauts.Définition des paramètres de processus corrects grâce à l'analyse reproductible, quantitative et rapide des défauts  
    Il est nécessaire de vérifier plusieurs fois les dimensions de l’entretoise et d’évaluer les effets de la gravure, car les dimensions sont directement liées aux performances électriques du transistor final. Caractérisez l’épaisseur et le profil de la paroi latérale tout au long des étapes de traitement de la grille avec la microscopie à force atomique. Contrôle total du traitement de grille en mesurant plusieurs fois la même grille (la recherche exacte de la même position est uniquement possible avec l’AFM). 
    Vous recherchez une technique rapide pour analyser la dimension critique (CD), la rugosité de largeur de ligne et la rugosité de bord de ligne après les étapes du processus de lithographie et de gravure. Obtenez des informations de profil de ligne verticale/sillon en résolution nanométrique avec une précision supérieure grâce à la microscopie à force atomique. La série Tosca AFM est conçue pour des mesures AFM rapides, fournit un délai de mesure réduit et garantit la qualité optimale des étapes de processus ultérieures. 
    Vous devez contrôler les dimensions des ailettes du processus de formation du transistor à effet de champ à ailettes (FinFET) ce qui est essentiel pour les performances du produit.Analysez la structure du FinFET avec la microscopie à force atomique haute précision, car les changements de dimension des ailettes proviennent des variations de hauteur, de largeur et de profil de ligne.Contrôle total des dimensions du FinFET avec des mesures AFM précises dans la plage sub-nm 
    Nettoyage
    Vous souhaitez déterminer rapidement la concentration d’acide sulfurique, env. dix fois plus rapidement qu’avec la méthode de titrage traditionnelle.Mesurez la masse volumique et la vitesse du son avec un seul instrument (mesure de la concentration). En raison de la courbe de concentration non linéaire de l’acide sulfurique, les deux technologies sont nécessaires. Répétabilité et reproductibilité élevées du processus de nettoyage 
    Vous souhaitez une mesure de la concentration du processus hautes performances pour de l’acide sulfurique.Effectuez des mesures de concentration partout où une détermination de H2SO 4 est requise et couvrez toute la plage de concentration de H2SO 4 (0 % à 100 %).Surveillance continue de la qualité de votre processus de nettoyage 
    Vous voulez garantir un nettoyage optimal sans résidus en surface.Effectuez une mesure de pureté de l’agent de nettoyage (c.-à-d. : de l’eau ultrapure) avec un réfractomètre haute précision.Accélération et amélioration du processus de nettoyage pour gagner du temps et des ressources 
    Vous devez assurer la qualité de la membrane pour obtenir de l'eau ultra pure pour les processus de semi-conducteurs.Déterminez le potentiel zêta de surface de la membrane (analyse des charges de surface) pour surveiller la qualité de la membrane et éviter son encrassement inattendu, ainsi qu’une dégradation de la pureté de l’eau.Pureté de l’eau fiable pour la fabrication de dispositifs à semi-conducteurs 
    Vous devez garantir l’uniformité des plaquettes après le polissage chimico-mécanique (CMP) en connaissant la hauteur de champ effective (EFH) qui affecte les caractéristiques de seuil des transistors.Surveillez la spécification EFH avec la microscopie à force atomique, car de fortes variations peuvent entraîner des échecs.Précision supérieure du contrôle EFH avec une méthode rapide et non destructive pour mesurer ces petites caractéristiques 
    Vous devez vous assurer que la solution CMP fournit des résultats cohérents lors du polissage.Mesurez la viscosité de votre solution CMP pour obtenir des informations sur son comportement d’écoulement et ses performances au cours du processus CMP. Reproductibilité des performances de polissage garanties pour une qualité de plaquette constante. 
    Planarisation
    Vous devez éviter la contamination des plaquettes de silicium avec différents revêtements de finition en raison du contact avec les composants de la solution lors du processus CMP.Déterminez le potentiel zêta des surfaces de plaquettes et des particules de la solution avec une analyse de charge de surface pour optimiser les conditions de processus et éviter l’adhérence des particules via des interactions électrostatiques.Réduction des temps de cycle lors du nettoyage post-CMP pour un rendement amélioré 
    Il est important pour vous d’éviter la contamination croisée lors des processus CMP à l’aide de tampons de polissage.Caractérisez les tampons de polissage et les particules de la solution avec une analyse de charge de surface pour prédire l’attraction électrostatique.Réduction de la fréquence de remplacement des tampons de polissage pour un gain de temps et d’argent 
    Vous devez garantir la distribution granulométrique adéquate des particules dans votre solution.Caractérisez la taille des particules de la solution avec une analyse granulométrique .Amélioration des performances de polissage pour réduire les dégâts la surface des plaquettes 
    Vous devez assurer la cohérence de la microstructure d’un lot de tampons à l’autre.Déterminez la porosité ouverte et fermée avec des mesures de masse volumique solide effectuées par pycnométrie gazeuse.Sélection de tampons garantie et continuité des paramètres de processus 
    Vous souhaitez surveiller en ligne les propriétés de la solution lors du processus CMP.Effectuez une mesure de masse volumique de la solution avec un capteur de masse volumique de processus.La surveillance en ligne fournit des données en temps réel pour indiquer l’état de la solution et détecter les changements de concentration de particules abrasives. 
    Test, assemblage et emballage
    En tant que fournisseur de services d’emballage de semi-conducteurs, vous devez vous assurer que le processus d’emballage est effectué correctement et que les matériaux utilisés (plots de liaison, connexions, boîtiers à billes, etc.) ont les bonnes propriétés mécaniques.Effectuez des mesures locales avec un nanoindenteur pour déterminer la dureté et le module d’élasticité (caractérisation de surface mécanique).Vérification du processus d’emballage de CI afin de garantir une qualité optimale des matériaux d’emballage  
    Autres applications connexes : Matières premières pures
    Vous avez besoin de silicium extrêmement pur comme matière première pour la production de semi-conducteurs.Effectuez une analyse de distribution granulométrique des particules pour vérifier la présence de contaminants fins et volumineux.La haute qualité des matières premières est garantie. 
    Autres applications connexes : Préparation d’échantillons pour l’analyse élémentaire
    Vous devez déterminer la composition élémentaire de votre matériau de base et de vos produits finaux pour garantir la qualité et la bonne fonctionnalité du produit.La minéralisation assistée par micro-ondes assure une préparation complète de vos échantillons pour des mesures précises.Préparation d’échantillons rapide et reproductible pour l’analyse élémentaire ultérieure 
    Autres applications connexes : Affichages
    En tant que fabricant d’écrans, il est nécessaire de connaître les propriétés mécaniques et l’adhérence des couches d’affichage pour éviter leur décollement ou vieillissement prématuré et contrôler la qualité des couches.Pour cette caractérisation mécanique de la surface, mesurer l’adhérence (avec des testeurs de micro-rayures ou de nano-rayures) et les propriétés mécaniques des couches (avec un nanoindenteur).Contrôle total de la qualité des couches pour la fabrication des écrans 
    Autres applications connexes : Optoélectronique
    Vous devez contrôler la qualité du réseau de microlentilles et la forme. Cette connaissance est essentielle pour améliorer sa qualité et son rendement.Avec la microscopie à force atomique, mesurez chaque microlentille pour obtenir les dimensions latérales et de hauteur.Mesures précises de la topographie sur plusieurs microlentilles 

    Vous n’avez pas trouvé votre situation spécifique ? Anton Paar a toujours la solution à vos problèmes. N’hésitez pas à nous contacter pour plus d’informations. 

  • Automatisation dans votre laboratoire de contrôle de la qualité

    Anton Paar propose également des solutions d’automatisation entièrement personnalisées pour répondre à vos besoins individuels.

    Processeur modulaire d’échantillons

    Un processeur modulaire d'échantillons personnalisé peut être adapté au workflow de votre laboratoire, p. ex. lors de la mesure d'acides et de bases. Le système automatise l'identification de vos échantillons, le capsulage des flacons, le sous-échantillonnage et le mélange.

    Plateforme HTX haut débit

    La HTX d'Anton Paar est la plate-forme de pointe pour la mise en œuvre de la préparation et de l'analyse d'échantillons dans une solution automatisée personnalisée. Outre les appareils d’Anton Paar, des instruments de fournisseurs tiers peuvent également être mis en œuvre.

    Avantages :

    • Analysez et préparez de nombreux échantillons pour l’analyse en aval de la manière la plus rapide possible
    • Protégez votre équipe contre les substances dangereuses
    • Évitez les erreurs humaines
    • Faites fonctionner votre système 24h/24 7j/7
    • Utilisez une communication bidirectionnelle avec votre LIMS qui garantit une flexibilité maximale en termes de différents flux de travail pour la préparation des échantillons 
  • 3 ans de garantie

    • Depuis le 1er janvier 2020, tous les nouveaux instruments* d’Anton Paar incluent la réparation sur une période de 3 ans.
    • Les clients évitent les coûts imprévus et peuvent se fier à leur instrument en permanence.
    • En plus de la garantie, il y a un large éventail de services supplémentaires et d’options de maintenance disponibles.

    * En raison de la technologie qu’ils utilisent, certains instruments requièrent un entretien conformément au planning de maintenance. Les 3 ans de garantie sont conditionnés par le respect du planning de maintenance.

    Pour en savoir plus

  • Séminaire en ligne

    Métrologie des semi-conducteurs : Comment déterminer, contrôler et améliorer divers paramètres pendant le processus de production de wafers

    Dans ce webinaire, nous présenterons un mélange de différentes solutions pour vous aider à assurer et à contrôler la qualité à presque toutes les étapes du processus de production de wafers.

    Pour de plus amples informations sur les techniques suivantes :

    • Mesures reproductibles, quantitatives et rapides de la rugosité et de la hauteur de surface avec une grande précision à l'aide d’unAFM : Cette technologie est connue pour sa précision et sa reproductibilité sans précédent, mais a souvent été considérée comme trop longue et donc pas assez efficace. Dans ce webinaire, nous nous concentrons sur la convivialité et l'efficacité de nouvelle génération des mesures de Tosca AFM et montrons les avantages d'une analyse de wafers AFM efficace, rapide et fiable.
    • Analyse de la charge de surface servant d’outil direct pour surveiller les effets de nettoyage des wafers : Nous discutons de la façon dont la connaissance du potentiel zêta est utilisée pour régler les interactions wafers-particules dans le processus CMP.
    • Caractérisation mécanique de surface des couches sur wafers à l'échelle nanométrique avec mesures des nanoindentations et des nano-rayures : Ces deux techniques peuvent servir à mesurer la dureté, l'adhérence ou la résistance aux rayures de films minces sur des wafers dans la production de micropuces ou sur des couches de protection sur du verre dans la fabrication d'écrans.
    • Mesure précise, rapide, efficace et sûre de la concentration de produits chimiques pour la production de semi-conducteurs : Découvrez à quel point il est facile d’utiliser un densimètre numérique pour déterminer la concentration de plusieurs acides et bases. Des performances de mesure élevées sont essentielles pour le contrôle qualité lors des étapes de gravure et de nettoyage dans l’industrie des semi-conducteurs.

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