Metrologia dei semiconduttori

Come migliorare il processo di produzione di wafer e assicurare wafer di alta qualità

Per supportarvi nella produzione di wafer di altissima qualità, Anton Paar fornisce strumenti di metrologia dei wafer per monitorare la qualità dei vostri film sottili, valutare la rugosità superficiale durante la metallizzazione, comprendere la chimica della superficie degli strati esterni e caratterizzare i difetti dei wafer. I nostri strumenti aiutano a determinare e regolare molti parametri diversi durante il processo di produzione dei wafer, per creare un prodotto finale migliore.

Metrologia dei wafer nel processo di produzione

Dai film sottili ai test, all'assemblaggio fino al confezionamento, le nostre soluzioni di misurazione vi supportano in ogni fase della produzione.

Film sottili

È importante avere il pieno controllo dei parametri che influenzano il processo di deposizione di film sottili: gli strumenti di misura che monitorano questi parametri possono aiutare in tal senso. Poiché solitamente i film sottili hanno uno spessore compreso tra pochi nanometri e circa 100 micrometri, e in alcuni casi anche pochi atomi, servono strumenti di metrologia dei wafer che operino nella gamma nano e sub-nanometrica. La qualità della superficie di tali strati sottili è determinata al meglio esaminando la rugosità con un microscopio a forza atomica (AFM). Per analizzare la corretta adesione, la resistenza ai graffi e la durezza degli strati e così garantire la qualità del prodotto finale e ulteriori fasi di produzione, è necessario applicare prove di scarificazione e di indentazione strumentata. Questi metodi forniscono informazioni sulle proprietà meccaniche degli strati depositati.

La misurazione del potenziale zeta dello strato esterno con l'analizzatore di carica superficiale di Anton Paar fornisce informazioni sulla sua chimica superficiale e quindi sulla sua composizione.

Le caratteristiche strutturali dei film sottili possono essere analizzate inoltre mediante GISAXS (dispersione di raggi X a piccolo angolo di incidenza radente) utilizzando il sistema Anton Paar SAXSpoint 5.0. A causa della natura dei raggi X, questo metodo non solo sonda le strutture sulla superficie, ma fornisce anche informazioni sulle caratteristiche "sepolte" sotto la superficie.

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Fotolitografia

Per contribuire a evitare la contaminazione delle fotomaschere dopo il processo di pulizia, è possibile eseguire un'analisi del potenziale zeta e utilizzare i risultati per ottimizzare il processo di pulizia. Per l'analisi dei difetti sulla fotomaschera, un AFM è sufficientemente sensibile da rilevare le più piccole imperfezioni e aiutare a controllare il processo di riparazione.

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Incisione

Per ottenere risultati di incisione riproducibili, è necessario avere il pieno controllo della concentrazione dell'acido fluoridrico utilizzato. Il densimetro di Anton Paar con una cella di misurazione resistente agli agenti chimici fornisce valori di concentrazione in pochi minuti in modo da poter ottenere un'incisione coerente.

Diverse strategie di incisione hanno anche un effetto sulla chimica della superficie del wafer. Utilizzate l'analisi del potenziale zeta con l'analizzatore di carica superficiale di Anton Paar per seguire l'effetto dell'incisione sulla superficie più esterna del wafer.

Utilizzate il microscopio a forza atomica di Anton Paar per verificare e controllare la qualità di alcune parti di un wafer dopo l'incisione. Gli AFM forniscono risultati rapidi e possono facilmente trovare e testare lo stesso punto più e più volte, misurando automaticamente anche modelli predefiniti. Sono quindi lo strumento perfetto per caratterizzare i difetti, determinare le dimensioni del distanziatore e analizzare la dimensione critica (CD), la rugosità della larghezza lineare e la rugosità del bordo lineare.

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Pulizia

La pulizia è una fase fondamentale nel processo di produzione dei wafer, che richiede la rimozione di impurità chimiche e particellari senza alterare o danneggiare la superficie o il substrato del wafer. I dispositivi di misura di Anton Paar aiutano a tenere sotto controllo i seguenti aspetti:

Concentrazione di acido solforico

Uno dei parametri più importanti è la concentrazione dell'acido solforico, che si può misurare con un densimetro e misuratore della velocità del suono resistente agli agenti chimici o con un sensore di processo. L'esatta conoscenza della concentrazione dell'acido solforico garantisce un processo di pulizia costante.

Purezza dell'acqua ultrapura

Le membrane che funzionano correttamente sono un prerequisito per avere acqua ultrapura per il processo di pulizia. L'utilizzo di un analizzatore di carica superficiale per determinare il potenziale zeta dell'interfaccia membrana-acqua offre una chiara comprensione del comportamento della membrana. In questo modo è possibile prevenire un imprevisto inquinamento della membrana e intervenire prima che si verifichi un degrado della purezza dell'acqua.

Per velocizzare e migliorare il processo di pulizia, è possibile utilizzare un rifrattometro per verificare la purezza del detergente e garantire una corretta pulizia senza residui sulla superficie.

Uniformità del wafer dopo CMP

Per garantire l'uniformità del wafer dopo CMP (lucidatura chimico-meccanica), utilizzate un microscopio a forza atomica per determinare l'altezza di campo effettiva (EFH). L'AFM è un metodo non distruttivo per l'ispezione della superficie dei wafer che misura caratteristiche molto piccole con una precisione superiore.

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Planarizzazione

Per supportarvi durante la planarizzazione, Anton Paar fornisce due dispositivi per ridurre la contaminazione in queste fasi di processo: uno per i solidi, uno per le particelle. La valutazione dei tamponi di lucidatura e delle particelle di slurry determinando il potenziale zeta fornisce le informazioni necessarie per decidere quando sostituire i tamponi in base alle prestazioni. Le misurazioni del potenziale zeta sulle superfici dei wafer e sulle particelle di slurry utilizzate nel processo CMP avvisano del potenziale di adesione delle particelle dovuto alle interazioni elettrostatiche. Con queste informazioni si possono ottimizzare le condizioni per evitare che ciò accada.

La porosità aperta e chiusa dei tamponi viene rapidamente quantificata dalla picnometria a gas che consente ai produttori di monitorare la qualità e aiuta gli utenti a selezionare il tampone ottimale per il loro processo e il particolare slurry utilizzato.

Il monitoraggio in linea continuo delle proprietà dello slurry in CMP durante la planarizzazione fornisce dati in tempo reale per contribuire a controllarne lo stato e rilevare i cambiamenti nella concentrazione dell'abrasivo. Una densità stabile dello slurry entro i limiti delle specifiche garantisce la produzione di una superficie di wafer di alta qualità.

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Test, montaggio e confezionamento

Il confezionamento corretto è fondamentale per proteggere i preziosi wafer da eventuali danni. Pertanto è importante assicurarsi che i materiali utilizzati (piastre di giunzione, raccordi e ball grid array) abbiano le proprietà meccaniche giuste. È possibile rispondere a queste esigenze eseguendo misurazioni su punti predefiniti sul microchip per determinare la durezza e il modulo elastico con un nanoindentatore e/o un ultra nanoindentatore.

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Altre applicazioni collegate

La misurazione della distribuzione granulometrica del silicio cristallino e il monitoraggio della quantità di particelle fini e coesive (< 10 µm) garantisce il grado di purezza finale fornito da processi consolidati tra cui le fasi di macinazione (riduzione delle dimensioni) e di trattamento chimico.

La determinazione delle impurità inorganiche è importante per garantire la qualità dei materiali di base e la corretta funzionalità dei prodotti finali. Con la preparazione del campione assistita da microonde di Anton Paar potete contare su risultati di digestione affidabili per ogni tipo di campione.

La caratterizzazione della superficie è importante anche per i prodotti relativi alla produzione di wafer come display e prodotti optoelettronici. Durante la produzione di display è possibile misurare l'adesione con un misuratore di scarificazione micro o nano e valutare le proprietà meccaniche con un nanoindentatore o con una combinazione di entrambi i metodi. I risultati forniscono informazioni dettagliate e il pieno controllo della qualità degli strati. Le matrici e la forma delle microlenti vengono misurate al meglio con il microscopio a forza atomica di Anton Paar, che fornisce le dimensioni laterali e l'altezza di ogni singola microlente.

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SoluzioneIl vostro vantaggioStrumento
Film sottili
Monitorare la qualità dei rivestimenti in film sottili.Eseguire l'analisi della carica superficiale (misurazioni del potenziale zeta) sullo strato superficiale più esterno. Utilizzare GISAXS per caratterizzare le strutture sopra o sotto la superficie.Informazioni sulla chimica della superficie che confermano la composizione desiderata dello strato di film sottile più esterno; informazioni sulla qualità del rivestimento e sulla distribuzione della nanostruttura del film sottile
Avere un controllo della rugosità preciso ed efficiente in termini di tempo durante la metallizzazione per garantire la qualità delle fasi di lavorazione successive.Misurare la rugosità superficiale su un ampio intervallo dinamico con la microscopia a forza atomica (AFM) e ottenere risultati quantitativi combinati con informazioni tridimensionali.Adesione riproducibile dei materiali depositati, interfacce riproducibili nel gate stack del transistor, controllo di qualità dei contatti elettrici (come contatti source, drain e gate) e anche lati posteriori del wafer per l'elettronica di potenza (come gli IGBT)
  • Tosca 400
In qualità di progettisti e produttori di circuiti integrati (IC), garantire che i materiali e gli strati utilizzati nella produzione di circuiti integrati abbiano le proprietà meccaniche corrette.Caratterizzare la durezza e il modulo elastico e l'adesione di strati sottili su wafer con la caratterizzazione meccanica della superficie (utilizzando test di nanoscratch e prove di indentazione a basso carico).Pieno controllo degli strati funzionali depositati durante lo sviluppo del circuito integrato
Controllare la qualità del processo di metallizzazione, poiché una modifica dei parametri ha un impatto sulla distribuzione granulometrica.Determinare la dimensione e la distribuzione granulometriche con la microscopia a forza atomica.Garantire che un cambiamento dei parametri di processo non causi problemi di legame
  • Tosca 400
Fotolitografia
Evitare la contaminazione delle fotomaschere, che influisce sulla qualità dei circuiti integrati.Determinare la correlazione tra diversi detergenti e la fotomaschera misurando il potenziale zeta (analisi della carica superficiale).Ottimizzazione delle prestazioni delle procedure di pulizia per fotomaschere
Un'analisi dei difetti ad alta precisione è essenziale per controllare la qualità delle fotomaschere, poiché qualsiasi imperfezione verrà trasferita al modello del campione.Per l'analisi dei difetti, determinare il volume iniziale del difetto con la microscopia a forza atomica per identificare le imperfezioni.Correzione ottica di prossimità (priva di effetti di prossimità) per controllare l'avanzamento della riparazione con una precisa misurazione localizzata.
  • Tosca 400
Incisione
Determinare la concentrazione dell'acido fluoridrico per ottenere prestazioni di incisione costanti. Eseguire una misura della concentrazione con un densimetro Hastelloy con tubo a U resistente agli agenti chimici per determinare la concentrazione di acido fluoridrico. Processi di incisione riproducibili controllando rapidamente la concentrazione di acido in anticipo
Caratterizzare i difetti che compaiono dopo l'incisione a secco e rilevare se si tratta di una particella o di un buco per definire le contromisure per la fase del processo.Utilizzare la microscopia a forza atomica per un'analisi precisa di dimensioni, forma e topografia 3D dei difetti.Definizione dei parametri di processo corretti grazie all'analisi dei difetti riproducibile, quantitativa e rapida
  • Tosca 400
Controllare più volte le dimensioni del distanziatore e valutare gli effetti dell'incisione poiché le dimensioni sono direttamente correlate alle prestazioni elettriche del transistor finale. Caratterizzare lo spessore e il profilo della parete laterale durante le fasi di lavorazione del gate con la microscopia a forza atomica. Controllo completo della lavorazione del gate misurando più volte lo stesso gate (ritrovare la stessa identica posizione è possibile solo con AFM).
  • Tosca 400
Trovare una tecnica veloce per analizzare la dimensione critica (CD), la rugosità della larghezza lineare e la rugosità del bordo lineare dopo le fasi del processo di litografia e incisione. Ottenere informazioni sul profilo della linea verticale/trincea con risoluzione nanometrica e precisione superiore con la microscopia a forza atomica. La serie Tosca AFM è progettata per misurazioni AFM veloci, fornisce il risultato in tempo breve e garantisce la massima qualità delle fasi di processo successive.
  • Tosca 400
Controllare le dimensioni delle pinne del processo di formazione del FinFET, che è fondamentale per le prestazioni del prodotto.Analizzare la struttura FinFET con la microscopia a forza atomica ad alta precisione, poiché i cambiamenti nelle dimensioni delle pinne derivano da variazioni di altezza, larghezza e profilo della linea.Controllo completo delle dimensioni FinFET con misurazioni AFM precise nella gamma sub-nm
  • Tosca 400
Pulizia
Determinare rapidamente la concentrazione di acido solforico, con una velocità circa dieci volte più alta rispetto al metodo di titolazione tradizionale.Misurare la densità e la velocità del suono con uno strumento (misura della concentrazione). A causa della curva di concentrazione non lineare dell'acido solforico sono necessarie entrambe le tecnologie. Elevata ripetibilità e riproducibilità del processo di pulizia
Misurare la concentrazione di processo ad alte prestazioni dell'acido solforico.Eseguire la misurazione della concentrazione ovunque sia richiesta la determinazione di H2SO4 e coprire l'intero intervallo di concentrazione di H2SO4 (da 0% a 100%).Monitoraggio continuo della qualità del processo di pulizia
Garantire una corretta pulizia senza residui sulla superficie.Eseguire una misurazione della purezza del detergente (ad es. acqua ultrapura) con un rifrattometro ad alta precisione.Accelerazione e miglioramento del processo di pulizia per risparmiare tempo e risorse
Garantire la qualità della membrana per ottenere acqua ultrapura per i processi dei semiconduttori.Determinare il potenziale zeta della superficie della membrana (analisi della carica superficiale) per monitorare la qualità della membrana e prevenire lo sporco imprevisto della membrana e il degrado della purezza dell'acqua.Purezza dell'acqua affidabile per la produzione di dispositivi semiconduttori
Garantire l'uniformità del wafer dopo CMP (lucidatura chimico-meccanica) conoscendo l'altezza di campo effettiva (EFH), che influenza le caratteristiche di soglia dei transistor.Monitorare le specifiche EFH con la microscopia a forza atomica, poiché variazioni elevate possono portare a guasti.Precisione superiore del controllo EFH con un metodo rapido e non distruttivo per misurare caratteristiche così piccole
  • Tosca 400
Assicurarsi che lo slurry CMP fornisca risultati costanti durante la lucidatura.Misurare la viscosità dello slurry CMP per ottenere informazioni sul comportamento del flusso e sulle prestazioni durante il processo CMP. Garantire prestazioni di lucidatura riproducibili e quindi una qualità costante dei wafer.
Planarizzazione
Evitare la contaminazione dei wafer di silicio con diversi rivestimenti superiori a causa del contatto con i componenti dello slurry durante il processo di CMP.Determinare il potenziale zeta delle superfici dei wafer e delle particelle dello slurry con l'analisi della carica superficiale per ottimizzare le condizioni di processo ed evitare l'adesione delle particelle attraverso le interazioni elettrostatiche.Tempi di ciclo ridotti nella pulizia post-CMP, aumentando così la produttività
È importante evitare la contaminazione incrociata nei processi CMP attraverso i tamponi di lucidatura.Caratterizzare i tamponi di lucidatura e le particelle dello slurry con l'analisi della carica superficiale per prevedere l'attrazione elettrostatica.Riduzione della frequenza di sostituzione dei tamponi di lucidatura per risparmiare tempo e denaro
Garantire la corretta distribuzione granulometrica nello slurry.Caratterizzare la granulometria dello slurry con l'analisi granulometrica.Miglioramento delle prestazioni di lucidatura per ridurre i danni alla superficie del wafer
Garantire una microstruttura coerente da lotto del campione a lotto.Determinare la porosità aperta e chiusa con misurazioni della densità solida effettuate mediante picnometria a gas.Selezione sicura del tampone e continuità dei parametri di processo
Monitorare in linea le proprietà dello slurry nel processo CMP.Eseguire la misurazione della densità dello slurry con un sensore di densità di processo.Il monitoraggio in linea fornisce dati in tempo reale per indicare la salute dello slurry e per rilevare i cambiamenti nella concentrazione dell'abrasivo.
  • L-Dens 7400
Test, montaggio e confezionamento
In qualità di fornitore di servizi di confezionamento di semiconduttori, è necessario assicurarsi che il processo di confezionamento sia eseguito correttamente e che i materiali utilizzati (piastre di giunzione, raccordi, ball grid array, ecc.) abbiano le proprietà meccaniche corrette.Eseguire misurazioni locali con un nanoindentatore per determinare la durezza e il modulo elastico (caratterizzazione meccanica della superficie).Verifica del processo di confezionamento di IC al fine di garantire la massima qualità del materiale di confezionamento
Ulteriori applicazioni correlate: materie prime pure
È necessario avere un silicone altamente puro come materia prima per la produzione di semiconduttori.Eseguire l'analisi delle dimensioni e della distribuzione delle particelle per verificare la presenza di contaminanti fini e grandi.Il grado di alta qualità delle materie prime è garantito.
Ulteriori applicazioni correlate: preparazione del campione per l'analisi elementare
È necessario determinare la composizione elementare del materiale di base e dei prodotti finali per garantire la qualità del prodotto e la corretta funzionalità.La digestione assistita da microonde garantisce una preparazione completa dei campioni per misurazioni accurate.Preparazione del campione veloce e riproducibile per la successiva analisi elementare
Altre applicazioni collegate: Display
Come produttore di display, è necessario conoscere le proprietà meccaniche e l'adesione degli strati di display per evitare la delaminazione o l'invecchiamento prematuri e anche per monitorare la qualità degli strati.Per questa caratterizzazione meccanica della superficie, misurare l'adesione (con tester micro scratch o nano scratch) e le proprietà meccaniche degli strati (con un nanoindentatore).Controllo completo della qualità degli strati nella produzione di display
Altre applicazioni collegate: Optoelettronica
Controllare la qualità della matrice e della forma delle microlenti. Queste informazioni sono fondamentali per migliorarne la qualità e la resa.Con la microscopia a forza atomica, misurare ogni singola microlente per ottenere le dimensioni laterali e l'altezza.Misurazioni topografiche precise su più microlenti
  • Tosca 400

Non avete trovato la vostra situazione specifica? Anton Paar ha sicuramente una soluzione al vostro problema. Contattateci per maggiori informazioni. 

Automazione nel laboratorio di controllo qualità

Anton Paar offre anche soluzioni di automazione completamente personalizzate per soddisfare esigenze individuali.

Processore modulare di campioni

Il processore modulare di campioni personalizzato può essere adattato al flusso di lavoro del laboratorio, ad esempio durante la misurazione di acidi e basi. Il sistema automatizza l'identificazione del campione, la chiusura delle fiale, il sottocampionamento e la miscelazione.

Piattaforma per alta produttività HTX

HTX di Anton Paar è la piattaforma all'avanguardia per l'implementazione della preparazione e dell'analisi dei campioni in un'unica soluzione automatizzata personalizzata. Oltre ai dispositivi di Anton Paar, possono essere implementati anche strumenti di fornitori di terze parti.

Vantaggi:

  • Analizzare e preparare molti campioni per l'analisi a valle nel modo più veloce possibile
  • Garantire la sicurezza del personale nella manipolazione di sostanze pericolose
  • Evitare errori umani
  • Far funzionare il sistema 24/7
  • Utilizzare la comunicazione bidirezionale con il LIMS, garantendo la massima flessibilità in termini di diversi flussi di lavoro per la preparazione del campione 

3 anni di garanzia

  • A partire dal 1° gennaio 2020 tutti i nuovi strumenti Anton Paar* includono la riparazione per 3 anni.
  • In questo modo i clienti evitano costi imprevisti e possono sempre contare sul loro strumento.
  • Oltre alla garanzia, è disponibile un'ampia gamma di servizi aggiuntivi e opzioni di manutenzione.

* Per via della tecnologia che utilizzano, alcuni strumenti devono essere sottoposti a manutenzione in base a una pianificazione specifica. Il rispetto della pianificazione di manutenzione è un prerequisito per la garanzia di 3 anni.

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