• 半导体计量

    如何改进晶圆生产工艺,确保晶圆的高质量

  • 为了支持生产最高质量的晶圆,安东帕提供了晶圆计量工具,用于监控薄膜质量、评估金属化过程中的表面粗糙度、了解外层的表面化学性质以及表征晶圆缺陷。我们的仪器将帮助您在整个晶圆制造过程中确定和调整许多不同参数,创造更好的最终产品。

    生产过程中的晶圆计量

    从薄膜到测试、组装和封装,我们的测量解决方案为您的每个制造步骤提供支持。


    薄膜

    对影响薄膜沉积过程的参数进行全面控制非常重要,监控这些参数的测量仪器可以为您提供支持。由于薄膜的厚度通常在几纳米到大约 100 微米之间,在某些情况下甚至只有几个原子,这就需要用到在纳米和亚纳米范围内工作的晶圆计量仪器。此类薄层的表面质量最好通过使用原子力显微镜 (AFM) 研究粗糙度来确定。为了分析各层的适当附着力、抗刮擦性和硬度,从而确保最终产品和后续生产步骤的质量,您需要用到划痕试验仪器压痕试验。这些方法可以让我们深入了解沉积层的机械性能。

    使用安东帕的表面电荷分析仪测量外层的 Zeta 电位,可为您提供有关其表面化学性质以及成分的信息。

    薄膜的结构特征也可以使用安东帕的 SAXSpoint 5.0 系统,通过 GISAXS(掠入射小角度 X 射线散射)进行研究。由于 X 光的性质,这种方法不仅能够探测表面结构,而且还提供了有关“埋在”表面下的特征信息。

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    光刻法

    为了避免在清洁过程后污染光掩模,您可以执行 zeta 电位分析 ,并使用分析结果优化清洁过程。对于光掩模上的缺陷分析,AFM 足够灵敏,可以揭示出最小的缺陷,并有助于控制修复进程。

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    蚀刻

    为了获得可再现的蚀刻结果,您需要完全控制所用氢氟酸的浓度。安东帕的密度计配有耐化学腐蚀的测量元件,可在数分钟内提供浓度值,因此您可以获得一致的蚀刻效果。

    不同的蚀刻策略对晶圆的表面化学性质也有影响。利用安东帕的表面电荷分析仪进行 zeta 电位分析,跟踪最外层晶圆表面的蚀刻效果。

    使用安东帕的原子力显微镜在蚀刻后检查晶圆的某些部分并进行质量控制。AFM 可以给出快速结果,并且可以轻松地一遍又一遍地查找和测试同一个点,还可以自动测量预定义的图案。这使它们成为表征缺陷、确定垫片尺寸,以及分析临界尺寸 (CD)、线宽粗糙度和线边粗糙度的完美工具。

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    清洁

    清洁是晶圆制造过程中的一个关键步骤,需要在不改变或损坏晶圆表面或基板的情况下去除化学和颗粒杂质。安东帕的测量设备可帮助您控制以下各项:

    硫酸浓度

    硫酸浓度是最重要参数之一,可以使用耐化学腐蚀的密度计和声速仪过程传感器来测量。准确了解硫酸浓度可以确保清洁过程的一致性。

    超纯水的纯度

    膜功能正常是拥有用于清洁过程的超纯水的先决条件。使用表面电荷分析仪测定膜-水界面的 zeta 电位,可以清楚地了解膜的行为。这样可以防止膜污染,可以在水纯度下降之前介入。

    为了加快和改善清洁过程,您可以使用折光仪检查清洁剂的纯度,以确保清洁适当,表面无残留物。

    CMP 后的晶圆均匀性

    为了保证 CMP(化学机械抛光)后晶圆的均匀性,使用原子力显微镜来确定有效场高 (EFH)。AFM 是一种用于晶圆表面检查的非破坏性方法,可以以极高的精度测量非常小的特征。

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    平面化

    为了在平面化过程中为您提供支持,安东帕提供了两种设备来减少这些工艺步骤中的污染:一种用于固体,一种用于颗粒。通过确定 zeta 电位来评估抛光垫和浆料颗粒,使您了解抛光垫性能相关知识以决定何时更换抛光垫。CMP 工艺中使用的晶圆表面和浆料颗粒上的 zeta 电位测量提醒您,静电相互作用可能会导致颗粒粘附。有了这些知识,您就可以优化条件来防止这种情况的发生。

    抛光垫的开孔和闭孔孔隙率可以通过气体比重瓶测定法快速定量,这可以使生产者监控质量,并帮助用户为其工艺和所用的特定浆料选择最佳垫片。

    在平面化过程中,对 CMP 中的浆料特性进行连续在线监测可提供实时数据,帮助您控制浆料的性能状况并检测磨料浓度的变化。质量标准限度内稳定的浆料密度可确保生产出高质量晶圆表面。

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    测试、组装和封装

    正确封装对于保护珍贵的晶圆免于损坏至关重要。因此,确保所用材料(焊盘、连接件和球栅阵列)具有正确的机械性能非常重要。您可以通过使用纳米压痕测试仪和/或超纳米压痕测试仪对微芯片上的预定点进行测量,确定硬度和弹性模量,来应对这一挑战。

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    其他相关应用

    通过测量晶体硅的粒度分布以及监控细颗粒和粘性颗粒 (<10 µm) 的数量,可以确保通过完善的工艺提供最终纯度等级,包括研磨(粒度减小)和化学处理步骤。

    无机杂质的测定对于确保基材的质量和最终产品的适当功能性非常重要。借助安东帕的微波辅助样品制备技术,您可以获得每种样品类型的可靠消解结果。

    对于与晶圆生产相关的产品(例如显示器和光电产品),表面表征也是一项重要任务。在制造显示器时,可以使用微划痕或纳米划痕测试仪测量附着力,并使用纳米压痕测试仪两种方法的组合来评估机械性能。结果将使您深入了解并完全控制层质量。最好使用安东帕的原子力显微镜来测量微透镜的阵列和形状,因为它可以为您提供每个微透镜的横向尺寸和高度。

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  • 找到适合您的解决方案

    解决方案您将获得的优势仪器
    薄膜
    如果您需要监控薄膜涂层的质量。在最外层表面进行表面电荷分析(测量 zeta 电位)。使用 GISAXS 表征表面上下结构。确定最外层薄膜层所需成分的表面化学信息;有关薄膜的涂层质量和纳米结构分布的信息 
    需要在金属化过程中进行精确且省时的粗糙度控制,以确保后续加工步骤的质量。使用原子力显微镜 (AFM) 在宽动态范围内测量表面粗糙度,并结合三维信息获得定量结果。沉积材料的可再生附着力、晶体管栅极堆叠中的可再生界面、电触点(例如源极、漏极和栅极触点)的质量控制,以及用于电力电子器件(例如 IGBT)的晶圆背面 
    作为集成电路 (IC) 的设计者和制造商,您需要确保 IC 生产中使用的材料和层具有正确的机械性能。通过机械表面表征(使用纳米划痕测试和低负荷压痕测试)来表征晶圆上薄层的硬度、弹性模量和附着力。在集成电路开发过程中完全控制沉积的功能层 
    由于参数变化会影响晶粒尺寸的分布,您需要控制金属化过程的质量。使用原子力显微镜测定晶粒尺寸和分布。确保工艺参数的改变不会引起键合的问题 
    光刻法
    您希望避免影响集成电路质量的光掩模污染。通过测量 zeta 电位(表面电荷分析)确定不同清洁剂与光掩模之间的相关性。优化光掩模清洗程序的性能 
    高精度缺陷分析对于控制光掩模的质量至关重要,因为任何缺陷都会转移到样品图案中。对于缺陷分析,使用原子力显微镜确定初始缺陷体积,以显示缺陷。光学邻近效应校正(无邻近效应),可通过精确的局部测量控制修复进程。  
    蚀刻
    您需要确定氢氟酸的浓度,以获得一致的蚀刻性能。 采用耐化学腐蚀的哈氏合金 U-型管密度计执行浓度测量,以确定氢氟酸浓度。 借助可预先快速检查酸浓度的可再现蚀刻工艺 
    您需要表征在干法蚀刻后出现的缺陷,并检测它是颗粒还是凹坑,以便为工艺步骤确定对策。进行原子力显微镜测量,以精确分析缺陷的大小、形状和 3-D 形貌。凭借可再现、定量和快速的缺陷分析,定义正确的工艺参数  
    因为尺寸与最终晶体管的电学性能直接相关,您需要多次检查垫片尺寸,并评估蚀刻效果。 使用原子力显微镜表征整个栅极加工步骤的侧壁厚度和轮廓。 通过多次测量完全相同的栅极,可以完全控制栅极加工(只有使用 AFM 才能重新确定完全相同的位置)。 
    您正在寻找一种快速技术来分析光刻和蚀刻工艺步骤后的临界尺寸 (CD)、线宽粗糙度和线边缘粗糙度。 利用原子力显微镜获得纳米分辨率和高精度垂直线/沟槽轮廓信息。 Tosca AFM 系列专为快速 AFM 测量而设计,缩短了获得结果的时间,并保证了后续工艺步骤的最高质量。 
    您需要控制鳍式场效应晶体管 (FinFET) 形成过程的鳍尺寸,这对产品性能至关重要。因为鳍尺寸的变化来自线的高度、宽度和轮廓变化,因此可以使用高精度原子力显微镜分析 FinFET 结构。利用亚纳米范围内的精确 AFM 测量,可以完全控制 FinFET 尺寸 
    清洁
    您希望快速确定硫酸的浓度,比传统滴定法快大约十倍。用一台仪器测量密度和音速(浓度测量)。由于硫酸浓度呈非线性曲线,这两种技术都是必需的。 清洁过程的高重复性和再现性 
    您需要高性能的硫酸过程浓度测量。在需要测定 H2SO4 的位置执行浓度测量,并覆盖整个 H2SO4 的浓度范围(0% 至 100%)。对清洁过程进行连续质量监控 
    您需要确保适当清洁,表面没有残留物。采用高精度折光仪测量清洁剂(例如超纯水)的纯度。加速并改善清洁过程,节省时间和资源 
    您需要确保膜的质量,以获得用于半导体工艺的超纯水。确定膜的表面 zeta 电位(表面电荷分析),以监控膜的质量并防止膜意外污染和水纯度降低。用于半导体器件制造的可靠的水纯度 
    您需要知道影响晶体管阈值特性的有效场高 (EFH) 来确保 CMP(化学机械抛光)后晶片的均匀性。因为高度变化可能导致故障,所以采用原子力显微镜监控 EFH 的规格。卓越的 EFH 控制精度,用一种快速且无损的方法来测量如此小的特征 
    您需要确保 CMP 浆料在抛光过程中提供一致的结果。测量 CMP 浆料的粘度,获得有关 CMP 过程中流动行为和性能的信息。 确保可重复的抛光性能,从而保证晶圆质量的一致性。 
    平面化
    您希望避免因在 CMP 过程中与浆料成分接触而污染具有不同面涂层的硅晶圆。通过表面电荷分析确定晶圆表面和浆料颗粒的 zeta 电位,优化工艺条件,避免颗粒通过静电相互作用粘附。减少 CMP 后清洗的循环时间,从而提高产量 
    对您而言,通过抛光垫避免 CMP 过程中的交叉污染很重要。利用表面电荷分析来表征抛光垫和浆料颗粒,以预测其静电引力。减少抛光垫的更换频率,节省时间和金钱 
    您需要保证浆料中正确的粒径分布。通过粒径分析表征浆料粒径。改善抛光性能,减少对晶圆片表面的损伤 
    您需要确保不同批次的焊盘微观结构一致。采用气体比重瓶法测量固体密度,确定开孔和闭孔孔隙度。确保焊盘选择和工艺参数的连续性 
    您需要在线监测 CMP 过程中的浆料特性。采用过程密度传感器执行浆料密度测量在线监测可提供实时数据,指示浆料性能状况并检测磨料浓度的变化。 
    测试、组装和封装
    作为半导体封装服务提供商,您必须确保封装过程正确进行,并且所用材料(抛光垫、连接件、球栅阵列等)具有正确的机械性能。使用纳米压痕测试仪进行局部测量,以确定硬度和弹性模量(机械表面表征)。验证 IC 封装工艺,以确保最高的封装材料质量  
    其他相关应用:纯原料
    您需要高纯度硅树脂作为半导体生产的原料。执行粒度和分布分析,检查细小和较大污染物的存在。确保原材料的高质量等级。 
    其他相关应用:用于元素分析的样品制备
    您需要确定基础材料和最终产品的元素组成,以确保产品质量和正确的功能。微波辅助消解可确保为准确测量提供完整的样品制备。用于后续元素分析的快速且可重现的样品制备 
    其他相关应用:显示器
    作为显示器制造商,您希望了解显示器各层的机械性能和粘合性,以避免过早分层或老化,并监控各层的质量。对于这种机械表面表征,需要测量附着力(使用微划痕或纳米划痕测试仪)和各层的机械性能(使用纳米压痕测试仪)。完全控制显示器制造中的各层质量 
    其他相关应用:光电工程
    您需要控制微透镜阵列的质量和形状。这些知识对于提高其质量和产量至关重要。使用原子力显微镜测量每个单独的微透镜,以获得横向尺寸和高度。通过多个微透镜进行精确形貌测量 

    没找到适合自己的情况?安东帕还有专门应对您所面临的挑战的解决方案。请联系我们获取更多信息。 

  • 质量控制实验室的自动化

    安东帕还提供完全定制的自动化解决方案,以满足您的个性化需求。

    模块化样品处理器

    可根据您的实验室工作流程定制模块化样品处理器,例如在测量酸和碱时。该系统可自动进行样品识别、样品瓶加盖、二次抽样和混合。

    高通量平台 HTX

    安东帕的 HTX 是将样品制备和分析整合到一个定制自动化解决方案中的前沿平台。除了安东帕自己的设备,还可使用第三方供应商的仪器。

    优势:

    • 以尽可能快的方式为下游分析制备大量样品
    • 处理危险物质时确保团队安全
    • 避免人为错误
    • 24/7 全天候运行系统
    • 与 LIMS 进行双向通信,在保证样品制备的不同工作流程方面获得最大灵活性 
  • 3 年保修

    • 自 2020 年 1 月 1 日起,所有新安东帕仪器*都带有 3 年保修。
    • 这样,客户可以避免不可预见的成本,并可以一直信赖他们的仪器。
    • 除了保修服务,我们还提供仪器维护及各种附加服务。

    * 有些仪器因所使用的技术而需要按照维护时间表进行维护。遵守维护时间表是获得 3 年保修的前提条件。

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