• 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 quindi garantire la qualità del prodotto finale e ulteriori fasi di produzione, è necessario applicare scratch test e test d'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.

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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 abbastanza 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 misura 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. 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.

    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.

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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 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 micro scratch o nano scratch tester 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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  • Trovate la soluzione ideale

    Soluzione Il vostro vantaggio Strumento
    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. Informazioni sulla chimica della superficie che confermano la composizione desiderata dello strato di film sottile più esterno  
    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)  
    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 caratterizzazione meccanica della superficie (utilizzando nano scratch test 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 dei grani con la microscopia a forza atomica. Garantire che un cambiamento dei parametri di processo non causi problemi di legame  
    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.  
    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  
    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 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).  
    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.  
    Controllare le dimensioni delle pinne del processo di formazione del FinFET, che è fondamentale per le prestazioni del prodotto. Analizzare la struttura FinFET con 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  
    Pulizia
    Determinare rapidamente la concentrazione di acido solforico, con una velocità circa dieci volte 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  
    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  
    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 di 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 di 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  
    Test, montaggio e confezionamento
    In qualità di fornitori 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  
    Altre applicazioni collegate: Display
    I produttore di display vogliono 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 micro scratch o nano scratch tester) 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  

    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.

    Per saperne di più

  • Webinar

    Metrologia dei semiconduttori: Come determinare, controllare e migliorare vari parametri durante il processo di produzione del wafer

    Data: 

    In questo webinar presenteremo una panoramica di diverse soluzioni per aiutarvi a garantire e controllare la qualità praticamente in ogni fase dell'intero processo di produzione del wafer.

    Conoscete meglio le seguenti tecniche:

    • Misurazioni della rugosità della superficie e dell'altezza riproducibili, quantitative e rapide, con alta precisione, utilizzando AFM: questa tecnologia è nota per la sua precisione e riproducibilità senza precedenti, ma è stata spesso considerata troppo dispendiosa in termini di tempo e quindi non abbastanza efficiente. In questo webinar, ci concentriamo sull'usabilità e l'efficienza di nuova generazione delle misure AFM Tosca e mostriamo i vantaggi di un'analisi del wafer AFM efficiente, veloce e affidabile.
    • Analisi della carica superficiale utilizzata come strumento diretto per monitorare gli effetti di pulizia dei wafer: analizziamo come viene utilizzata la conoscenza del potenziale zeta per regolare le interazioni wafer-particella nel processo CMP.
    • Caratterizzazione meccanica della superficie di strati su wafer su scala nanometrica con nanoindentazione e misure nano-scratch: queste due tecniche possono essere utilizzate per misurare la durezza, l'adesione o la resistenza ai graffi di film sottili su wafer nella produzione di microchip o su strati protettivi su vetro nella produzione di display.
    • Misurazione accurata, veloce, efficiente e sicura della concentrazione di sostanze chimiche per la produzione di semiconduttori: scoprite quanto è facile utilizzare un densimetro digitale per determinare la concentrazione di diversi acidi e basi. Le prestazioni di misura elevate sono fondamentali per l'ispezione di qualità durante le fasi di incisione e pulizia nell'industria dei semiconduttori.