In einer digital vernetzten Welt besteht ein ständig wachsender Bedarf an leistungsstärkeren, kleineren, schnelleren und intelligenteren Geräten, um Aufgaben und Prozesse effizient und nahtlos ausführen zu können. Die Fähigkeit von Halbleitern, Rechenleistung zu erbringen und die Leistung elektronischer Geräte zu verbessern, macht sie zur Grundlage der meisten modernen technologischen Anwendungen und Geräte. Die steigende Nachfrage nach diesen Geräten hat zu einem schnellen Wachstum der Halbleiterindustrie geführt und Innovationen in der Halbleiterfertigungstechnologie gefördert.
Was ist Halbleiterfertigung?
Die Halbleiterfertigung umfasst Arbeitsabläufe, bei denen integrierte Schaltkreise (IC), die aus Komponenten wie Dioden, Widerständen und Transistoren bestehen, auf einem Halbleiterwafer hergestellt werden. Die Wafer werden dann in einzelne IC geschnitten, gepackt und zur Herstellung des Endprodukts integriert. Ein Halbleiterwafer besteht aus hochreinen Stoffen, typischerweise Silizium. Je nach Anwendung werden bei der Waferherstellung auch andere Elemente wie Germanium oder Materialien wie Galliumarsenid verwendet. Die Waferherstellung ist ein technologisch fortschrittlicher Prozess, bei dem jeder Schritt ein hohes Mass an Präzision erfordert und für den spezielle Geräte und eine Reinraumumgebung erforderlich sind.
Der Halbleiterfertigungsprozess
Schritt 1: Projektierung
Fabless-Unternehmen oder unabhängige Designunternehmen und Elektronikhersteller entwickeln Halbleiterchips.
Schritt 2: Front-End-Fertigung
Dieser entscheidende Schritt in der Halbleiterindustrie, der auch als Waferherstellung bekannt ist, umfasst alle Anfangsphasen der Herstellung verschiedener einzelner Komponenten von IC. Zunächst wird ein Gussblock (Ingot) aus reinem Silizium in Scheiben/Wafer geschnitten. Im Anschluss werden die Wafer für ein makelloses Finish poliert. Danach werden komplizierte Muster auf dem Wafer erzeugt, wodurch in mehreren umfangreichen und fortgeschrittenen Stufen ein IC gebildet wird.
Schritt 3: Back-End-Fertigung
Bei der Back-End-Fertigung werden die Siliziumwafer präzise in einzelne Chips/Halbleiterchips geschnitten. Es folgen die Schritte Montage und Packaging. Die gepackten Chips werden getestet, um sicherzustellen, dass sie die Spezifikationen für die Endmontage auf Leiterplatten erfüllen. Die Leiterplattenherstellung ist eng mit dem Packaging bei der Chipherstellung verbunden, da die elektronischen Komponenten durch die Leiterplatten gestützt und verbunden werden. Der Prozess der Leiterplattenherstellung umfasst Schritte wie Ätzen, Laminieren, Bohren, Galvanisieren, Siebdruck und Lithografie.
Schritt 4: Integration des Endprodukts
Chips werden zur Herstellung von Endprodukten wie Smartphones oder Computern integriert.
Die Prozesse der Waferherstellung entwickeln sich durch die Entstehung neuer Fertigungstechnologien und Innovationen in den Materialwissenschaften kontinuierlich weiter. Diese tragen zum Fortschritt in nachgelagerten technologischen Anwendungen von Halbleiterchips bei. Nach diesen Innovationen ist das gesamte Ökosystem der Halbleiterfertigung (d. h. Design- und Fabless-Unternehmen, Fabs/Fertigungsanlagen, Hersteller integrierter Geräte und Materiallieferanten) an der Erforschung und Entwicklung der neuen Generation von Halbleiterchips beteiligt.
Was sind typische Herausforderungen bei Arbeitsabläufen in der Halbleiterfertigung?
Die Herstellung fehlerfreier Halbleiterchips ist entscheidend für das reibungslose Funktionieren von Produkten und Prozessen, die für das tägliche Leben, einschliesslich privater und öffentlicher Dienstleistungen in der Weltwirtschaft, unerlässlich sind. Die Halbleiterindustrie strebt folgende Ziele an:
Präzision
Bei jedem Schritt der Waferherstellung, z. B. beim fotolithografischen Strukturieren, Ätzen und Dotieren, ist eine hohe Präzision erforderlich, um die gewünschten Eigenschaften und die gewünschte Qualität der Endprodukte zu erreichen.
Umfangreiche Qualitätskontrolle
Die Herstellungsschritte umfassen eine umfassende Überwachung und Qualitätskontrolle mit mehreren Analysetechniken, um die erforderlichen Qualitätsstandards für Halbleiterchips zu erfüllen. Der kleinste Defekt in den Chips kann zu Produktivitäts-, Ertrags-, Betriebszeit- und Umsatzeinbussen führen.
In der Front-End-Fertigung beispielsweise ist die Zusammensetzung von Reinigungs- und Ätzbädern und anderen Prozesschemikalien von grösster Bedeutung, um die gewünschten Wafereigenschaften für nachfolgende Fertigungsschritte zu erreichen.
Hohe Effizienz und hoher Durchsatz
Im neuen digitalen Zeitalter steigt die Nachfrage nach elektronischen Geräten und Halbleiterchips. Daher herrscht in der Halbleiterindustrie einer grosser Produktivitätsdruck.
Sicherheit
Neben der Produktivität in den Fertigungsabläufen ist es auch wichtig, die Sicherheit zu gewährleisten, insbesondere bei der Verwendung potenziell gefährlicher Chemikalien wie starken Säuremischungen zum Ätzen oder Reinigungslösungen mit Peroxiden bei der Chipproduktion.
Datenmanagement und Rückverfolgbarkeit
Um die gewünschte Qualität für jeden Chip zu erreichen, sind mehrere Schritte, Prozesse, Materialien und Chemikalien, Analysen und Benutzer an den Fertigungszyklen von Halbleitern beteiligt. Für ein effektives Qualitätsmanagement und die Rückverfolgbarkeit von Arbeitsabläufen ist ein Benutzer- und Datenmanagementsystem ein absolutes Muss.
Verlässlichkeit der Geräte
Die Halbleiterfertigung erfordert den Einsatz komplexer und fortschrittlicher Geräte, die mit hohen Kosten verbunden sind, z. B. Lithografiesysteme und Geräte zur chemischen Verarbeitung sowie Geräte für die Qualitätskontrolle und Überwachung vor Ort. Die Gewährleistung der Zuverlässigkeit und Leistung dieser Geräte und die Vermeidung von Ausfallzeiten sind für anspruchsvolle Halbleiterfertigungszyklen von entscheidender Bedeutung.
Ausräumen von Umweltbedenken
Die Halbleiterindustrie ist wasser- und energieintensiv. Darüber hinaus sind die bei der Chipherstellung anfallenden Treibhausgasemissionen (THG) und Abwässer angesichts des schnellen Wachstums der Chipherstellung besorgniserregend, da im Herstellungsprozess in grossem Umfang gefährliche Chemikalien verwendet werden. Als Reaktion auf den Druck einer grüneren Lieferkette bemühen sich die grossen Chiphersteller jedoch verstärkt, ihre Auswirkungen auf die Umwelt zu reduzieren, indem sie beispielsweise auf erneuerbare Energien umsteigen und das während der Herstellung verwendete Wasser recyceln, wiederverwenden und zurückgewinnen.
Lösungen für die Front-End-Fertigung
Dies ist der erste Schritt der Waferherstellung, bei dem ein Siliziumgussblock in Siliziumwafer geschnitten wird. Die Wafer durchlaufen mehrere chemische und mechanische Prozesse in Fabs und Fertigungsanlagen, um die erforderliche Planarität und Qualität zu erreichen. Sie werden bei der Waferherstellung einer Reihe von Schritten unterzogen, z. B. Fotolithografie, Ätzen, Reinigen und Dotieren, um die verschiedenen Komponenten eines IC zu erzeugen. Bei einer Reihe von Nassbearbeitungsschritten wie Ätzen, Reinigen und Polieren werden verschiedene Spezialchemikalien verwendet.
Qualitätskontrolle von Prozesschemikalien, Ätz-, Galvanisier- und Reinigungsbädern
Effiziente und sichere Überwachung
Bei der Waferherstellung, Galvanisierung und PCB-Verarbeitung ist es wichtig, die verschiedenen Galvanisier-, Ätz- und Reinigungsbäder häufig zu überwachen. Wenn die Konzentration der gelösten Wirkstoffe (Säure, Base, Ionen) unter den gewünschten Wert sinkt, muss rechtzeitig nachgefüllt werden.
METTLER TOLEDO bietet einen automatisierten Titrationsprozess, Resultatberechnungen durch automatische Titratoren, Probenvorbereitungsschritte und eine bedienerunabhängige Probenserienanalyse. Titration Excellence-Lösungen in Verbindung mit dem InMotion™ Autosampler erhöhen den Durchsatz bei minimalem Bedienereingriff. Die Betriebssicherheit kann durch automatische Reagenzienausgabe und Abfallentsorgung erreicht werden, wodurch die Exposition gegenüber gefährlichen Chemikalien begrenzt wird. Das automatisierte Deckelhandlingsystem mit CoverUp™ Probendeckeln schützt Bediener einfach und effektiv vor giftigen Lösemitteln und Dämpfen.
Der Ätzprozess zielt darauf ab, die oberste Schicht der Substratoberfläche selektiv zu entfernen. Eine häufig verwendete Ätzlösung besteht aus einer Säuremischung aus Flusssäure und Salpetersäure oder einer Mischung aus Salpeter-, Phosphor- und Essigsäure. Da die Ätzrate hauptsächlich von der Konzentration freier Säure in der Lösung abhängt, ist eine regelmässige Überwachung des Säuregehalts unerlässlich. Basen wie Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid werden häufig in alkalischen Reinigungs- oder Ätzbädern verwendet. Die Titration ist die Methode der Wahl zur Überwachung ihres Gehalts in alkalischen Bädern.
Für eine gründliche Reinigung zwischen Ätz- oder Polierschritten werden häufig Mischungen aus Wasserstoffperoxid und nichtionischen Tensiden verwendet. Um die Wirksamkeit von Reinigungslösungen zu überprüfen, muss die Konzentration von Wirkstoffen wie Peroxiden oder Tensiden bestimmt werden. Aus mehreren verfügbaren Methoden für die Tensid-Titration kann für das gewünschte Tensid eine optimale Auswahl getroffen werden.
Die Überwachung verschiedener Parameter wie Basen- und Säuregehalt in einem Galvanisierbad an der Produktionslinie kann automatisiert werden. Der DispenSix Liquid Handler oder das TV 6-Probennahmeventil automatisiert das Aufnehmen und Dosieren von Proben direkt aus dem Bad. In Kombination mit einem Aliquotbecher oder einem InMotion™ Aliquot-Kit können die Probennahme-, Entleerungs- und Reinigungsprozesse ebenfalls automatisiert werden.
Qualität, Datensicherheit und Effizienz können durch die Vermeidung von Übertragungsfehlern gesteigert werden. SmartSample™ integriert den Arbeitsablauf in eine einzige Benutzeroberfläche an der Excellence-Analysenwaage. Der Excellence Titrator kann automatisch alle Probeninformationen vom RFID-Tag des Bechers lesen, wenn der InMotion™ Autosampler mit dem SmartSample-Kit ausgestattet ist. Mit einem schnellen Scan ermöglichen SmartChemicals die sofortige Übertragung der Daten von Chemikalien für die Titration an einen Titrator.
Schnelle und einfache Qualitätsprüfung
Eine vorbeugende Qualitätskontrolle für eingehende Chemikalien ist häufig erforderlich, um Risiken durch die manuelle Handhabung von Behältern oder Beeinträchtigungen der Qualität durch externe System- oder Geräteausfälle zu vermeiden. Die unerwünschte Zusammensetzung von Prozesschemikalien kann zu minderer Qualität bei Siliziumwafern, Geräteausfällen und Chemikalienverschwendung führen. Eine schnelle und einfache Überprüfung der Konzentration von eingehenden Chemikalien kann durch Messung der Dichte und des Brechungsindex erfolgen.
METTLER TOLEDO bietet je nach Anwendung eine Reihe von Lösungen für die Dichte- und Brechungsindexmessung mit verschiedenen Automatisierungs- und Datenmanagementmöglichkeiten.
Wir bieten tragbare Handheld-Lösungen und automatisierte Multiparameter-Lösungen für die Messung von Brechungsindex und Dichte an.
Eine schnelle und genaue quantitative Bestimmung verschiedener Analyten kann durch die Messung der Absorption bei einer bestimmten Wellenlänge erreicht werden. UV/VIS-Spektralphotometer von METTLER TOLEDO verfügen über ein robustes Design und eine langlebige Xenonlampe und ermöglichen einen Scan über das gesamte Spektrum in nur einer Sekunde ohne Aufwärmzeit. Dank ihrer geringen Stellfläche auf dem Labortisch, der Modularität entsprechend Anwendungsanforderung, der einfachen Reinigung und der OneClick-Benutzeroberfläche, die eigenständige und automatisierte Messungen ermöglicht, fügen sie sich nahtlos in einen analytischen Arbeitsablauf ein. LabX™ für UV/VIS bietet verschiedene Datenmanagementmöglichkeiten für einen sicheren Arbeitsablauf im Labor. METTLER TOLEDO bietet mit LabX eine integrierte Workflow-Lösung für XPR-Analysenwaagen und UV/VIS-Spektralphotometer, die genaue und wiederholbare Messungen sowie einen automatisierten Arbeitsablauf mit Schritt-für-Schritt-Anleitung gewährleistet.
Anwendungen in Front-End-Fertigungsabläufen umfassen die einfache Bestimmung der Salpetersäurekonzentration durch Messung der Absorption bei 300 nm für Nitrat oder die quantitative Bestimmung der Metallionenkonzentration wie Mangan, Kupfer, Gold usw. in Galvanisierlösungen.
In-situ-Reaktionsüberwachung und -optimierung
Verunreinigungen und Rückstände, die aus unsachgemässer Reinigung resultieren, können die nachgelagerten Verarbeitungsschritte bei der Waferherstellung und die Qualität des Endprodukts beeinträchtigen. Die präzise in-Situ-Überwachung der Qualität der Reinigungs- und Waschbadzusammensetzung kann dazu beitragen, Korrekturmassnahmen und Kosten zu vermeiden.
Die ReactIR™ und ReactRaman™ Sonden von METTLER TOLEDO haben ein robustes Design und sind tragbar. One Click Analytics™ bietet eine einfache Konvertierung der erhaltenen Prozessdaten. Die weitere Integration in die übergreifende iC-Softwaresuite ermöglicht ein umfassendes Prozessverständnis, das in der Forschung und Entwicklung zur weiteren Optimierung der Zusammensetzung von Wasch- und Reinigungslösungen genutzt werden kann.
Vorbereitung und Qualitätskontrolle von chemisch-mechanischen Polierschlämmen (CMP)
Eine CMP-Schlammmischung enthält Chemikalien in Form dispergierter Partikel in einer flüssigen Phase. Ein genaues Wägen der einzelnen Komponenten des Polierschlamms ist entscheidend, um eine Beschädigung von Wafern und Waferbearbeitungsgeräten zu vermeiden. PBK9/PFK9-APW-Plattformen ermöglichen das Wägen von bis zu 3 000 kg, können problemlos in automatisierte Wägeprozesse integriert und so eingestellt werden, dass Umgebungseinflüsse, die sich auf die Wägeresultate auswirken könnten, ausgeglichen werden. PowerMount™ Wägemodule sind für das Wägen von bis zu 5 000 kg in Tankwägeanwendungen ideal, da sie eine hohe Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Zustandsüberwachung bieten. So können Sie sich darauf verlassen, dass das System Ihren Erwartungen entspricht. Um die am besten geeignete Wägelösung für Aufschlämmungsprozesse zu finden, empfiehlt METTLER TOLEDO die GWP® Recommendation.
Während des Polierprozesses ist es wichtig, den Prozentsatz der dispergierten Feststoffe in der Schlammmischung in verschiedenen Phasen zu überwachen, um den optimalen Poliergrad zu gewährleisten. Dies kann mit einem Moisture Analyzer problemlos bei hoher Geschwindigkeit erreicht werden. Der Halogen Moisture Analyzer HX204 verfügt über erweiterte Funktionen, die Benutzerfreundlichkeit, Daten- und Benutzermanagement und sofortige Entscheidungsfindung mit anpassbaren Kontrollgrenzen bieten. Mit dem integrierten Methodenentwicklungsassistenten können Sie sehr einfach eine robuste Methode entwickeln, die in einem Bruchteil der Zeit dem Resultat der Referenztrocknungsofenmethode entspricht, was zu einer Steigerung der Produktivität führt.
Die Überwachung des pH-Werts und der Leitfähigkeit der CMP-Aufschlämmung ist äusserst wichtig, um eine stabile kolloidale Aufschlämmung aufrechtzuerhalten. Dies kann ganz einfach durch die Auswahl des richtigen Einzel- oder Multiparameter-pH-Tischmessgeräts oder automatisierten Systems mit Datenmanagementoptionen und geeignetem Zubehör, Sensoren und Verbrauchsmaterial erreicht werden.
Wasserstoffperoxid (H2O2) ist ein häufig verwendetes chemisches Oxidationsmittel in CMP-Schlammmischungen. Die Effizienz des Polierens hängt vom Oxidationsprozess auf dem Siliziumwafer ab. Zur Bestimmung der H2O2-Konzentration in einer Lösung, die zur Herstellung der Aufschlämmung verwendet wird, können viele Techniken verwendet werden, z. B. die Titration. Alternativ bietet die Dichte- oder Brechungsindexmessung eine schnelle, einfache und sichere Analyse, die mit einem Dichtemessgerät in Tischausführung und einem Refraktometer oder einer tragbaren Lösung von METTLER TOLEDO problemlos durchgeführt werden kann. Für kosteneffiziente und qualitativ hochwertige Waferausbeuten kann die Qualität einer CMP-Schlammmischung vor ihrer Verwendung in nachgelagerten Polieranwendungen kontrolliert werden, indem sichergestellt wird, dass ihre Dichte in einem vordefinierten Bereich liegt.
Genaue Messlösungen an der Produktionslinie für das Wasserkreislaufmanagement
In einer typischen Halbleiterfabrik werden täglich tausende Kubikmeter Reinstwasser zum Reinigen, Ätzen und Spülen von Wafern und Substraten verwendet. Präzise und zuverlässige prozessanalytische Messungen sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass Reinstwasser für den Einsatz in Chipherstellungsschritten geeignet ist, und um den Wasserverbrauch zu optimieren, um die Rückgewinnung und Wiederverwendung zu maximieren. Die Reinstwasser-Überwachungslösungen von METTLER TOLEDO Thornton sind von Standardisierungsgremien auf der ganzen Welt anerkannt und stellen sicher, dass für die Chipherstellung Wasser von höchster Qualität verwendet wird. Unsere UniCond™ Sensoren und Analysatoren 6000TOCi, 2850Si und 2300Na können in Entionisierungswassersystemen installiert werden, um Änderungen des Widerstands, des TOC, der Kieselsäure und des Natriums mit minimalem Bedienereingriff zu erkennen.
Wafer-/Chip-Wägen
Das Wägen von Wafern in Fabriken und QC-Abteilungen kann eine Herausforderung darstellen, da sich die Wägestationen oft in der Nähe einer Nassbank und in einer Reinraumumgebung befinden. Angesichts der rauen Bedingungen und Produktivitätsanforderungen müssen die Wägelösungen robust sein und stabile Messungen bei hoher Wägegeschwindigkeit ermöglichen. Die XPR-Analysenwaagen von METTLER TOLEDO kombinieren eine Hochleistungs-Wägezelle mit aktiver Temperaturregelung und SmartGrid-Waagschale für schnelles und genaues Wägen. Die SmartPan in XPR-Präzisionswaagen bietet die nötige Stabilität, um Wägeresultate bis zu doppelt so schnell wie mit einer Standard-Waagschale zu erhalten.
Professionelles Zubehör wie ErgoClips für komfortables Waferwägen und eine einfache Bedienung unterstützt effiziente Arbeitsabläufe in der Halbleiterfertigung. Konnektivität und Datenmanagement, z. B. mit der LabX-Software, tragen dazu bei, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und die Rückverfolgbarkeit der Daten zu gewährleisten.
Testen von Fotolacken im Lithografieprozess
Fotolacke sind lichtempfindliche Materialien, die auf die Chips aufgetragen werden. Diese werden dann in einem Fotolithografieprozess teilweise durch eine strukturierte Maske belichtet, um einen integrierten Schaltkreis zu erzeugen. Die dynamische Differenzkalorimetrie (DKK) ist ein leistungsstarkes Werkzeug zum Verständnis des physikalisch-chemischen Verhaltens von chemisch verstärkten Resists (CAR) (einem Fotolackmaterial) und zur Optimierung des lithografischen Prozesses. Eine Einzelmessung mit der temperaturmodulierten DKK (TMDSC) kann Informationen über die mit dem lithografischen Prozess verbundenen thermischen Effekte wie Verdampfung und Vernetzung und die Glasübergangstemperatur des Fotolackmaterials liefern.
Wenn es um die Probenvorbereitung für DKK-Messungen von wenigen Milligramm geht, sind XPR-Mikrowaagen ein wertvolles Hilfsmittel. Bei XPR-Waagen können Wägeresultate mit einem einzigen Klick an die STARe-Software übertragen werden. METTLER TOLEDO bietet eine Komplettlösung für Arbeitsabläufe mit DSC-Instrumenten, Waagen, Software und Zubehör sowie umfassendem Anwendungsfachwissen in den Bereichen Mikrowägen und thermische Analyse.
Abwasserqualität
Bei Ätzlösungen und beim CMP-Prozess in der Chipherstellung kommt Flusssäure zum Einsatz, was zu hohen Fluoridkonzentrationen in Abwässern aus der Halbleiterindustrie führt. Fällung, Flockung und Filtration werden häufig eingesetzt, um potenzielle Verunreinigungen zu entfernen. Eine erfolgreiche Fällung kann nur in einem optimalen pH-Bereich erfolgen. So zeigt der pH-Wert des Abwassers indirekt an, ob die Konzentration der Verunreinigungen unter einem bestimmten Grenzwert liegt. Alternativ eignet sich zur Überwachung des Abwassers auch eine direkte Messung der Ionenkonzentration mit ionenselektiven Elektroden (ISE), z. B. von Fluoridionen mit einer perfectION™ comb F-Elektrode.
Lösungen für die Back-End-Fertigung
Dies ist die Montage- und Packagingphase, in der einzelne Halbleiterchips aus dem Wafer geschnitten und in ein Gehäuse gepackt werden. Im nächsten Schritt wird der Chip über Bonddrähte mit dem externen Schaltkreis verbunden. Der Prozess umfasst auch die Prüfung und Endkontrolle der ICs gemäss den Normen und Vorschriften.
Packaging und Montage von Halbleiterchips
Epoxidhärtung
Beim IC-Packagingprozess werden Epoxidharze verwendet, um den Siliziumchip sicher im Lead-Frame zu fixieren. Um Erkenntnisse über die Einschwingzeiten für das gewünschte Packaging zu gewinnen, Prozesse zu optimieren und weniger Fehler beim Chippackaging zu verursachen, kann die Härtungskinetik von Epoxidpolymeren untersucht werden. Die STARe Software bietet die Option Model Free Kinetics (MFK), um das Aushärtungs- und Verglasungsverhalten eines Epoxids vorherzusagen.
Messen des Metalldrahtdurchmessers beim Drahtbonden
Drahtbonden ist der Prozess der Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen Mikrochips oder anderen integrierten Schaltkreisen und Chipsubstraten unter Verwendung feiner Bonddrähte. Der Prozess wird unter Reinraumbedingungen durchgeführt. Eine Standardmethode wie ASTM-F205 legt nahe, den Durchmesser des beim Drahtbonden verwendeten feinen Drahts durch Wägen zu messen. XPR-Mikrowaagen eignen sich dank ihrer geringen Stellfläche und des ergonomischen Konzepts mit zwei Terminals und flexibler Positionierung ideal für den Einsatz in Reinraumumgebungen. Die hohe Genauigkeit der XPR-Mikrowaagen erleichtert in Kombination mit dem passenden Zubehör wie einer Waagschale für röhrenförmige Proben das Wägen feiner Metalldrähte.
Präzise und genaue Wägelösungen können für eine Vielzahl anderer Anwendungen eingesetzt werden, z. B. für die Kalibrierung von Klebstoffdosiergeräten im Packagingschritt oder die Vorbereitung von Proben für quantitative Analysetechniken wie Titration und DSC.
Softwarelösungen für nahtlose, rückverfolgbare und sichere Arbeitsabläufe im Labor
Die Laborsoftwarelösungen von METTLER TOLEDO beschleunigen die Verarbeitungsgeschwindigkeit durch elektronische Datenerfassung und leistungsstarke Datenauswertung, tragen so zur Automatisierung von Arbeitsabläufen bei und verringern den manuellen Verwaltungsaufwand durch die Zentralisierung des Asset Managements. Die Konnektivität von Instrumenten ermöglicht eine einfache und zentrale Steuerung der miteinander verbundenen Geräte. Der einfache Abruf der Datenlaborsoftware unterstützt die Anforderungen an die Datenintegrität im Hinblick auf interne Vorschriften und externe Konformität.
Die LabX™ Laborsoftware verwaltet Ihre Instrumente, Arbeitsanweisungen und Benutzer. Sie ermöglicht eine Produktivitätssteigerung durch Digitalisierung, elektronisches Datenmanagement und geführte Workflows, um geforderte gesetzliche Standards und Anforderungen an die Datenintegrität mit einer einzigen Softwarelösung zu erreichen. LabX™ kann vollständig mit den Waagen, Titratoren, pH-Messgeräten, UV/VIS-Spektralphotometern, Dichtemessgeräten, Refraktometern, Schmelzpunktsystemen und Automatisierungslösungen von METTLER TOLEDO verbunden werden.
Die STARe Excellence Thermal Analysis Software ist eine leistungsstarke Plattform, die die thermischen Analysesysteme von METTLER TOLEDO verbindet und Modularität, Flexibilität und Automatisierung ermöglicht.
Die iC Software Suite für automatisierte Reaktoren und in-situ-Analysen integriert den gesamten Versuchsablauf in automatisierte Synthesereaktoren und in-situ-Analysen , sodass Prozessdaten einfach visualisiert und Resultate interpretiert und gemeldet werden können, um von jedem Experiment ein vernetztes Bild in Echtzeit zu erhalten und die Entscheidungsfindung in der Forschung und Entwicklung für die weitere Optimierung von Prozessen und Produkten zu unterstützen.
Serviceangebote für zuverlässige Leistung
Die professionellen Dienstleistungen von METTLER TOLEDO decken die gesamte Lebensdauer des Produkts ab, angefangen bei der sicheren Geräteauswahl über die korrekte Installation bis hin zur Benutzerschulung für einen perfekten Start mit der Erst- und wiederkehrenden Kalibrierung. Dazu gehören auch Überprüfungen zur Sicherstellung der Leistung und Zuverlässigkeit Ihrer Geräte, Unterstützung bei der Einhaltung lokaler und globaler Normen und Vorschriften sowie die vorbeugende Wartung zur Risikominimierung und Verlängerung der Lebensdauer Ihrer Geräte.
Wählen Sie zum Zeitpunkt des Kaufs mit ExtendedCare oder zu einem späteren Zeitpunkt mit BasicCare, StandardCare und ComprehensiveCare das richtige Pflegepaket für Ihre Bedürfnisse aus einer Vielzahl verschiedener Serviceangebote aus.
Mit unserem Angebot an Good Measuring Practices helfen wir Ihnen, die richtigen Geräte für Ihre Bedürfnisse zu finden, und bieten Unterstützung und Schulungsinhalte zum Betrieb, zur Kalibrierung sowie zur Wartung Ihrer Geräte.
Broschüre Analyse-Exzellenz für die Halbleiterproduktion
Für effiziente, sichere und kostengünstige Herstellungsprozesse und Laboranalysen in der Halbleiterindustrie hat METTLER TOLEDO eine Broschüre erstellt, die einen vollständigen Überblick über unsere analytische Kompetenz in Kombination mit unserem Software- und Serviceangebot bietet.
Lösungen
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Publikationen
FAQ
Wie wird Wasser in der Halbleiterfertigung verwendet und wie viel wird normalerweise benötigt?
Wasser spielt eine wichtige Rolle in der Halbleiterfertigung, da es als Lösungsmittel, Kühlmittel und Reinigungsmittel sowie für die Abfallwirtschaft dient. Zur Reinigung der Waferoberfläche wird Reinstwasser verwendet, das in der Regel vor Ort in Fabs produziert wird. Bei der Halbleiterfertigung werden täglich tausende Kubikmeter Reinstwasser verbraucht. In einer kürzlich durchgeführten Umfrage wurde der weltweite tägliche Wasserverbrauch in der Halbleiterindustrie auf 1,7 Millionen Kubikmeter geschätzt.
Um eine nachhaltige Entwicklung in der Halbleiterindustrie zu erreichen, ist der Wasserverbrauch angesichts des erheblichen Frischwasserverbrauchs und des Abwasseraufkommens in der Branche einer der Schlüsselfaktoren für eine Optimierung. Strategien wie Wasserrecycling, -rückgewinnung und -wiederverwendung könnten für zukünftige Entwicklungen in der Halbleiterindustrie entscheidend sein.
Wie streng sollte Reinstwasser kontrolliert werden?
Die Waferausbeute wird für die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von IC immer wichtiger. Da die Qualität des Reinstwassers einen wesentlichen Einfluss auf die Ausbeute hat, ist eine strenge Reinstwasserkontrolle von entscheidender Bedeutung. Die aktuellen Linienbreiten liegen zwischen 5 und 7 Nanometern, wobei einige Hersteller zu 3 Nanometer übergehen. Dies erfordert, dass das Reinstwasser die neuen Reinheitsempfehlungen erfüllt.
SEMI F63 hat aktualisierte Wasserspezifikationen veröffentlicht:
- Widerstand: 25 °C > 18,18 MΩ - cm
- TOC: < 1,0 ppb
- Partikel/ml: < 0,3 bei 0,05 μm
- Bakterien nach Kultur: ≤ 1/100 ml
Zur Erkennung von Verunreinigungen im ppb-Spurenbereich ist eine Echtzeitüberwachung von entscheidender Bedeutung, um Produktverluste zu reduzieren und Produktionsunterbrechungen zu vermeiden.
Ist es wichtig, den Gehalt an gelöstem Sauerstoff in Reinstwasser zu minimieren?
Ja. Ein hoher Gehalt an gelöstem Sauerstoff in Reinstwasser kann Oxidation auf Wafern verursachen, was zu einer geringeren Waferausbeute führt. Daher erfordern die verschiedenen Spülschritte mit entionisiertem Wasser genaue und schnelle Messungen, um einen extrem niedrigen Gehalt an gelöstem Sauerstoff aufrechtzuerhalten.
Die Reduzierung des gelösten Sauerstoffs trägt auch dazu bei, den hohen Widerstand des Wassers aufrechtzuerhalten, der für nachfolgende Behandlungsschritte und die Kontrolle der Entionisierung und des kontinuierlichen Reinigungsprozesses der Elektrode durch Entionisierung entscheidend ist.
Welche Auswirkungen hat Kieselsäure in Reinstwasser?
Auf der Oberfläche von integrierten Schaltkreisen trocknende Kieselsäure führt zu einer Reihe von Qualitätsproblemen, darunter eine verringerte Filmhaftung und verringerter Kontaktwiderstand. Daher führt die Entdeckung eines Kieselsäuregehalts, der nicht den Spezifikationen entspricht, zu Produktverzögerungen und entgangenem Gewinn, während die Quelle der Verunreinigung gefunden und beseitigt wird.
Um diese Probleme zu minimieren, muss der Kieselsäuregehalt in Reinstwasser an den richtigen Stellen kontinuierlich überwacht und im niedrigen ppb-Bereich kontrolliert werden.
Kann ich mit der Titration den Säure- oder Basengehalt im Galvanisierungsprozess direkt im Bad überwachen?
Ja, Sie können sie mit Excellence-Titratoren von METTLER TOLEDO überwachen, die an ein TV6-Probennahmeventil oder einen DispenSix Liquid Handler angeschlossen sind. Die Überwachung der Säure- oder Basenkonzentration kann vollständig automatisiert werden. Das TV6-Probennahmeventil oder ein DispenSix Liquid Handler entnimmt automatisch eine exakte Probenmenge aus dem Galvanisierbad und überführt sie in den Aliquotierbecher für die Titration. Der Messprozess erfordert keine Aufmerksamkeit des Benutzers. Darüber hinaus ermöglicht die „Planungs“-Funktion der LabX-Software den Start der Analyse nach einem Zeitplan mit geplanten Wiederholungen. Ein Beispiel für den Applikationsbericht finden Sie hier.
Welche Analysemethode wird zur Bestimmung des Wassergehalts in Lösungsmitteln für die Halbleiterfertigung empfohlen?
Die Karl Fischer-Titration ist eine häufig verwendete Analysemethode zur Bestimmung des Wassergehalts in einer Probe. Die Bestimmung des Wassergehalts kann mit dem Karl-Fischer(KF)-Titrator von METTLER TOLEDO durchgeführt werden. Wir haben viele Applikationsberichte für die Wasserbestimmung in Lösungsmitteln entwickelt.
Wie können die XPR-Analysenwaagen von METTLER TOLEDO Ihre Titrationsabläufe unterstützen?
Um die Lösung zu komplettieren, bieten die XPR-Analysenwaagen von METTLER TOLEDO eine Titrationsmethode, die eine drahtlose Titrationswägetechnologie ermöglicht. Dank der RFID-Technologie ermöglicht die SmartSample™ Lösung eine nahtlose Interaktion zwischen einem Titration Excellence-Titrator und einer Excellence-Analysenwaage. Die automatisierte Datenübertragung verhindert Fehler und spart wertvolle Zeit.
Wie können die Stabilität und Reinheit von Prozesschemikalien und -materialien in der Halbleiterfertigung mithilfe der UV/VIS-Spektralphotometrie bestimmt werden?
Die UV/VIS-Spektralphotometrie kann auf verschiedene Weise in Halbleiterfertigungsprozessen eingesetzt werden:
Bestimmung von Stabilität/Abbau/Haltbarkeit: Durch Messung der Absorption einer Lösung bei bestimmten Wellenlängen kann die Stabilität der Lösung bestimmt werden. Wenn sich die Absorption im Laufe der Zeit erheblich ändert, kann dies darauf hindeuten, dass die Lösung instabil ist und sich schliesslich zersetzt. Diese Informationen können dann verwendet werden, um die besten Lagerbedingungen für die Lösung zu bestimmen und sicherzustellen, dass sie über einen möglichst langen Zeitraum stabil bleibt.
Identifizierung von Verunreinigungen: Die UV/VIS-Spektralphotometrie kann zur Identifizierung spezifischer Verunreinigungen verwendet werden, indem die Absorptionsspektren einer Probe mit denen eines Referenzmaterials verglichen werden. Anhand der Absorptionsunterschiede zwischen den beiden Substanzen können spezifische Verunreinigungen identifiziert werden. Alternativ kann durch Messung der Absorption einer Reihe von Referenzmaterialien mit bekannter Verunreinigungskonzentration eine Kalibrierkurve erstellt werden. Diese Kurve kann dann verwendet werden, um die Konzentration von Verunreinigungen im Halbleitermaterial basierend auf seiner Absorption zu bestimmen. Insgesamt liefert die UV/VIS-Spektralphotometrie wertvolle Informationen über die Konzentration von Verunreinigungen in Prozesschemikalien/-materialien, die zur Kontrolle und Optimierung der Qualität der Endprodukte verwendet werden können.