Front-end manufacturing (FeM) is een cruciale stap in het productieproces van halfgeleiders. Deze fase, vaak waferfabricage genoemd, omvat de nauwkeurige en ingewikkelde behandeling van wafers om productieklare siliciumchips te maken. Aangezien geïntegreerde schakelingen (IC's) worden gemeten in nanometers - vaak te klein om met het blote oog om te zien - vereist FeM uitzonderlijke precisie, nauwkeurigheid en uniformiteit. Het proces omvat hoogwaardige procedures en gespecialiseerde chemicaliën en apparatuur om ongelooflijk nauwe toleranties te bereiken.
Leppen en chemisch-mechanisch polijsten (CMP) zijn essentiële stappen om een gelijkmatig vlak waferoppervlak te creëren. Na CMP krijgt de wafer een spiegelachtige afwerking.
Om de perfecte mechanische eigenschappen te krijgen in de slurry die wordt gebruikt voor het polijsten, kunnen bedrijven contactloze weeg- en doseerapparatuur gebruiken om de bijmenging uit te voeren. Nauwkeurige weging van de afzonderlijke componenten van de polijstslurry is van cruciaal belang om beschadiging van wafers en waferverwerkingsapparatuur te voorkomen. De uiterst nauwkeurige weegplatforms van METTLER TOLEDO maken een weging tot 300 kg mogelijk, met een resolutie tot 750.000 dd. De eenvoudige interne afstelling van de machines zorgt voor een consistente batchkwaliteit. Voor tankweegtoepassingen tot 5000 kg zijn PowerMount™ weegmodules met een IND360 compacte automatiseringsindicator ideaal. Ze bieden de hoge nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en real-time conditiebewaking die doorgaans vereist zijn voor deze processen.
Deze oplossingen kunnen ook eenvoudig in uw systeem worden geïntegreerd, waardoor downtime wordt verminderd en uw werk tijdens het integratieproces wordt vereenvoudigd.
Tijdens het polijstproces is het essentieel om het percentage gedispergeerde vaste stoffen in het slurrymengsel in verschillende stadia te controleren om de optimale mate van polijsten te garanderen. Een drogestofmeter kan dit gemakkelijk op hoge snelheid bereiken.
Het bewaken van de pH- en geleidbaarheidsniveaus van CMP-slurry is cruciaal voor het behoud van een stabiele colloïdale slurry en het waarborgen van de kwaliteit en consistentie van het oppervlak van de wafer. Elke kleine verandering in de pH heeft invloed op de chemische reactiviteit van de slurry en de materiaalverwijderingssnelheid, terwijl geleidbaarheid helpt bij het bewaken van elektrische interacties tussen de wafer en de slurry. Om deze uitdaging aan te gaan, biedt METTLER TOLEDO verschillende inline en offline pH- en geleidbaarheidssensoren.
Een gepolijste wafer alleen is niet ideaal voor geïntegreerde schakelingen, omdat het de vereiste oxidator en het geschikte oppervlak voor etsen mist. De epitaxiale groeifase zet een dunne laag defectvrij silicium af, waardoor de wafer wordt voorbereid op verdere verwerking.
De compacte, betrouwbare, robuuste en IP-gecertificeerde tafelweegschalen en vloerweegschalen van METTLER TOLEDO zorgen ervoor dat gassen in kasten of Y-cilinders gedurende een bepaalde periode continu kunnen worden bewaakt.
Thermische oxidatie laat een laag siliciumdioxide op de wafer groeien, waardoor een uitstekende isolator ontstaat die cruciaal is voor de IC-functionaliteit. Deze stap zorgt ervoor dat elektriciteit langs de juiste paden binnen de chip stroomt, wat van fundamenteel belang is voor de prestaties van het apparaat.
Fotolithografie bereidt de wafer voor op het etsen door middel van een proces in drie stappen:
De pH-waarde speelt een cruciale rol tijdens de ontwikkelingsstap van fotoresist bij de productie van halfgeleiders. De pH van de ontwikkeloplossing is typisch alkalisch en is essentieel voor het oplossen van blootgestelde fotoresisten in positieve processen of het selectief verwijderen van niet-blootgestelde fotoresisten in negatieve processen. Het handhaven van consistente pH-waarden zorgt voor een nauwkeurige patroonoverdracht en consistente ontwikkelingssnelheden, waardoor onder- of overontwikkeling wordt voorkomen. Bovendien ondersteunt de juiste pH-balans de chemische stabiliteit en gevoeligheid van fotoresist-materialen. Na de ontwikkeling helpt een spoeloplossing met de juiste pH de resterende ontwikkelaar te neutraliseren en bijwerkingen te voorkomen.
Om tijdens deze stap beter inzicht te krijgen in het fysisch-chemische gedrag van uw chips en lithografie, kunnen Differential Scanning Calorimetry (DSC) en XPR microbalansen worden gebruikt.
Bij etsen, of het nu chemisch (met behulp van zuren en basen) of op plasmabasis is, worden blootgestelde delen van siliciumdioxide verwijderd en wordt het fotoresistpatroon met hoge precisie op de wafer overgebracht.
Bij chemisch etsen worden vaak zuren zoals fluorwaterstofzuur of basen zoals kaliumhydroxide gebruikt, die de sterkte en reactiviteit van de oplossingen bepalen. De pH-waarde heeft een directe invloed op de etssnelheid: zuurdere of basische oplossingen etsen doorgaans sneller, terwijl minder extreme pH-waarden het proces vertragen. De concentratie van HF en HNO3 in etsoplossingen, evenals de concentratie van H2SiF6 die wordt gevormd bij het etsen, kan veilig worden bepaald door middel van titratie, met behulp van de InMotion™ autosampler die is aangesloten op een Titrator Excellence-lijn om de veiligheid van de gebruiker te garanderen.
UV/Vis-spectrofotometrie kan bepalen dat de etsmiddelconcentratie tijdens het proces binnen het gewenste bereik blijft voor nauwkeurig etsen. Bovendien helpt UV/Vis-spectrofotometrie bij het detecteren van eindpunten door veranderingen in de absorptie van de oplossing waar te nemen en aan te geven wanneer het etsproces is voltooid.
Ionenimplantatie of diffusie wordt voltooid door doteringsatomen in het silicium te introduceren. Dit vergrendelt de elektrische eigenschappen van de wafer, waardoor n-type of p-type regio's op de siliciumwafer ontstaan
Chemical Vapor Deposition (CVD) of Physical Vapor Deposition (PVD) voegt een dunne laag materiaal toe aan de wafer en vormt ondersteunende componenten van de geïntegreerde schakeling.
Een tweede CMP-fase verwijdert overtollig materiaal en bereidt de wafer voor op de volgende fotolithografiestap. Dit proces zorgt voor de uiteindelijke vlakheid en parallelliteit van de wafer.
Bij chemisch-mechanische planarisatie (CMP) is pH om verschillende redenen cruciaal. Het voorkomt ophoping van deeltjes en zorgt voor stabiliteit van de slurry en consistente prestaties. Door de chemische activiteit te reguleren, maakt pH een effectieve materiaalverwijdering mogelijk door middel van gecontroleerde reacties. Het zorgt ook voor een gelijkmatige en selectieve materiaalverwijdering, wat bijdraagt aan een glad oppervlak. Bovendien minimaliseert de juiste pH corrosie en defecten, wat resulteert in hoogwaardige afwerkingen.
De pad krijgt nu metaallagen die elektrische verbindingen creëren tussen verschillende delen van het circuit. Zodra die zijn vastgesteld, zal een laatste fotolithografie- en etsproces elke metaalverbinding perfect definiëren, zodat de elektrische pulsen opnieuw precies daar terechtkomen waar ze nodig zijn.
Bij de productie van halfgeleiders is reiniging tussen elke stap van het proces essentieel om de uiteindelijke kwaliteit van chips te behouden. Onjuiste reiniging kan onzuiverheden en residuen achterlaten die een negatieve invloed hebben op de volgende verwerkingsstappen in de fabricage van wafers en de productkwaliteit in gevaar brengen. METTLER TOLEDO verbetert dit proces door geavanceerde oplossingen te bieden die de bedrijfsvoering van fabrikanten verbeteren:
Weegmodules zijn eenvoudig te integreren en leveren een hoge nauwkeurigheid bij het wegen van reinigingschemicaliën. Hun ingebouwde conditiebewaking geeft fabrikanten de zekerheid dat hun systemen betrouwbaar werken, waardoor het risico op schade aan wafers en verwerkingsapparatuur wordt verkleind.
Door de aanbeveling van Good Weighing Practice (GWP®) op te volgen, kunnen fabrikanten ervoor zorgen dat ze de meest geschikte oplossingen voor hun behoeften gebruiken, waardoor de operationele efficiëntie wordt verbeterd.
Met nauwkeurige in-situ monitoring van de samenstelling van het reinigingsbad kunnen fabrikanten dure corrigerende maatregelen vermijden die voortvloeien uit onzuiverheden en residuen die de downstreamverwerking beïnvloeden.
Geautomatiseerde titratieoplossingen stroomlijnen de monstervoorbereiding en elimineren de noodzaak van tussenkomst van de operator, wat de doorvoer verhoogt. Deze automatisering helpt fabrikanten om een optimale effectiviteit van reinigingsoplossingen te behouden zonder de extra arbeidskosten.
Door automatische dosering van reagentia en afvalverwijdering in te bouwen, kunnen fabrikanten de veiligheid verbeteren door de blootstelling van operators aan gevaarlijke chemicaliën tot een minimum te beperken.
De laatste stap van testen en inspecteren is nu gedaan. Deze fase verschilt per IC-producent, maar omvat meestal een elektrische test, een fysieke controle en een camera-ondersteunde inspectie. Deze inspecties controleren op aanhoudende defecten of verontreinigingen die de functionaliteit van de IC kunnen schaden.
Na de eindinspectie kan de chip overgaan naar de volgende fase, de back-end fabricage.
METTLER TOLEDO staat klaar voor elke stap van de front-end productie. Onze apparatuur voldoet aan de eisen op het gebied van doorvoer, kwaliteit en precisie van uw project.
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "In-Line pH Probe / ORP (Redox) Probe")
We begrijpen dat precisie en betrouwbaarheid essentieel zijn in uw werk, en onze oplossingen zijn ontworpen om u bij elke stap te ondersteunen. Ons team is toegewijd om uw apparatuur soepel te laten werken, zodat u zich kunt concentreren op wat het belangrijkst is: het behalen van baanbrekende resultaten. Laten we samenwerken om uw inspanningen te verbeteren en innovatie op het gebied van halfgeleiders te stimuleren.
