En un mundo conectado digitalmente, existe una necesidad cada vez mayor de dispositivos más potentes, pequeños, rápidos e inteligentes para llevar a cabo tareas y ejecutar procesos de manera eficaz y fluida. La capacidad de los semiconductores para aportar funciones informáticas y mejorar el rendimiento de los dispositivos electrónicos los convierte en la base de la mayoría de las aplicaciones y dispositivos tecnológicos modernos. El aumento de la demanda de estos dispositivos ha dado lugar al rápido crecimiento de la industria de los semiconductores, lo que ha fomentado la innovación en la tecnología de fabricación de semiconductores.
¿Qué es la fabricación de semiconductores?
La fabricación de semiconductores conlleva flujos de trabajo en los que los circuitos integrados (CI) formados por componentes como diodos, resistencias y transistores se crean en obleas semiconductoras, que se dividen en CI individuales, se empaquetan y se integran para fabricar el producto final. Una oblea semiconductora está fabricada con elementos puros, normalmente silicio. En función de la aplicación, en la fabricación de obleas también se emplean otros elementos, como el germanio o materiales como el arseniuro de galio. La fabricación de obleas es un proceso tecnológicamente avanzado en el que cada paso requiere una alta precisión, para lo que se necesitan equipos especializados y un entorno de sala estéril.
Proceso de fabricación de semiconductores
Paso 1: diseño
Las empresas de diseño y los fabricantes de productos electrónicos sin fábrica o independientes diseñan los chips semiconductores.
Paso 2: fabricación de primera línea
Este paso, también conocido como fabricación de obleas, resulta fundamental para la industria de los semiconductores, pues en él tienen lugar todas las etapas iniciales de creación de varios componentes individuales de los CI. Comienza con el corte de un lingote de silicio puro en discos u obleas, continúa con el pulido de las obleas hasta obtener un acabado impecable y sigue con la creación de intrincados patrones en la oblea, que forman un CI en varios pasos amplios y avanzados.
Paso 3: fabricación secundaria
En la fabricación secundaria, las obleas de silicio se someten a un corte preciso para formar troqueles individuales o chips semiconductores, a lo que siguen las fases de ensamblaje y empaquetado. Los chips empaquetados se prueban para asegurar que cumplan con las especificaciones para el ensamblaje final en placas de circuito impreso (PCB, por sus siglas en inglés). La fabricación de PCB está estrechamente relacionada con la fase de empaquetado de la fabricación de chips, ya que las PCB admiten y conectan los componentes electrónicos. El proceso de fabricación de PCB consta de pasos tales como el grabado, el laminado, el taladrado, la galvanoplastia, la serigrafía y la litografía.
Paso 4: integración del producto final
Los chips se integran para fabricar el producto final, como un teléfono inteligente o un ordenador.
Los procesos de fabricación de obleas evolucionan continuamente con el desarrollo de nuevas tecnologías de fabricación e innovaciones en las ciencias de los materiales, que se adaptan al avance de las aplicaciones tecnológicas posteriores de los chips semiconductores. Tras estas innovaciones, todo el ecosistema de fabricación de semiconductores (es decir, empresas de diseño y sin fábrica, fábricas o fundiciones, fabricantes de dispositivos integrados y proveedores de materiales) participa en la investigación y el desarrollo de la nueva generación de chips semiconductores.
¿Cuáles son los retos habituales en el flujo de trabajo de fabricación de semiconductores?
La creación de chips semiconductores sin defectos resulta fundamental para el correcto funcionamiento de los productos y procesos esenciales de la vida cotidiana, incluidos los servicios públicos y privados de la economía global. Esfuerzos de la industria de los semiconductores:
Precisión
En cada paso de la fabricación de obleas, como el modelado fotolitográfico, el grabado y el dopaje, se necesita una alta precisión para lograr las propiedades y la calidad deseadas en los productos finales.
Control de calidad exhaustivo
Los pasos de fabricación implican una supervisión y un control de calidad exhaustivos con diversas técnicas analíticas para cumplir con los estándares de calidad necesarios en relación con los chips semiconductores. El más mínimo defecto en los chips puede provocar pérdidas de productividad, rendimiento, tiempo de actividad e ingresos.
Por ejemplo, en la fabricación de primera línea, la composición de los baños de limpieza y grabado, así como la de otros productos químicos de procesamiento, es de suma importancia para lograr las propiedades deseadas en las obleas de cara a las fases posteriores de la fabricación.
Gran eficacia y rendimiento
Con la nueva era de la digitalización, la demanda de dispositivos electrónicos y chips semiconductores es cada vez mayor. Por tanto, existe una gran presión sobre la productividad de la industria de la fabricación de semiconductores.
Seguridad
No solo es importante asegurar la productividad de los flujos de trabajo de fabricación, sino también la seguridad. Ello se debe sobre todo al uso de productos químicos potencialmente peligrosos, como mezclas de ácidos fuertes para el grabado o soluciones de limpieza con peróxidos para la producción de chips.
Gestión y trazabilidad de datos
Los ciclos de fabricación de semiconductores requieren numerosos pasos, procesos, materiales, productos químicos, análisis y usuarios para producir chips de la calidad deseada. Para una gestión de la calidad y una trazabilidad del flujo de trabajo eficaces, es imprescindible contar con un sistema de gestión de usuarios y datos.
Fiabilidad del equipo
La fabricación de semiconductores requiere el uso de equipos complejos y avanzados que conllevan grandes costes, como sistemas de litografía y equipos de procesamiento químico, así como equipos para el control de calidad y la supervisión in situ. Asegurar la fiabilidad y el rendimiento de estos equipos y evitar el tiempo de inactividad resulta fundamental para los exigentes ciclos de fabricación de semiconductores.
Abordar las preocupaciones ambientales
En la industria de los semiconductores se consume mucha agua y energía. Además, a causa de su rápido crecimiento, las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y las aguas residuales que se generan durante la fabricación de chips constituyen un motivo de preocupación por la gran cantidad de productos químicos peligrosos que se usan en el proceso de fabricación. Sin embargo, en respuesta a la presión por hacer que la cadena de suministro sea más ecológica, los grandes fabricantes de chips se están esforzando para reducir su impacto ambiental, por ejemplo, adoptando el uso de energías renovables y procesos de reciclaje, reutilización y recuperación del agua empleada durante la fabricación.
Soluciones para la fabricación de primera línea
Constituye el primer paso de la fabricación de obleas, donde se corta un lingote de silicio para obtener obleas de silicio. Las obleas se someten a varios procesos químicos y mecánicos en fundiciones y fábricas para lograr la planicidad y calidad requeridas. A fin de crear los distintos componentes de un CI, se procesan mediante una serie de pasos de la fabricación de obleas, como fotolitografía, grabado, limpieza y dopaje. Las secuencias de pasos de procesamiento en húmedo, como el grabado, la limpieza y el pulido, implican el uso de una variedad de productos químicos especializados.
Control de calidad de productos químicos de procesos y baños de grabado, gravanoplastia y limpieza
Supervisión eficaz y segura
En la fabricación de obleas, la galvanoplastia y el procesamiento de PCB, es importante supervisar con frecuencia los distintos baños de galvanoplastia, grabado y limpieza. Si la concentración de las sustancias activas disueltas (ácido, base, iones) es inferior a la deseada, se deberá hacer una reposición oportuna.
METTLER TOLEDO ofrece un proceso de valoración automatizado, cálculos de resultados realizados por valoradores automáticos, pasos de preparación de muestras y un análisis de series de muestras que no depende del operario. La conexión de las soluciones Titration Excellence con el cambiador automático de muestras InMotion™ aumenta el rendimiento con una intervención mínima del operario. La seguridad operativa se puede lograr mediante la distribución automática de reactivos y la eliminación de residuos, lo que limita la exposición a productos químicos peligrosos. El sistema automatizado de manejo de la tapa CoverUp™ cubre la muestra y protege a los operarios de una forma sencilla y eficaz frente a los disolventes y los gases peligrosos.
El proceso de grabado tiene como objetivo eliminar de forma selectiva la capa superior de la superficie del sustrato. Una solución de grabado habitual consta de una mezcla de ácido fluorhídrico y nítrico, o bien de una mezcla de ácido nítrico, fosfórico y acético. Dado que la velocidad de grabado depende principalmente de la concentración de ácido libre en la solución, resulta esencial supervisar el contenido de ácido de forma periódica. Las bases como el hidróxido de sodio y el hidróxido de potasio se suelen usar en baños alcalinos de limpieza o grabado, mientras que la valoración constituye el método preferido para supervisar su contenido en baños alcalinos.
Para lograr una limpieza exhaustiva entre las fases de grabado o pulido, a menudo se usan mezclas de peróxido de hidrógeno y tensoactivos no iónicos. Para comprobar la eficacia de las soluciones de limpieza, se debe determinar la concentración de ingredientes activos, como el peróxido o el tensoactivo. Existen varios métodos disponibles para la valoración del tensoactivo entre los que se puede elegir a fin de lograr el tensoactivo deseado.
Se puede automatizar la supervisión en línea de varios parámetros, como el contenido de bases y ácidos en un baño de galvanoplastia. El manipulador de líquidos DispenSix o la válvula de muestreo TV 6 automatiza la aspiración y la distribución de muestras directamente desde el baño y, cuando se combina con un vaso para alícuotas o un kit de alícuotas InMotion™, también se pueden automatizar los procesos de muestreo, drenaje y limpieza.
La calidad, la seguridad de los datos y la eficacia se pueden mejorar evitando errores de transcripción. SmartSample™ integra el flujo de trabajo en una única interfaz de la balanza analítica Excellence. Si se equipa el cambiador automático de muestras InMotion™ con el kit SmartSample, el valorador Excellence puede leer automáticamente toda la información de la muestra de la etiqueta RFID del vaso. SmartChemicals asegura una transferencia de datos instantánea desde productos químicos de valoración hasta un valorador con un rápido escaneo.
Control de calidad rápido y sencillo
El control de calidad preventivo de los productos químicos entrantes suele resultar necesario para evitar riesgos provocados por la manipulación manual de los envases o problemas de calidad procedentes de errores externos del sistema o del equipo. La composición no deseada de los productos químicos de procesamiento puede conllevar la producción de obleas de silicio de calidad inferior, errores en los equipos y desperdicio de productos químicos. Se puede hacer una comprobación rápida y sencilla de la concentración de sustancias químicas entrantes midiendo la densidad y el índice de refracción.
METTLER TOLEDO ofrece una serie de soluciones para la medición de la densidad y el índice de refracción con varias posibilidades de automatización y gestión de datos para adaptarse a la aplicación.
Ofrecemos soluciones portátiles de mano y soluciones automatizadas multiparamétricas para llevar a cabo mediciones del índice de refracción y la densidad.
Se puede lograr una determinación cuantitativa rápida y exacta de varios analitos midiendo la absorbancia a una longitud de onda específica. Los espectrofotómetros UV-Vis que ofrece METTLER TOLEDO presentan un diseño robusto y una lámpara de xenón de larga duración, lo que proporciona un análisis de espectro completo en un segundo sin necesidad de tiempo de calentamiento. Gracias al poco espacio que ocupan en la mesa del laboratorio, su modularidad según los requisitos de la aplicación, su fácil limpieza y una interfaz de usuario OneClick que permite mediciones independientes y automatizadas, se integran perfectamente en un flujo de trabajo analítico. LabX™ para UV-Vis ofrece varias posibilidades de gestión de datos para un flujo de trabajo de laboratorio seguro. METTLER TOLEDO ofrece una solución de flujo de trabajo integrada para balanzas analíticas XPR y espectrofotómetros UV-Vis a través de LabX, lo que permite mediciones exactas y repetibles, y un flujo de trabajo automatizado con orientación en cada paso.
Algunas de las aplicaciones de interés para los flujos de trabajo de fabricación de primera línea incluyen la fácil determinación de la concentración de ácido nítrico midiendo la absorbancia de nitrato a 300 nm o la determinación cuantitativa de la concentración de iones metálicos, como manganeso, cobre, oro, etc., en soluciones de galvanoplastia.
Supervisión y optimización de reacciones in situ
Las impurezas y los residuos resultantes de una limpieza inadecuada pueden afectar a los pasos de procesamiento posterior de la fabricación de obleas y a la calidad del producto final. El control preciso e in situ de la calidad de la limpieza y la composición del baño de lavado puede ayudar a evitar acciones correctoras y costes.
Los sensores ReactIR™ y ReactRaman™ de METTLER TOLEDO cuentan con un diseño robusto y portátil. One Click Analytics™ ofrece una conversión sencilla de los datos del proceso obtenidos. Gracias a una mayor integración con una suite de software iC, se puede obtener una comprensión profunda del proceso, que se puede usar en I+D para optimizar aún más la composición de las soluciones de lavado y limpieza.
Preparación de la lechada y control de calidad para el pulido químico-mecánico (CMP)
Una mezcla de lechadas de CMP se compone de productos químicos en partículas dispersas y fase líquida. El pesaje exacto de los componentes individuales de la lechada del pulido resulta fundamental para evitar dañar las obleas y para el equipo de procesamiento de estas. Las plataformas PBK9/PFK9-APW permiten un pesaje de hasta 3000 kg, se pueden integrar fácilmente en los procesos de pesaje automatizados y se pueden ajustar para compensar las influencias ambientales que podrían afectar a los resultados del pesaje. Los módulos de peso PowerMount™ son perfectos para pesar hasta 5000 kg en aplicaciones de pesaje de depósitos, puesto que ofrecen una gran exactitud y fiabilidad y permiten la supervisión del estado para que tenga la tranquilidad de saber que el sistema está funcionando según sus expectativas. Para encontrar la solución de pesaje más adecuada para los procesos de lechada, METTLER TOLEDO sugiere GWP® Recommendation.
Durante el proceso de pulido, resulta esencial supervisar el porcentaje de sólidos dispersos en la mezcla de lechada en varias etapas para asegurar el grado óptimo de pulido. Esto se puede lograr fácilmente a alta velocidad mediante el uso de un analizador de humedad. El analizador de humedad halógeno HX204 incluye funciones avanzadas que ofrecen facilidad de uso, gestión de datos y usuarios, y toma de decisiones instantánea con límites de control personalizables. Gracias al asistente de desarrollo de métodos integrado, es muy fácil desarrollar un método sólido que coincida con el resultado del procedimiento del horno de secado de referencia en menos tiempo, lo que aumenta la productividad.
La supervisión del pH y la conductividad de la lechada de CMP es de vital importancia para mantener una lechada coloidal estable. Esto se puede lograr fácilmente seleccionando el pHmetro de sobremesa multiparámetro o único adecuado, o bien el sistema automatizado con opciones de gestión de datos y los mejores accesorios, sensores y consumibles.
El peróxido de hidrógeno (H2O2) es un oxidante químico de uso común en mezclas de lechada de CMP. La eficacia del pulido depende del proceso de oxidación de la oblea de silicio. Se pueden emplear numerosas técnicas, como la valoración, para determinar la concentración de H2O2 en una solución que se usa para producir la lechada. Como alternativa, la medición de la densidad o del índice de refracción ofrece un análisis rápido, sencillo y seguro que se puede llevar a cabo fácilmente con un densímetro de sobremesa y un refractómetro o una solución portátil de METTLER TOLEDO. Para que el rendimiento de las obleas sea rentable y de gran calidad, la calidad de una mezcla de lechada de CMP se puede controlar antes de su uso en aplicaciones posteriores de pulido asegurando su densidad en un rango predefinido.
Soluciones de medición exactas en línea para la gestión del ciclo de agua
En una fábrica de semiconductores típica, se usan diariamente miles de metros cúbicos de agua ultrapura (UPW, por sus siglas en inglés) para la limpieza, el grabado y el lavado de obleas y sustratos. Las mediciones analíticas de procesos precisas y fiables resultan esenciales para asegurar que el agua ultrapura sea apta para su uso en las fases de fabricación de chips y para optimizar el uso de agua a fin de maximizar la recuperación y la reutilización. Las soluciones de control de agua ultrapura de METTLER TOLEDO Thornton, reconocidas por grupos de establecimiento de estándares de todo el mundo, aseguran que se use el agua de mayor calidad en la fabricación de chips. Nuestros sensores UniCond™ y los analizadores 6000TOCi, 2850Si y 2300Na se pueden instalar en sistemas de agua desionizada para detectar cambios en la resistividad, el TOC, la sílice y el sodio con una intervención mínima del operario.
Pesaje de obleas o chips
El control de calidad y el pesaje de obleas en fábricas pueden suponer un reto, ya que las estaciones de pesaje suelen estar cerca de un banco húmedo y en un entorno de sala estéril. Dadas las duras condiciones y exigencias de productividad, las soluciones de pesaje deben ser robustas y proporcionar mediciones estables a una alta velocidad de pesaje. Las balanzas analíticas XPR de METTLER TOLEDO combinan una célula de carga de alto rendimiento con tecnología de control activo de la temperatura y un platillo de pesaje SmartGrid para que el pesaje sea rápido y exacto. El platillo de pesaje SmartPan que incorporan las balanzas de precisión XPR proporciona la estabilidad necesaria para obtener resultados de pesaje hasta dos veces más rápidos que uno estándar.
Los accesorios profesionales, como ErgoClips para un pesaje cómodo de obleas y un funcionamiento sencillo, favorecen aún más los flujos de trabajo eficaces en las operaciones de fabricación de semiconductores. La conectividad y la gestión de datos, como el software LabX, ayudan a asegurar la conformidad con las normativas y la trazabilidad de los datos.
Comprobaciones de fotorresistencia en el proceso litográfico
Los fotorresistentes son materiales sensibles a la luz que recubren los chips y luego se exponen parcialmente a esta a través de una máscara estampada en un proceso de fotolitografía para crear un CI. La calorimetría diferencial de barrido (DSC, por sus siglas en inglés) es una potente herramienta que sirve para comprender el comportamiento fisicoquímico de las resistencias amplificadas químicamente (CAR, por sus siglas en inglés) (un material fotorresistente) y para optimizar el proceso litográfico. En una única medición con DSC de temperatura modulada (TMDSC, por sus siglas en inglés), se puede obtener información sobre los efectos térmicos asociados con el proceso litográfico, como la vaporización, la reticulación y la temperatura de transición vítrea del material fotorresistente.
En lo que respecta a la preparación de muestras para mediciones de DSC de pocos miligramos, las microbalanzas XPR constituyen un recurso clave. Con las balanzas XPR, los resultados de pesaje se pueden transferir al software STARe en tan solo un clic. METTLER TOLEDO ofrece una completa solución de flujo de trabajo que incluye instrumentos, balanzas, software y accesorios de DSC, así como una amplia experiencia en aplicaciones tanto de micropesaje como de análisis térmico.
Calidad de las aguas residuales
En las soluciones de grabado y el proceso de CMP empleados durante la fabricación de chips se usa ácido fluorhídrico, lo que genera altas concentraciones de fluoruro en los efluentes de la industria de los semiconductores. La precipitación, la floculación y la filtración se suelen usar para eliminar posibles contaminantes. Una precipitación solo puede resultar satisfactoria en un rango de pH óptimo; por lo tanto, el pH del efluente indica indirectamente si la concentración de contaminantes está por debajo de un límite determinado. Como alternativa, para supervisar las aguas residuales también se pueden emplear mediciones directas de la concentración de iones usando electrodos selectivos de iones (ISE, por sus siglas en inglés), por ejemplo, iones de fluoruro con un electrodo perfectION™ comb F.
Soluciones para la fabricación secundaria
Esta es la fase de ensamblaje y empaquetado, donde los chips semiconductores individuales se separan de la oblea y se empaquetan en una caja. En el siguiente paso, los cables de unión conectan el chip al circuito externo. El proceso también incluye la comprobación y la inspección final de los CI de acuerdo con los estándares y normativas.
Empaquetado y ensamblaje de chips para semiconductores
Curado de epoxi
En el proceso de empaquetado de CI, se usan resinas epoxi para fijar el dado de silicio de forma segura en el marco de plomo. Para obtener conocimientos sobre los tiempos de fraguado del empaquetado en cuestión, optimizar los procesos y encontrar menos errores en el empaquetado de chips, se puede estudiar la cinética de curado de los polímeros epoxi. El software STARe ofrece una opción llamada Cinética de modelo libre (MFK, por sus siglas en inglés), que se puede usar para predecir el comportamiento de curado y vitrificación de un epoxi.
Medición del diámetro de un cable metálico en la unión de cables
La unión de cables consiste en el proceso de creación de interconexiones eléctricas entre microchips u otros CI y sustratos de chips mediante cables de unión finos. Dicho proceso se lleva a cabo en condiciones de sala estéril. Un método estándar como ASTM-F205 implica medir el diámetro del cable fino usado en la unión de cables mediante el pesaje. Las microbalanzas XPR resultan ideales para los entornos de salas estériles, gracias a su tamaño reducido y al concepto ergonómico de dos terminales con posicionamiento flexible. La gran exactitud de las microbalanzas XPR, junto con los accesorios adecuados, como un platillo de pesaje para muestras tubulares, facilita el pesaje de cables metálicos finos.
Las soluciones de pesaje precisas y exactas se pueden usar para muchas otras aplicaciones, como la calibración de las máquinas dosificadoras de pegamento en la fase de empaquetado o la preparación de muestras para técnicas analíticas cuantitativas como la valoración y la DSC.
Soluciones de software para flujos de trabajo de laboratorio fluidos, trazables y seguros
Las soluciones de software de laboratorio de METTLER TOLEDO aceleran la velocidad de procesamiento mediante la recopilación electrónica y una potente evaluación de los datos, lo que facilita la automatización de los flujos de trabajo y reduce la administración manual al centralizar la gestión de recursos. Habilitar la conectividad de los instrumentos permite un control sencillo y centralizado de los equipos interconectados. La sencilla recuperación del software del laboratorio de datos respalda las necesidades de integridad de los datos para cumplir con las normativas internas y asegurar la conformidad externa.
El software de laboratorio LabX™ gestiona sus instrumentos, PNT y usuarios. Este software permite el aumento de la productividad a través de la digitalización, la gestión electrónica de datos y la orientación del flujo de trabajo para cumplir con los estándares normativos obligatorios y los requisitos de integridad de los datos mediante una única solución de software. LabX se conecta completamente a las balanzas, los valoradores, los pHmetros, los espectrofotómetros UV-Vis, los refractómetros, los densímetros, los sistemas de punto de fusión y las soluciones de automatización de METTLER TOLEDO.
El software de análisis térmico STARe Excellence es una potente plataforma que conecta los sistemas de análisis térmico de METTLER TOLEDO y permite la modularidad, la flexibilidad y la automatización.
La suite de software iC para reactores automatizados y análisis in situ integra todo el flujo de trabajo experimental en reactores de síntesis automatizados y análisis in situ, lo que facilita la visualización de los datos del proceso y la interpretación y generación de informes de los resultados para hacerse una idea interconectada y en tiempo real de cada experimento. Además, ayuda en la toma de decisiones sobre I+D para una mayor optimización de procesos y productos.
Ofertas de servicios para un rendimiento fiable
Los servicios profesionales de METTLER TOLEDO abarcan toda la vida útil del producto, desde la selección segura del dispositivo, la correcta instalación y la formación del usuario para un inicio perfecto con la calibración inicial y periódica. También incluyen la verificación para asegurar el rendimiento y la fiabilidad de su equipo, asistencia mientras trata de cumplir con las normativas locales e internacionales, y el mantenimiento preventivo para ayudar a minimizar el riesgo y prolongar la vida útil de su equipo.
Eche un vistazo a una amplia variedad de ofertas de servicios diferentes y elija el mejor paquete de asistencia para satisfacer sus necesidades en el momento de la compra con ExtendedCare o más adelante con BasicCare, StandardCare y ComprehensiveCare.
A través de nuestra oferta de Good Measuring Practices, le ayudamos a encontrar los instrumentos adecuados para satisfacer sus necesidades y le proporcionamos asesoramiento y formación sobre cómo manejar, calibrar y mantener sus instrumentos de forma eficaz.
Folleto sobre excelencia analítica para la fabricación de semiconductores
Para procesos de fabricación y análisis de laboratorio eficaces, seguros y rentables en la industria de los semiconductores, METTLER TOLEDO ha creado un folleto que ofrece una visión general completa de nuestra competencia analítica combinada con nuestro software y nuestras ofertas de servicios.
Soluciones
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Publicaciones
Preguntas frecuentes
¿Cómo se usa el agua en la fabricación de semiconductores y cuál es la cantidad que se suele necesitar?
El agua constituye un elemento importante en la fabricación de semiconductores, pues sirve como disolvente, refrigerante y agente de limpieza, y se usa, además, para la gestión de residuos. El agua ultrapura (UPW, por sus siglas en inglés), que normalmente se produce in situ en las fábricas, se usa para la limpieza de la superficie de las obleas. La fabricación de semiconductores consume miles de metros cúbicos de UPW al día. En una encuesta reciente, se ha estimado que el uso diario de agua en todo el mundo en la industria de los semiconductores es de 1,7 millones de metros cúbicos.
Para lograr un desarrollo sostenible en la industria de los semiconductores, el uso de agua constituye uno de los factores clave que deben optimizarse, debido al enorme consumo de agua dulce y la generación de aguas residuales por parte de la industria. Las estrategias que incluyen el reciclaje, la recuperación y la reutilización del agua podrían resultar fundamentales para los desarrollos futuros en la industria de los semiconductores.
¿Con qué precisión se debe controlar el agua ultrapura?
El rendimiento de las obleas es cada vez más importante en la viabilidad económica de la producción de CI. Además, puesto que la calidad del UPW es un factor que influye significativamente en el rendimiento, resulta fundamental llevar un control estricto del UPW. Los anchos de línea actuales oscilan entre 5 y 7 nanómetros, mientras que algunos fabricantes se aproximan a los 3 nanómetros. Esto requiere que el agua ultrapura cumpla con las nuevas recomendaciones de pureza.
SEMI F63 ha publicado especificaciones actualizadas para el agua:
- Resistividad: 25 °C > 18,18 MΩ-cm
- TOC: <1,0 ppb
- Partículas/ml: <0,3 a 0,05 μm
- Bacterias por cultivo: ≤1/100 ml
A fin de detectar niveles de trazas de ppb de contaminantes, la supervisión en tiempo real resulta vital para reducir la pérdida de producto y evitar interrupciones en la producción.
¿Es importante minimizar el nivel de oxígeno disuelto del agua ultrapura?
Sí. Los niveles elevados de oxígeno disuelto en agua ultrapura constituyen una fuente de oxidación en las obleas, lo que conduce a una reducción del rendimiento de estas. Por lo tanto, en los distintos pasos de enjuague con agua desionizada se requieren mediciones rápidas y exactas para mantener niveles ultrabajos de oxígeno disuelto.
La reducción del oxígeno disuelto también ayuda a mantener un nivel elevado de resistividad del agua, que resulta fundamental para los pasos posteriores del tratamiento y el control de la desionización, así como el proceso continuo de purificación por desionización del electrodo.
¿Cuáles son las consecuencias de la presencia de sílice en el agua ultrapura?
Si la sílice se seca en la superficie de los CI, provocará una serie de problemas de calidad, como la reducción de la adhesión de la película y de la resistencia al contacto. Por lo tanto, si se identifican niveles de sílice que no cumplan con las especificaciones, se producirán retrasos en los productos y pérdidas de ingresos mientras se encuentra y se soluciona la fuente de contaminación.
Para minimizar estos problemas, el nivel de sílice en agua ultrapura debe supervisarse continuamente en las ubicaciones adecuadas y controlarse a niveles inferiores a ppb.
¿Puedo usar la valoración para supervisar el contenido de ácido o base en el proceso de galvanoplastia directamente desde el baño?
Sí, puede controlarlos al conectar los valoradores Excellence de METTLER TOLEDO a una válvula de muestreo TV6 o un manipulador de líquidos DispenSix. El proceso de supervisión de la concentración de ácidos o bases se puede automatizar por completo. Tanto la válvula de muestreo TV6 como un manipulador de líquidos DispenSix toman automáticamente una cantidad exacta de muestra del baño de galvanoplastia y la transfieren al vaso de valoración de alícuotas. El proceso de medición no requiere la atención del usuario. Además, la funcionalidad de planificación del software LabX permite iniciar el análisis de acuerdo con un programa con repeticiones planificadas. Puede ver un ejemplo de la nota de aplicación aquí.
¿Qué método analítico se recomienda para determinar el contenido de agua en los disolventes empleados en la fabricación de semiconductores?
La valoración de Karl-Fischer constituye un método analítico habitual para determinar el contenido de agua en una muestra. La determinación del contenido de agua se puede llevar a cabo con el valorador de Karl-Fischer (KF) de METTLER TOLEDO. Hemos desarrollado numerosas notas de aplicación para la determinación de agua en disolventes.
¿Cómo pueden las balanzas analíticas XPR de METTLER TOLEDO ayudarle en sus flujos de trabajo de valoración?
Para completar la solución, las balanzas analíticas XPR de METTLER TOLEDO ofrecen un método de valoración que permite la tecnología inalámbrica de pesaje por valoración. Gracias a la tecnología RFID, la solución SmartSample™ proporciona una interacción perfecta entre un valorador Titration Excellence y una balanza analítica Excellence. A través de la transferencia automática de datos se evitan errores y se ahorra un tiempo valioso.
¿Cómo se puede determinar la estabilidad y pureza de los productos químicos y materiales de procesamiento en la fabricación de semiconductores mediante la espectrofotometría UV-Vis?
La espectrofotometría UV-Vis se puede usar en los procesos de fabricación de semiconductores de varias formas:
Determinación de la estabilidad, degradación o vida útil: al medir la absorbancia de una solución a longitudes de onda específicas, se puede determinar la estabilidad de la solución. Si la absorbancia cambia considerablemente con el tiempo, esto puede indicar que la solución es inestable y que al final se degradará. Así pues, esta información se puede usar para determinar las mejores condiciones de almacenamiento para la solución y asegurar que permanezca estable durante el mayor tiempo posible.
Identificación de impurezas: la espectrofotometría UV-Vis se puede usar para identificar impurezas concretas comparando los espectros de absorbancia de una muestra con los de un material de referencia. Es posible identificar impurezas específicas en función de las diferencias de absorbancia entre las dos sustancias. Además, al medir la absorbancia de una serie de materiales de referencia con concentraciones de impurezas conocidas, se puede generar una curva de calibración, que se puede usar para determinar la concentración de impurezas en el material semiconductor en función de su absorbancia. En general, la espectrofotometría UV-Vis proporciona información valiosa sobre la concentración de impurezas en los productos químicos o materiales de procesamiento, que se puede usar para controlar y optimizar la calidad de los productos finales.