Monitoring quality parameters in standard cleaning baths
Aplikace | 2020 | MetrohmInstrumentace
Optimální chemická očista křemíkových waferů hraje zásadní roli při zajištění čistého, zrcadlově lesklého a bezvadného povrchu. Jakékoli nečistoty či mikroskopické částice mohou vést k selhání finálního polovodičového zařízení, a proto je kontinuální monitoring parametrů čisticích lázní nezbytný pro vysokou výtěžnost a kvalitu výroby.
Cílem studie bylo vyvinout a demonstrovat systém pro simultánní inline měření hlavních složek standardních čisticích lázní SC1 a SC2 pomocí bezreagenciální NIR spektroskopie. Hlavními analyty jsou roztok amoniaku (NH4OH), peroxidu vodíku (H2O2) a kyseliny chlorovodíkové (HCl). Studie srovnává naměřená data s referenčními metodami a ukazuje přínos rychlého zásahu do procesu.
Inline analýza byla realizovaná vlnovou délkou 800–1300 nm beznutnost přidávat chemické činidlo. Kalibrace probíhala na základě srovnání NIR spekter s výsledky iontové chromatografie a titračních metod.
Inline systém umožnil udržovat koncentrace NH4OH (0–1 wt %) a H2O2 (0–2 wt %) v lázni SC1 při 65 °C a HCl (0–1,5 wt %) a H2O2 (0–5 wt %) v lázni SC2 při 35 °C. Díky kontinuálnímu sledování se dosáhlo snížení spotřeby chemikálií až o 25 % a výrazného snížení fluktuací koncentrace, což vedlo k nižší hustotě defektů na waferech.
Možnost umístění analyzátoru mimo čistou místnost a propojení optickými vlákny výrazně zvýšila bezpečnost obsluhy a eliminovala riziko kontaminace. Trendové grafy ukázaly rychlou odezvu systému na doplňování reagentů.
Rozvoj inline NIR spektroskopie lze očekávat v oblasti analýzy dalších speciálních lázní, např. elektrolytů pro leptání kyseliny fluorovodíkové, měděných koupelí či směsných leptacích činidel. Integrace s pokročilou automatizací a umělou inteligencí umožní prediktivní řízení kvality a další úspory.
Bezdotyková inline NIR analýza představuje spolehlivý nástroj pro kontinuální kontrolu standardních čisticích lázní v polovodičovém průmyslu. Díky přesné kalibraci vůči referenčním metodám je možné rychle reagovat na změny koncentrací, snižovat výrobní náklady a minimalizovat odpad.
NIR Spektroskopie
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceMetrohm
Souhrn
Význam tématu
Optimální chemická očista křemíkových waferů hraje zásadní roli při zajištění čistého, zrcadlově lesklého a bezvadného povrchu. Jakékoli nečistoty či mikroskopické částice mohou vést k selhání finálního polovodičového zařízení, a proto je kontinuální monitoring parametrů čisticích lázní nezbytný pro vysokou výtěžnost a kvalitu výroby.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo vyvinout a demonstrovat systém pro simultánní inline měření hlavních složek standardních čisticích lázní SC1 a SC2 pomocí bezreagenciální NIR spektroskopie. Hlavními analyty jsou roztok amoniaku (NH4OH), peroxidu vodíku (H2O2) a kyseliny chlorovodíkové (HCl). Studie srovnává naměřená data s referenčními metodami a ukazuje přínos rychlého zásahu do procesu.
Použitá metodika a instrumentace
Inline analýza byla realizovaná vlnovou délkou 800–1300 nm beznutnost přidávat chemické činidlo. Kalibrace probíhala na základě srovnání NIR spekter s výsledky iontové chromatografie a titračních metod.
- NIRS XDS Process Analyzer – SingleFiber SinglePoint
- Multiplexer pro až 9 měřicích bodů
- Nízkoodpustné optické vlákno umožňující vzdálenost až 100 m
- Speciální průtoková kyveta pro jednoduchou montáž na PFA vedení
Hlavní výsledky a diskuse
Inline systém umožnil udržovat koncentrace NH4OH (0–1 wt %) a H2O2 (0–2 wt %) v lázni SC1 při 65 °C a HCl (0–1,5 wt %) a H2O2 (0–5 wt %) v lázni SC2 při 35 °C. Díky kontinuálnímu sledování se dosáhlo snížení spotřeby chemikálií až o 25 % a výrazného snížení fluktuací koncentrace, což vedlo k nižší hustotě defektů na waferech.
Možnost umístění analyzátoru mimo čistou místnost a propojení optickými vlákny výrazně zvýšila bezpečnost obsluhy a eliminovala riziko kontaminace. Trendové grafy ukázaly rychlou odezvu systému na doplňování reagentů.
Přínosy a praktické využití metody
- Zvýšení produktivity a reprodukovatelnosti procesu
- Snížení odpadu a nákladů na chemikálie
- Minimalizace expozice personálu chemickým činidlům
- Možnost rozšíření monitoringu až na devět bodů procesu
Budoucí trendy a možnosti využití
Rozvoj inline NIR spektroskopie lze očekávat v oblasti analýzy dalších speciálních lázní, např. elektrolytů pro leptání kyseliny fluorovodíkové, měděných koupelí či směsných leptacích činidel. Integrace s pokročilou automatizací a umělou inteligencí umožní prediktivní řízení kvality a další úspory.
Závěr
Bezdotyková inline NIR analýza představuje spolehlivý nástroj pro kontinuální kontrolu standardních čisticích lázní v polovodičovém průmyslu. Díky přesné kalibraci vůči referenčním metodám je možné rychle reagovat na změny koncentrací, snižovat výrobní náklady a minimalizovat odpad.
Reference
- Metrohm AG AN-PAN-1012 Electroless Nickel Plating Semicon PCB Analysis of Nickel ion & Hypophosphite content
- Metrohm AG AN-PAN-1028 Monitoring Tetramethylammonium Hydroxide TMAH in Developer
- Metrohm AG AN-PAN-1054 Online monitoring of hydrogen peroxide during CMP process
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Online monitoring of sulfuric acid and hydrogen peroxide using Raman spectroscopy
2023|Metrohm|Aplikace
Application Note AN-PAN-1062 Online monitoring of sulfuric acid and hydrogen peroxide using Raman spectroscopy Etching is used during semiconductor fabrication to sulfuric acid-peroxide-hydrofluoric acid mix) are chemically remove layers from the surface of the typically used as etching solutions. Maintaining…
Klíčová slova
etching, etchingraman, ramanacid, acidperoxide, peroxidebaths, bathssulfuric, sulfuricwet, wetdsp, dspspectroscopy, spectroscopywafer, waferonline, onlineptram, ptramspm, spmmetrohm, metrohmsafer
Inline monitoring of fermentation processes
2024|Metrohm|Aplikace
AN-PAN-1057 Inline monitoring of fermentation processes Determination of multiple parameters in a fermentation broth for bioethanol production Summary The concern for the development of alternative and renewable fuels has increased over the past several years. In particular, bioethanol is believed…
Klíčová slova
metrohm, metrohmfermentation, fermentationreal, realnirs, nirsproduction, productionethanol, ethanolprocess, processinline, inlineglucose, glucosetransflectance, transflectancetime, timemonitoring, monitoringmicrobundle, microbundlemash, mashoptimize
Monitoring of DOTP production via esterification with inline analysis
2021|Metrohm|Aplikace
AN-PAN-1053 Monitoring of DOTP production via esterification with inline analysis Summary Polymers and plastics are a mainstay of modern life. Because of their versatility and physical properties, plastics and polymers have conquered nearly every aspect of human activity: airplanes and…
Klíčová slova
dotp, dotpmetrohm, metrohmtpa, tpaesterification, esterificationprocess, processnirs, nirsguarantee, guaranteereaction, reactioninline, inlinetransflectance, transflectancemicrobundle, microbundleinteractance, interactancespectroscopy, spectroscopysimultaneously, simultaneouslymonitored
Inline moisture analysis in fluid bed dryers by near-infrared spectroscopy
2021|Metrohm|Aplikace
AN-PAN-1050 Inline moisture analysis in fluid bed dryers by near-infrared spectroscopy Summary In the pharmaceutical industry, the fluid bed granulator/dryer is an integral point in the manufacture of powdered materials. Residual moisture must be kept within certain specifications to avoid…
Klíčová slova
metrohm, metrohmprocess, processwelded, weldedmoisture, moistureinteractance, interactanceslurries, slurriesnirs, nirsprobe, probegranules, granulescompression, compressionflange, flangeextrusio, extrusiopressurecontrolled, pressurecontrolledtemperatureand, temperatureandfitting
