Le coût de l’inexactitude chez les fabricants de semi-conducteurs

Mesure de la résistivité dans l’eau ultrapure

Les fabricants de semi-conducteurs repoussent les limites de l’eau ultrapure. À mesure que les tolérances des nœuds se réduisent, la pureté de l’eau doit augmenter pour protéger les wafers. Par conséquent, les analyses de l’eau doivent détecter des variations infimes de qualité susceptibles d’affecter le rendement final.

La résistivité est mesurée tout au long du processus de purification de l’eau et dans les systèmes en aval. Comptant parmi les analyses clés, la résistivité constitue une mesure de type « go/no-go » pour autoriser l’eau à entrer en production. Si la résistivité diminue, le rendement final des wafers peut baisser. Ainsi, pour protéger le rendement, les installations coupent souvent l’alimentation en eau de production plutôt que d’envoyer une eau de qualité médiocre en aval. Les tolérances en matière de résistivité sont plus strictes que jamais, et une eau à 18,00 MΩ-cm est considérée comme la limite de pureté ionique. Mais désormais, la cible industrielle tend vers 18,18 MΩ-cm.

Des capteurs de résistivité précis et stables sont essentiels pour des systèmes bien maîtrisés et des décisions fiables fondées sur les données. Le capteur UPW UniCond™ est un capteur de résistivité de pointe offrant une stabilité et une précision inégalées. Dans cet article, nous examinons quelques situations courantes dans les installations de semi-conducteurs, ainsi que la manière dont l’UPW UniCond peut contribuer à les résoudre.

Dans ces deux premiers scénarios, vous êtes propriétaire d’un système d’eau et souhaitez vous assurer de ne pas envoyer en aval une eau de mauvaise qualité. Votre alarme de résistivité est réglée sur la norme du secteur, soit 18,00 MΩ-cm. Si la mesure est supérieure à 18,00 MΩ-cm, le système produit une eau d’une pureté ionique suffisante pour protéger le rendement des produits.

risques liés à l'eau ultrapure dans les semi-conducteurs

Si la mesure descend en dessous de 18,00 MΩ-cm, vous devez arrêter le système d’eau afin d’éviter des pertes de production. Le capteur de résistivité que vous utilisez a une précision spécifiée de 1 %, ce qui est très courant sur le marché, mais deux fois supérieure à celle d’un UPW UniCond. Voyons comment la spécification bien plus stricte de 0,5 % du UPW UniCond offre une meilleure protection en empêchant des arrêts coûteux et des impacts encore plus coûteux sur la production.

Scénario 1 : Faux sentiment de sécurité

Imaginez que la résistivité de la qualité de l’eau chute à 17,90 MΩ-cm, ce qui est hors tolérance. Avec une spécification de précision de 1 %, votre capteur de résistivité pourrait indiquer jusqu’à 18,08 MΩ-cm, vous laissant croire à tort que votre système d’eau fonctionne normalement (voir figure 1).

Malheureusement, dans ce scénario, une eau de mauvaise qualité serait acheminée en aval sans être détectée. En revanche, si vous utilisiez un UPW UniCond, vous n’indiqueriez jamais une eau à 17,90 MΩ-cm comme étant à 18,00 MΩ-cm. Une spécification de précision plus stricte réduit le risque pour le système et accroît la confiance dans le fait que l’eau répond aux exigences de qualité.

Scénario 2 : Prévenir des arrêts coûteux

Supposons à nouveau que vous disposiez d’un capteur de résistivité avec une spécification de précision de 1 %. Le capteur commence soudainement à afficher 17,96 MΩ-cm. Vous décidez d’arrêter le système d’eau afin de protéger le rendement. L’arrêt dure 24 heures, car une enquête complète est nécessaire pour analyser le système d’eau et en comprendre la cause profonde. Chaque heure pendant laquelle le système ne produit pas d’eau coûte à votre entreprise 50 000 $.

Après une journée complète, l’enquête conclut qu’il n’y avait aucun problème avec le système d’eau. La qualité de l’eau était de 18,15 MΩ-cm, mais la lecture de résistivité à 17,96 MΩ-cm — conforme aux spécifications du capteur de résistivité — était erronée (voir Figure 2). Cette fausse lecture, ainsi que l’arrêt qui en a résulté, ont coûté 1,2 million de dollars à votre entreprise.

Si vous aviez utilisé un capteur UPW UniCond, ce scénario aurait été évité. Avec une précision spécifiée de 0,5 %, l’UPW UniCond n’afficherait pas une eau à 18,15 MΩ-cm comme étant hors tolérance. En bref, l’UPW UniCond contribue à protéger votre rendement et le système d’eau contre des arrêts inattendus et coûteux.

Dans ce scénario, imaginez à nouveau que vous êtes le propriétaire du système d’eau. Vous examinez les tendances de la résistivité et essayez de déterminer s’il y a eu un petit rejet d’un contaminant ionique qui a traversé les étapes de purification.

Avec les capteurs de résistivité standards, il est difficile de faire la différence entre le bruit et de minuscules variations de résistivité. À mesure que le secteur s’efforce de détecter des changements toujours plus faibles dans la qualité de l’eau, les analyses doivent évoluer en conséquence.

Nous avons testé un capteur de résistivité concurrent, côte à côte avec un UPW UniCond, dans la même eau. Les résultats ont montré que l’UPW UniCond était dix fois plus stable que le capteur concurrent.

Nous avons ensuite injecté du bruit électrique directement dans les circuits de mesure de l’UPW UniCond afin de simuler des conditions plus sévères. Cela n’a entraîné qu’une instabilité légèrement supérieure à la valeur de base de l’UPW UniCond sans injection de bruit.

En tant que propriétaire d’un système d’eau, comment devez-vous interpréter les lectures de résistivité ? Faut-il les lire comme 18,12 MΩ-cm ou 18,14 MΩ-cm ? Le UPW UniCond affiche systématiquement 18,19 MΩ-cm dans ce test, ne laissant aucune place à l’erreur.

À mesure que les spécifications pour la fabrication de semi-conducteurs deviennent de plus en plus strictes, les analyses doivent suivre le rythme. Étant donné que les analyses surveillent des produits d’une valeur de millions de dollars, seules les analyses les plus fiables doivent être prises en considération.

Pour plus d’informations sur le UPW UniCond, veuillez consulter le lien ci-dessous.

www.mt.com/UPWUniCond