W świecie oplecionym przez cyfrowe sieci stale rośnie zapotrzebowanie na mocniejsze, mniejsze, szybsze i inteligentniejsze urządzenia do sprawnego i bezproblemowego wykonywania zadań i procesów. Zdolność półprzewodników do zwiększania możliwości obliczeniowych i poprawy wydajności urządzeń elektronicznych sprawia, że stanowią one podstawę większości nowoczesnych zastosowań i urządzeń technologicznych. Wzrost popytu na te urządzenia zaowocował szybkim rozwojem branży półprzewodników, co sprzyja innowacjom w technologii ich produkcji.
Czym jest produkcja półprzewodników?
Produkcja półprzewodników obejmuje procesy, w których na waflu półprzewodnikowym tworzone są układy scalone składające się z komponentów, takich jak diody, rezystory i tranzystory. Następnie wafle są cięte na pojedyncze układy scalone, pakowane i integrowane w celu wytworzenia produktu końcowego. Wafel półprzewodnikowy jest wykonywany z czystych pierwiastków, zazwyczaj krzemu. W zależności od zastosowania do produkcji płytek stosuje się również inne pierwiastki, takie jak german, lub materiały, na przykład arsenek galu. Produkcja płytek półprzewodnikowych to zaawansowany technologicznie proces, w którym każdy etap wymaga wysokiej precyzji z wykorzystaniem specjalistycznego sprzętu i środowiska w pomieszczeniu czystym.
Proces produkcji półprzewodników
Etap 1: projektowanie
Chipy półprzewodnikowe projektowane są przez firmy typu fabless lub niezależne firmy projektowe i producentów elektroniki.
Etap 2: faza wstępna produkcji
Etap ten, zwany również etapem produkcji wafli półprzewodnikowych, jest kluczowym krokiem w branży półprzewodników, w którym mają miejsce wszystkie początkowe czynności tworzenia poszczególnych elementów układów scalonych. Rozpoczyna się od pokrojenia wlewki z czystego krzemu na krążki zwane waflami, po którym następuje polerowanie tych wafli w celu uzyskania idealnego wykończenia. Następny krok to tworzenie na waflu skomplikowanych wzorów, z których w wielu skomplikowanych i zaawansowanych krokach powstaje układ scalony.
Etap 3: faza końcowa produkcji
Na tym etapie wafle krzemowe są poddawane precyzyjnemu cięciu w celu utworzenia oddzielnych matryc/chipów półprzewodnikowych, po czym ma miejsce ich montaż i pakowanie. Zapakowane chipy są testowane pod kątem zgodności ze specyfikacjami montażu końcowego na płytkach drukowanych (PCB). Produkcja płytek drukowanych jest ściśle powiązana z etapem pakowania w produkcji chipów, ponieważ płytki zapewniają podstawę i połączenia komponentów elektronicznych. Proces produkcji płytek drukowanych obejmuje takie etapy, jak trawienie, laminowanie, wiercenie, powlekanie galwaniczne, sitodruk i litografia.
Etap 4: integracja produktu końcowego
Chipy są integrowane w celu wytworzenia produktu końcowego, takiego jak smartfon lub komputer.
Procesy produkcji wafli półprzewodnikowych nieustannie ewoluują wraz z rozwojem nowych technologii produkcji i innowacji w dziedzinie materiałoznawstwa, które przyczyniają się do postępu w dalszych zastosowaniach technologicznych tych chipów. W ślad za tymi innowacjami cały ekosystem produkcji półprzewodników (tj. firmy zajmujące się projektowaniem i produkcją półprzewodników, w tym firmy typu fabless, fabryki/odlewnie, producenci zintegrowanych urządzeń i dostawcy materiałów) jest zaangażowany w badania i rozwój nowej generacji chipów półprzewodnikowych.
Jakie są typowe wyzwania w procesie produkcji półprzewodników?
Tworzenie wolnych od wad chipów półprzewodnikowych ma fundamentalne znaczenie dla sprawnego funkcjonowania produktów i procesów niezbędnych w życiu codziennym, w tym w usługach prywatnych i publicznych w gospodarce światowej. Do czego dąży branża półprzewodników:
Precyzja
Aby uzyskać odpowiednie właściwości i jakość produktu końcowego, na każdym etapie produkcji płytek, takich jak fotolitografia, wytrawianie i domieszkowanie, niezbędna jest wysoka precyzja.
Kompleksowa kontrola jakości
Etapy produkcji obejmują kompleksowe monitorowanie i kontrolę jakości z wykorzystaniem wielu technik analitycznych w celu spełnienia standardów jakości wymaganych dla chipów półprzewodnikowych. Nawet najmniejsza wada chipów może prowadzić do przestojów i utraty produktywności, wydajności oraz przychodów.
Na przykład w produkcji wstępnej skład kąpieli czyszczących i trawiących oraz innych chemikaliów procesowych ma ogromne znaczenie dla uzyskania pożądanych właściwości wafli na kolejnych etapach produkcji.
Wysoka efektywność i wydajność
Żyjemy w nowej erze cyfryzacji, a zapotrzebowanie na urządzenia elektroniczne i układy półprzewodnikowe stale rośnie. W związku z tym presja na produktywność w branży produkcji półprzewodników jest duża.
Bezpieczeństwo
Oprócz produktywności, w procesach wytwarzania ważne jest również zapewnienie bezpieczeństwa — dotyczy to zwłaszcza stosowania potencjalnie niebezpiecznych chemikaliów, takich jak mieszaniny mocnych kwasów do wytrawiania lub roztwory czyszczące zawierające nadtlenki w produkcji chipów.
Zarządzanie danymi oraz identyfikowalność
Aby osiągnąć pożądaną jakość każdego chipa, cykle produkcyjne półprzewodników obejmują szereg etapów, procesów, materiałów i substancji chemicznych, analiz i użytkowników. Aby zapewnić skuteczne zarządzanie jakością i identyfikowalność w przepływie pracy, konieczne jest posiadanie systemu zarządzania użytkownikami i danymi.
Niezawodność urządzeń
Produkcja półprzewodników wymaga użycia złożonego i kosztownego sprzętu, takiego jak systemy do litografii oraz obróbki chemicznej, a także urządzenia do kontroli jakości i monitorowania na miejscu. Cykle produkcji półprzewodników stawiają wysokie wymagania, a zapewnienie niezawodności i wydajności tego sprzętu oraz uniknięcie przestojów ma w nich kluczowe znaczenie.
Rozwiązywanie problemów środowiskowych
Przemysł półprzewodników wymaga znacznych ilości wody i energii. Ponadto, ze względu na jego szybki rozwój, obawy rodzą emisje gazów cieplarnianych (GHG) i ścieki generowane podczas produkcji chipów, szczególnie gdy weźmie się pod uwagę szerokie zastosowanie niebezpiecznych chemikaliów w procesie produkcyjnym. Jednak w odpowiedzi na presję, by w łańcuchu dostaw wprowadzać bardziej proekologiczne podejście, duzi producenci chipów podejmują wysiłki w celu zmniejszenia swojego wpływu na środowisko, np. przestawiają się na energię odnawialną i wdrażają procesy recyklingu, ponownego użycia i odzysku wody używanej podczas produkcji.
Rozwiązania na potrzeby etapu początkowego produkcji
Jest to pierwszy etap produkcji wafli, w którym wlewkę krzemową tnie się w celu uzyskania wafli. Wafle poddawane są szeregowi procesów z zakresu obróbki chemicznej i mechanicznej w odlewniach i fabrykach, co pozwala uzyskać wymaganą płaskość i jakość. Dalsze przetwarzanie obejmuje takie etapy produkcji płytek, jak fotolitografia, wytrawianie, czyszczenie i domieszkowanie, co pozwala wytworzyć różne elementy układu scalonego. Sekwencja etapów obróbki na mokro, takich jak wytrawianie, czyszczenie i polerowanie, wymaga użycia różnych specjalistycznych środków chemicznych.
Kontrola jakości chemikaliów procesowych, kąpieli do wytrawiania, galwanizacji i czyszczenia
Wydajne i bezpieczne monitorowanie
W procesach produkcji wafli, powlekania galwanicznego i obróbki płytek drukowanych ważne jest częste monitorowanie różnych kąpieli galwanicznych, trawiących i czyszczących. Jeśli stężenie aktywnych substancji rozpuszczonych (kwas, zasada, jony) stanie się niższe od pożądanego, konieczne jest ich pilne uzupełnienie.
METTLER TOLEDO oferuje zautomatyzowany proces miareczkowania, obliczanie wyników wykonywane przez automatyczne titratory, etapy przygotowania próbki oraz niezależną od operatora analizę serii próbek. Rozwiązania Titration Excellence połączone z automatycznym podajnikiem próbek InMotion™ zwiększają wydajność przy minimalnej interwencji operatora. Bezpieczeństwo operacyjne można osiągnąć dzięki automatycznemu dozowaniu odczynników i usuwaniu odpadów, co ogranicza narażenie na kontakt z niebezpiecznymi chemikaliami. System automatycznego podnoszenia pokrywy CoverUp™ autosamplera InMotion w prosty i skuteczny sposób chroni operatorów przed niebezpiecznymi rozpuszczalnikami i oparami.
Proces wytrawiania ma na celu selektywne usunięcie górnej warstwy z powierzchni podłoża. Typowy roztwór do wytrawiania składa się z mieszaniny kwasów, np. kwasu fluorowodorowego i kwasu azotowego lub mieszaniny kwasu azotowego, fosforowego i octowego. Ponieważ szybkość wytrawiania zależy głównie od stężenia wolnego kwasu w roztworze, niezbędne staje się regularne monitorowanie zawartości kwasu. W alkalicznych kąpielach czyszczących lub trawiących powszechnie stosowane są zasady takie jak wodorotlenek sodu i wodorotlenek potasu; do monitorowania ich zawartości w kąpielach alkalicznych jako metodę z wyboru stosuje się miareczkowanie.
Do dokładnego czyszczenia między etapami trawienia lub polerowania często używa się mieszaniny nadtlenku wodoru i niejonowych środków powierzchniowo czynnych. Aby sprawdzić skuteczność roztworów czyszczących, należy określić stężenie składników aktywnych, takich jak nadtlenek lub środek powierzchniowo czynny. Optymalnego wyboru danego środka powierzchniowo czynnego można dokonać za pomocą kilku dostępnych metod miareczkowania surfaktantów.
Monitorowanie na linii różnych parametrów, takich jak zawartość zasad i kwasów w kąpieli galwanicznej, może zostać zautomatyzowane. Urządzenie DispenSix Liquid Handler lub zawór do pobierania próbek TV 6 automatyzują pobieranie i dozowanie próbek bezpośrednio z kąpieli; w połączeniu ze zlewką Aliquot lub zestawem InMotion™ Aliquot można również zautomatyzować procesy pobierania próbek, opróżniania i czyszczenia.
Jakość, bezpieczeństwo danych i wydajność można zwiększyć, eliminując błędy przy przepisywaniu. Rozwiązanie SmartSample™integruje przepływ pracy w jednym interfejsie wagi analitycznej Excellence. Jeśli automatyczny podajnik próbek InMotion™ zostanie wyposażony w zestaw SmartSample, titrator Excellence może automatycznie odczytywać wszystkie informacje o próbce ze znacznika RFID zlewki. Dzięki rozwiązaniu SmartChemicals wystarczy szybkie skanowanie, by dane odczynników do miareczkowania błyskawicznie trafiły do titratora.
Szybka i łatwa kontrola jakości
Zapobiegawcza kontrola jakości przychodzących chemikaliów jest często konieczna, aby uniknąć ryzyka związanego z ręcznym przemieszczaniem pojemników lub negatywnego wpływu na jakość spowodowanego awariami systemów lub urządzeń zewnętrznych. Niepożądany skład chemikaliów procesowych może prowadzić do pogorszenia jakości płytek krzemowych, awarii urządzeń i marnowania środków chemicznych. Pomiar gęstości i współczynnika załamania światła umożliwia szybkie i łatwe sprawdzenie stężenia przychodzących substancji chemicznych.
METTLER TOLEDO oferuje rozwiązania do pomiaru gęstości i indeksu refrakcji zapewniające szereg funkcji automatyzacji oraz zarządzania danymi dostosowanych do potrzeb danego zastosowania.
Oferujemy przenośne rozwiązania ręczne i automatyczne wieloparametrowe rozwiązania do pomiarów indeksu refrakcji i gęstości.
Pomiar absorbancji przy określonej długości fali umożliwia szybkie i dokładne oznaczenie ilościowe różnych analitów. Spektrofotometry UV/Vis oferowane przez METTLER TOLEDO mają solidną konstrukcję i trwałą lampę ksenonową, dzięki czemu umożliwiają skanowanie w pełnym zakresie widma w ciągu sekundy i nie wymagają wstępnego nagrzewania. Dzięki łatwości znalezienia dla nich miejsca na stole laboratoryjnym, modułowości dostosowanej do wymagań aplikacji, łatwemu czyszczeniu i interfejsowi użytkownika OneClick, który umożliwia samodzielne i automatyczne pomiary, bezproblemowo wpasowują się w proces analityczny. Oprogramowanie LabX™ for UV/Vis oferuje różne możliwości zarządzania danymi w celu zapewnienia bezpiecznego przebiegu pracy w laboratorium. Za pośrednictwem oprogramowania LabX, które zapewnia dokładne i powtarzalne pomiary oraz zautomatyzowany przebieg pracy ze wskazówkami na każdym etapie METTLER TOLEDO oferuje zintegrowane rozwiązanie przepływu pracy dla wag analitycznych XPR i spektrofotometrów UV/VIS.
Wśród istotnych zastosowań w procesach produkcyjnych można wymienić łatwe oznaczanie stężenia kwasu azotowego poprzez pomiar absorbancji przy 300 nm w przypadku azotanów lub ilościowe oznaczanie stężenia jonów metali, takich jak mangan, miedź, złoto itp. w roztworach do galwanizacji.
Monitorowanie i optymalizacja reakcji in-situ
Zanieczyszczenia i pozostałości powstałe w wyniku nieprawidłowego czyszczenia mogą mieć wpływ na dalsze etapy przetwarzania w produkcji płytek i jakość produktu końcowego. Precyzyjne monitorowanie in-situ jakości składu kąpieli czyszczącej i piorącej może pomóc w uniknięciu działań naprawczych i kosztów.
Sondy ReactIR™ i ReactRaman™ METTLER TOLEDO cechują się solidną budową i łatwością przenoszenia. Rozwiązanie One Click Analytics™ zapewnia łatwość konwersji uzyskanych danych procesowych. Dalsza integracja z nadrzędnym pakietem oprogramowania iC zapewnia dogłębne zrozumienie procesów, które można wykorzystać w badaniach i rozwoju do optymalizacji składu roztworów myjących i czyszczących.
Przygotowanie zawiesiny do polerowania mechaniczno-chemicznego (CMP) i kontrola jakości
Mieszanina zawiesin CMP składa się z substancji chemicznych w postaci dyspersji cząstek stałych w fazie ciekłej. Dokładne ważenie poszczególnych składników zawiesiny polerskiej ma kluczowe znaczenie dla uniknięcia uszkodzenia wafli i urządzeń do ich obróbki. Platformy PBK9/PFK9-APW umożliwiają ważenie w zakresie do 3000 kg, można je łatwo zintegrować z automatycznymi procesami ważenia oraz dostosować w celu skompensowania oddziaływań środowiskowych, które mogłyby mieć wpływ na wyniki ważenia. W przypadku ważenia do 5000 kg w zastosowaniach ważenia zbiorników doskonale sprawdzają się moduły wagowe Powermount™ zapewniające wysoką dokładność i niezawodność oraz funkcje monitorowania stanu, co daje pewność, że system działa zgodnie z oczekiwaniami. Aby znaleźć rozwiązanie do ważenia najlepiej dopasowane do procesów wykorzystujących zawiesiny, METTLER TOLEDO proponuje skorzystanie z rekomendacji GWP®.
Podczas procesu polerowania ważne jest monitorowanie na różnych etapach procentu cząstek stałych rozproszonych w mieszance zawiesiny, aby zapewnić optymalny poziom polerowania. Można to łatwo osiągnąć z dużą szybkością za pomocą wagosuszarki. Wagosuszarka halogenowa HX204 jest wyposażona w zaawansowane funkcje, które ułatwiają obsługę, zarządzanie danymi i użytkownikami oraz błyskawiczne podejmowanie decyzji dzięki konfigurowalnym limitom kontrolnym. Dzięki zintegrowanemu kreatorowi opracowywania metod bardzo łatwo jest przygotować niezawodną metodę, która pozwoli uzyskać wyniki odpowiadające procedurze referencyjnej z użyciem pieca w ułamku wymaganego wcześniej czasu, co przekłada się na wzrost wydajności.
Monitorowanie pH i przewodności zawiesiny CMP jest niezwykle ważne dla utrzymania stabilności zawiesiny koloidalnej. Można to łatwo uzyskać, wybierając odpowiedni jedno- lub wieloparametrowy pH-metr laboratoryjny lub zautomatyzowany system z opcjami zarządzania danymi oraz odpowiednimi akcesoriami, czujnikami i materiałami eksploatacyjnymi.
Nadtlenek wodoru (H2O2) jest utleniaczem stosowanym powszechnie w mieszankach zawiesin CMP. Skuteczność polerowania zależy od procesu utleniania zachodzącego na płytce krzemowej. Do oznaczania stężenia H2O2 w roztworze używanym do produkcji zawiesiny można zastosować wiele technik, w tym miareczkowanie. Alternatywnie można zastosować pomiar gęstości lub indeksu refrakcji, który stanowi szybką, prostą i bezpieczną analizę, łatwą do przeprowadzenia za pomocą laboratoryjnego gęstościomierzai refraktometru lub rozwiązania przenośnego METTLER TOLEDO. W celu utrzymania gęstości mieszanki zawiesiny CMP we wstępnie zdefiniowanym zakresie i tym samym zapewnienia opłacalności i wysokiej jakości płytek jakość tej mieszanki może być kontrolowana przed jej użyciem w dalszych zastosowaniach polerowania.
Zarządzanie obiegiem wody z użyciem precyzyjnych rozwiązań do pomiarów na linii
W typowej fabryce półprzewodników zużywa się codziennie tysiące metrów sześciennych wody ultraczystej (UPW), która służy do czyszczenia, trawienia i płukania płytek i podłoży. Precyzyjne i niezawodne pomiary analityczne procesów mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia przydatności wody ultraczystej w produkcji chipów oraz optymalizacji zużycia wody w celu maksymalizacji jej odzysku i ponownego wykorzystania. Rozwiązania do monitorowania wody ultraczystej METTLER TOLEDO Thornton, cieszące się uznaniem organizacji normalizacyjnych na całym świecie, zapewniają najwyższą jakość wody wykorzystywanej do produkcji chipów. Nasze czujniki UniCond™ oraz analizatory 6000TOCi, 2850Sii 2300Na zamontowane w instalacjach do dejonizacji wody szybko wykrywają zmiany oporności oraz zawartości węgla organicznego, krzemionki i sodu przy minimalnym udziale operatora.
Ważenie wafli/chipów
Ważenie wafli w fabrykach i kontrola jakości mogą być trudne, ponieważ stanowiska ważenia często znajdują się w pobliżu stołu mokrego i w pomieszczeniu czystym. Biorąc pod uwagę trudne warunki i wymagania w zakresie wydajności, rozwiązania wagowe muszą być solidne i zapewniać stabilne pomiary przy dużej prędkości ważenia. Wagi analityczne XPR METTLER TOLEDO łączą wysoką wydajność czujnika wagowego z technologią aktywnej kontroli temperatury oraz szalką SmartGrid, która umożliwia szybkie i dokładne ważenie. SmartPan w wagach precyzyjnych XPR zapewnia stabilność niezbędną do uzyskania wyników ważenia w czasie nawet dwukrotnie krótszym niż w przypadku użycia szalki standardowej.
Dodatkowym usprawnieniem procesów roboczych w produkcji półprzewodników są profesjonalne akcesoria, takie jak uchwyty ErgoClip do wygodnego ważenia płytek i łatwej obsługi. Rozwiązania do łączności i zarządzanie danymi, takie jak oprogramowanie LabX, pomagają zapewnić zgodność z przepisami i identyfikowalność danych.
Testowanie materiałów fotolitograficznych w procesach litograficznych
Fotomaski to światłoczułe materiały nakładane na płytki, które w procesie fotolitografii są następnie częściowo wystawiane na działanie światła padającego przez maskę z wzorem w celu utworzenia obwodu scalonego. Różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC) jest narzędziem dającym ogromne możliwości w zakresie poznania właściwości fizykochemicznych masek amplifikowanych chemicznie (CAR) (materiału fotomaski) oraz optymalizacji procesu litograficznego. Już pojedynczy pomiar metodą DSC z modulacją temperatury (TMDSC) pozwala poznać zjawiska termiczne związane z procesem litograficznym, takie jak odparowywanie i sieciowanie oraz temperatura zeszklenia materiału fotomaski.
Mikrowagi XPR stanowią kluczowy element przygotowania próbek o masie kilku miligramów do pomiarów metodą DSC. Wagi XPR pozwalają jednym kliknięciem przesłać wyniki ważenia do oprogramowania STARe. METTLER TOLEDO oferuje kompletne rozwiązanie do zarządzania przepływem pracy, które obejmuje urządzenia do DSC, wagi, oprogramowanie i akcesoria, a także szeroką wiedzę na temat zastosowań mikroważenia i analizy termicznej.
Jakość zużytej wody
Podczas produkcji chipów w roztworach do wytrawiania i procesie CMP stosuje się kwas fluorowodorowy, co prowadzi do wysokiego stężenia fluorków w ściekach z zakładów produkcji półprzewodników. Do usuwania potencjalnych zanieczyszczeń często stosuje się wytrącanie, flokulację i filtrację. Pomyślne wytrącanie może nastąpić tylko w optymalnym zakresie pH; w związku z tym pH ścieków wskazuje pośrednio, czy stężenie zanieczyszczeń jest poniżej określonego limitu. Alternatywą może być bezpośredni pomiar stężenia jonów za pomocą elektrod jonoselektywnych (ISE), na przykład elektroda perfectION™comb F pozwala użyć do pomiaru także jonów fluorkowych.
Rozwiązania do końcowych etapów produkcji
Jest to etap montażu i pakowania, podczas którego poszczególne chipy półprzewodnikowe są wycinane z wafla i pakowane do pudełek. W następnym kroku chip łączy się z obwodem zewnętrznym za pomocą przewodów. Proces ten obejmuje również testowanie i końcową kontrolę układów scalonych zgodnie z normami i przepisami.
Pakowanie i montaż chipów półprzewodnikowych
Utwardzanie żywic epoksydowych
W procesie pakowania układów scalonych do osadzenia matrycy krzemowej w ramce są używane żywice epoksydowe. Aby zgromadzić wiedzę na temat czasów utwardzania w celu uzyskania odpowiedniego zapakowania chipów, zoptymalizować procesy i ograniczyć liczbę błędów w pakowaniu, można badać kinetykę utwardzania polimerów epoksydowych. Oprogramowanie STARe z opcjonalnym dodatkiem Model Free Kinetics (MFK) umożliwia przewidywanie przebiegu utwardzania i zeszklenia żywicy epoksydowej.
Pomiar średnicy drutu metalowego podczas łączenia przewodów
Łączenie przewodów to proces tworzenia połączeń elektrycznych między mikrochipami lub innymi układami scalonymi a podłożami układów za pomocą cienkich drutów połączeniowych. Proces ten przebiega w warunkach pomieszczenia czystego. Standardowa metoda, taka jak ASTM-F205, sugeruje pomiar średnicy cienkiego drutu używanego do łączenia poprzez ważenie. Mikrowagi XPR idealnie nadają się do stosowania w pomieszczeniach czystych dzięki niewielkim wymiarom i ergonomicznej koncepcji z dwoma terminalami o elastycznym pozycjonowaniu. Wysoka dokładność mikrowag XPR wraz z odpowiednimi akcesoriami, takimi jak szalka do próbek cylindrycznych, ułatwia ważenie cienkich drutów metalowych.
Precyzyjne i dokładne rozwiązania wagowe mogą być wykorzystywane także do wielu innych zastosowań, takich jak wzorcowanie urządzeń dozujących klej na etapie pakowania lub przygotowywanie próbek do ilościowych technik analitycznych, takich jak miareczkowanie i analiza DSC.
Oprogramowanie do płynnego, identyfikowalnego i bezpiecznego przepływu pracy w laboratorium
Oprogramowanie laboratoryjne METTLER TOLEDO przyspiesza obróbkę dzięki elektronicznemu gromadzeniu i wydajnej ocenie danych, co pomaga w automatyzacji procesów i ogranicza ręczne czynności administracyjne dzięki centralizacji zarządzania zasobami. Funkcje łączności pozwalają na prostą i scentralizowaną kontrolę połączonych urządzeń. Łatwe pobieranie danych z oprogramowania laboratoryjnego pozwala spełnić wymagania dotyczące integralności danych wynikające z przepisów wewnętrznych i zewnętrznych.
Oprogramowanie laboratoryjne LabX™ umożliwia zarządzanie urządzeniami, procedurami SOP i użytkownikami. Pozwala ono zwiększyć produktywność dzięki cyfryzacji, elektronicznemu zarządzaniu danymi i wskazówkom dotyczącym przepływu pracy w celu spełnienia wymaganych norm prawnych i uzyskania integralności danych za pomocą jednego rozwiązania programowego. Oprogramowanie LabX zapewnia pełną obsługę sieciową takich rozwiązań METTLER TOLEDO, jak wagi, titratory, pH-metry, spektrofotometry UV/VIS, gęstościomierze, refraktometry, systemy do wyznaczania temperatury topnienia oraz systemy automatyzacji.
Oprogramowanie do analizy termicznej STARe Excellence to zaawansowana platforma, która łączy systemy analizy termicznej METTLER TOLEDO i zapewnia modułowość, elastyczność oraz automatyzację.
Pakiet oprogramowania iC do zautomatyzowanych reaktorów i analiz in-situ integruje cały proces eksperymentalny w zautomatyzowanym reaktorze syntezy i analizie in-situ, ułatwiając wizualizację danych procesowych oraz interpretację i raportowanie wyników w celu uzyskania w czasie rzeczywistym wzajemnie powiązanego obrazu z każdego eksperymentu i zapewnienia pomocy w podejmowaniu decyzji w badaniach i rozwoju w celu dalszej optymalizacji procesów oraz produktów.
Oferta usług zapewniających niezawodne działanie
Profesjonalne usługi METTLER TOLEDO obejmują cały okres eksploatacji produktu, począwszy od bezpiecznego wyboru urządzenia, prawidłowej instalacji i przeszkolenia użytkowników w celu zapewnienia doskonałego rozruchu. Obejmują również początkowe i okresowe wzorcowanie. Ponadto obejmują one weryfikację w celu zapewnienia wydajności i niezawodności urządzeń, wsparcie w dążeniu do zgodności z lokalnymi i globalnymi normami i przepisami oraz konserwację zapobiegawczą, co pozwala zminimalizować ryzyko i wydłużyć żywotność urządzeń.
Poznaj ofertę i wybierz odpowiedni dla siebie pakiet serwisowy. W momencie zakupu dostępny jest ExtendedCare, a na późniejszych etapach BasicCare, StandardCare oraz ComprehensiveCare.
Nasze Dobre praktyki pomiarowe pomagają znaleźć przyrządy odpowiednie do konkretnych potrzeb, a także obejmują porady i szkolenie w zakresie efektywnej obsługi, wzorcowania i utrzymywania urządzeń.
Doskonałość analiz w produkcji półprzewodników — broszura
Z myślą o wydajnych, bezpiecznych i opłacalnych procesach produkcyjnych i analizach laboratoryjnych w branży półprzewodników w METTLER TOLEDO przygotowano broszurę, która zawiera pełny przegląd naszych kompetencji analitycznych w połączeniu z ofertą oprogramowania i usług.
Rozwiązania
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "Czujnik przewodności")
Publikacje
Często zadawane pytania
W jaki sposób woda jest wykorzystywana do produkcji półprzewodników i ile jej zazwyczaj potrzeba?
Woda odgrywa ważną rolę w produkcji półprzewodników, ponieważ służy jako rozpuszczalnik, chłodziwo i środek czyszczący, a także jest używana do usuwania odpadów. Do czyszczenia powierzchni płytek stosuje się wodę ultraczystą (UPW), która jest zwykle wytwarzana w samym zakładzie. Produkcja półprzewodników pochłania tysiące metrów sześciennych wody ultraczystej dziennie. W niedawnym badaniu oszacowano, że dzienne zużycie wody w branży półprzewodników na całym świecie wynosi 1,7 miliona metrów sześciennych.
Jeśli wziąć pod uwagę znaczne zużycie słodkiej wody i wytwarzanie ścieków przez branżę, osiągnięcie zrównoważonego rozwoju w produkcji półprzewodników będzie niemożliwe bez optymalizacji tego wskaźnika. Strategie obejmujące recykling, odzysk i ponowne wykorzystanie wody mogą mieć kluczowe znaczenie dla przyszłego rozwoju branży półprzewodników.
Jak ściśle powinna być kontrolowana woda ultraczysta?
Wydajność produkcji wafli ma coraz większe znaczenie dla opłacalności produkcji układów scalonych, a ponieważ jakość wody ultraczystej (UPW) jest istotnym czynnikiem wpływającym na wydajność, ścisła kontrola UPW ma kluczowe znaczenie. Obecne szerokości ścieżek mieszczą się w zakresie od 5 do 7 nanometrów, a niektórzy producenci przechodzą na rozmiar 3 nm. Oznacza to, że woda ultraczysta musi spełniać nowe zalecenia dotyczące czystości.
Organizacja SEMI F63 opublikowała zaktualizowane specyfikacje wody:
- Rezystywność: 25°C > 18,18 MΩ–cm
- TOC: < 1,0 ppb
- Cząstki na ml: < 0,3 przy 0,05 μm
- Bakterie według kultur: ≤ 1/100 ml
Aby wykryć śladowe poziomy zanieczyszczeń na poziomie ppb, konieczne jest monitorowanie w czasie rzeczywistym, które pozwala ograniczyć straty produktu i zapobiec przerwom w produkcji.
Czy zminimalizowanie poziomu tlenu rozpuszczonego w wodzie ultraczystej jest ważne?
Tak. Wysoki poziom tlenu rozpuszczonego w UPW jest powodem utleniania wafli, co prowadzi do zmniejszenia uzysku w ich produkcji. Dlatego różne etapy płukania wodą dejonizowaną wymagają dokładnych i szybkich pomiarów, które zapewnią bardzo niski poziom DO.
Zmniejszenie zawartości tlenu rozpuszczonego pomaga również utrzymać wysoką rezystywność wody, co ma kluczowe znaczenie dla kolejnych etapów uzdatniania oraz kontroli procesu dejonizacji i ciągłego oczyszczania elektrody przez dejonizację.
Jaki wpływ ma obecność krzemionki w wodzie ultraczystej?
Zanieczyszczenie krzemionką pozostawiającą osad na powierzchniach układu scalonego może prowadzić do wielu problemów z jakością, takich jak zmniejszona przyczepność folii i oporność styków. W związku z tym wykrycie poziomów krzemionki niezgodnych ze specyfikacją powoduje opóźnienia w produkcji i utratę zysków, ponieważ źródło zanieczyszczenia należy znaleźć i usunąć.
Aby zminimalizować te problemy, poziom krzemionki w UPW musi być stale monitorowany we właściwych miejscach i utrzymywany na poziomie poniżej ppb.
Czy można używać miareczkowania do monitorowania zawartości kwasów lub zasad w procesie galwanizacji, pobierając próbki bezpośrednio z kąpieli?
Tak, można monitorować ten parametr za pomocą titratorówMETTLER TOLEDO Excellencepodłączonych do zaworu do pobierania próbek TV6 lub podajnika cieczy DispenSix. Proces monitorowania stężenia kwasu lub zasady może być w pełni zautomatyzowany. Zawór do pobierania próbek TV6 lub dozownik cieczy DispenSix automatycznie i precyzyjnie pobiera próbkę z kąpieli galwanicznej i przenosi ją do zlewki do miareczkowania. Proces pomiarowy nie wymaga udziału operatora. Ponadto funkcja „planowania” oprogramowania LabX umożliwia rozpoczęcie analizy zgodnie z harmonogramem z zaplanowanymi powtórzeniami. Przykład noty aplikacyjnej można zobaczyć tutaj.
Która metoda analityczna jest zalecana do oznaczania zawartości wody w rozpuszczalnikach stosowanych w produkcji półprzewodników?
Miareczkowanie Karla Fischera jest powszechnie stosowaną metodą analityczną oznaczania zawartości wody w próbce. Zawartość wody można oznaczać za pomocą titratora Karla Fischera (KF) METTLER TOLEDO. Przygotowaliśmy wiele not aplikacyjnych dotyczących oznaczania zawartości wody w rozpuszczalnikach.
W jaki sposób wagi analityczne XPR METTLER TOLEDO mogą wspierać procesy miareczkowania?
Uzupełnieniem rozwiązania są wagi analityczne XPR METTLER TOLEDO, które oferują metodę miareczkowania umożliwiającą korzystanie z technologii ważenia i miareczkowania z użyciem komunikacji bezprzewodowej. Dzięki technologii RFID rozwiązanie SmartSample™ zapewnia bezproblemową współpracę między titratorem Titration Excellence a wagą analityczną Excellence. Automatyczny transfer danych pozwala uniknąć błędów i zaoszczędzić cenny czas.
Jak za pomocą spektrofotometrii UV VIS określić stabilność i czystość chemikaliów stosowanych w procesach chemicznych i materiałów stosowanych w produkcji półprzewodników?
Spektrofotometrię UV/VIS można stosować w procesach produkcji półprzewodników na kilka sposobów:
Oznaczanie stabilności/degradacji/okresu trwałości: Przez pomiar absorbancji roztworu przy określonych długościach fali można określić stabilność roztworu. Jeśli absorbancja znacznie zmienia się w czasie, może to oznaczać, że roztwór jest niestabilny i ostatecznie ulegnie degradacji. Informacje te można następnie wykorzystać do określenia najlepszych warunków przechowywania roztworu i zapewnienia jego stabilności przez jak najdłuższy okres.
Identyfikacja zanieczyszczeń: Spektrofotometria UV/VIS może być użyta do identyfikacji określonych zanieczyszczeń poprzez porównanie widm absorbancji próbki z widmem materiału odniesienia. Określone zanieczyszczenia można zidentyfikować na podstawie różnic w absorbancji między tymi dwiema substancjami. Alternatywnie można wygenerować krzywą wzorcowania, mierząc absorbancję serii materiałów odniesienia o znanych stężeniach zanieczyszczeń. Krzywa ta może być następnie wykorzystana do określenia stężenia zanieczyszczeń w materiale półprzewodnikowym na podstawie jego absorbancji. Podsumowując, spektrofotometria UV/VIS dostarcza cennych informacji na temat stężenia zanieczyszczeń w procesach lub substancjach chemicznych, które można wykorzystać do kontroli i optymalizacji jakości produktów końcowych.