Sản xuất front-end (FeM) là một bước quan trọng trong quy trình sản xuất chất bán dẫn. Giai đoạn này, thường được gọi là chế tạo wafer, liên quan đến việc xử lý chính xác và phức tạp các tấm wafer để tạo ra các chip silicon sẵn sàng sản xuất. Cho rằng các mạch tích hợp (IC) được đo bằng nanomet - thường quá nhỏ để mắt thường nhìn thấy - FeM đòi hỏi độ chính xác, độ chính xác và tính đồng nhất đặc biệt. Quá trình này bao gồm các quy trình chất lượng cao và các hóa chất và thiết bị chuyên dụng để đạt được dung sai chặt chẽ đến khó tin.
Đánh bóng và đánh bóng hóa học-cơ học (CMP) là những bước cần thiết để tạo ra bề mặt wafer phẳng đồng đều. Sau CMP, tấm wafer đạt được lớp hoàn thiện giống như gương.
Để có được các tính chất cơ học hoàn hảo trong bùn được sử dụng để đánh bóng, các công ty có thể sử dụng thiết bị cân và đo lường không tiếp xúc để thực hiện tỷ lệ. Cân chính xác các thành phần riêng lẻ của bùn đánh bóng là rất quan trọng để tránh làm hỏng tấm wafer và thiết bị xử lý wafer. Bệ cân có độ chính xác cao của METTLER TOLEDO cho phép cân lên đến 300 kg, với độ phân giải lên đến 750.000d. Việc điều chỉnh bên trong dễ dàng của máy đảm bảo chất lượng lô hàng nhất quán. Đối với các ứng dụng cân bồn chứa lên đến 5000 kg, mô-đun cân PowerMount™ với chỉ báo tự động hóa nhỏ gọn IND360 là lý tưởng. Chúng cung cấp độ chính xác cao, độ tin cậy và giám sát tình trạng thời gian thực thường được yêu cầu cho các quy trình này.
Các giải pháp này cũng có thể dễ dàng tích hợp vào hệ thống của bạn, giảm thời gian ngừng hoạt động và đơn giản hóa công việc của bạn trong quá trình tích hợp.
Trong quá trình đánh bóng, điều cần thiết là phải theo dõi tỷ lệ phần trăm chất rắn phân tán trong hỗn hợp bùn ở các giai đoạn khác nhau để đảm bảo mức độ đánh bóng tối ưu. Máy phân tích độ ẩm có thể dễ dàng đạt được điều này ở tốc độ cao.
Theo dõi độ pH và độ dẫn điện của bùn CMP là rất quan trọng để duy trì bùn keo ổn định và đảm bảo chất lượng và tính nhất quán của bề mặt tấm wafer. Bất kỳ thay đổi nhỏ nào về độ pH đều ảnh hưởng đến phản ứng hóa học và tốc độ loại bỏ vật liệu của bùn, trong khi độ dẫn điện giúp theo dõi các tương tác điện giữa tấm wafer và bùn. Để giải quyết thách thức này, METTLER TOLEDO cung cấp một số cảm biến pH và độ dẫn điện nội tuyến và ngoại tuyến.
Một tấm wafer được đánh bóng không lý tưởng cho các mạch tích hợp, vì nó thiếu chất oxy hóa cần thiết và bề mặt thích hợp để khắc. Giai đoạn tăng trưởng biểu mô lắng đọng một lớp mỏng silicon không có khuyết tật, chuẩn bị cho tấm wafer để xử lý thêm.
Cân bàn và cân sàn nhỏ gọn, đáng tin cậy, mạnh mẽ và được chứng nhận IP của METTLER TOLEDO giúp đạt được khả năng giám sát liên tục khí trong tủ hoặc xi lanh loại Y trong một khoảng thời gian.
Quá trình oxy hóa nhiệt phát triển một lớp silicon dioxide trên tấm wafer, tạo ra một chất cách điện tuyệt vời quan trọng đối với chức năng của IC. Bước này đảm bảo rằng dòng điện chạy dọc theo các đường đi chính xác trong chip, điều này là nền tảng cho hiệu suất của thiết bị.
Quang khắc chuẩn bị tấm wafer để khắc thông qua quy trình ba bước:
Mức độ pH đóng một vai trò quan trọng trong bước phát triển chất cản quang trong sản xuất chất bán dẫn. Điển hình là kiềm, độ pH của dung dịch phát triển rất cần thiết để hòa tan các chất cản quang tiếp xúc trong các quá trình tích cực hoặc loại bỏ có chọn lọc các chất cản quang không tiếp xúc trong các quá trình âm tính. Duy trì mức độ pH ổn định đảm bảo chuyển mô hình chính xác và tốc độ phát triển nhất quán, ngăn ngừa phát triển quá mức hoặc quá mức. Ngoài ra, cân bằng pH chính xác hỗ trợ độ ổn định hóa học và độ nhạy của vật liệu chống quang. Sau khi phát triển, dung dịch rửa với độ pH thích hợp giúp trung hòa chất phát triển còn sót lại và ngăn ngừa các phản ứng phụ.
Để hiểu rõ hơn về các hành vi hóa lý của chip và in thạch bản trong bước này, có thể sử dụng Cân vi lượng đo nhiệt lượng quét vi sai (DSC) và XPR.
Khắc, cho dù là hóa học (sử dụng axit và bazơ) hay dựa trên plasma, loại bỏ các khu vực tiếp xúc của silicon dioxide, chuyển mẫu photoresist lên tấm wafer với độ chính xác cao.
Khắc hóa học thường liên quan đến các axit như axit flohydric hoặc các bazơ như kali hydroxit, xác định độ bền và khả năng phản ứng của dung dịch. Mức độ pH ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ khắc: các dung dịch có tính axit hoặc bazơ hơn thường khắc nhanh hơn, trong khi mức độ pH ít khắc nghiệt hơn làm chậm quá trình. Nồng độ HF và HNO3 trong dung dịch khắc, cũng như nồng độ H2SiF6 được hình thành khi khắc, có thể được xác định một cách an toàn thông qua chuẩn độ, sử dụng bộ lấy mẫu tự động InMotion™ được kết nối với dây chuyền Chuẩn độ Excellence để đảm bảo an toàn cho người dùng.
Phép đo quang phổ UV / Vis có thể xác định rằng nồng độ ăn mòn vẫn nằm trong phạm vi mong muốn trong quá trình khắc chính xác. Ngoài ra, phép đo quang phổ UV / Vis hỗ trợ phát hiện điểm cuối bằng cách quan sát những thay đổi về độ hấp thụ dung dịch, cho biết khi nào quá trình khắc hoàn tất.
Quá trình cấy hoặc khuếch tán ion được hoàn thành bằng cách đưa các nguyên tử dopant vào silicon. Điều này khóa các tính chất điện của tấm wafer, tạo ra các vùng loại n hoặc loại p trên tấm silicon
Lắng đọng hơi hóa học (CVD) hoặc Lắng đọng hơi vật lý (PVD) thêm một màng mỏng vật liệu vào tấm wafer, tạo thành các thành phần phụ trợ của mạch tích hợp.
Giai đoạn CMP thứ hai loại bỏ vật liệu dư thừa và chuẩn bị tấm wafer cho bước quang khắc tiếp theo. Quá trình này đảm bảo độ phẳng và song song cuối cùng của tấm wafer.
Trong quá trình hóa cơ học hóa học (CMP), độ pH rất quan trọng vì một số lý do. Nó ngăn chặn sự kết tụ hạt, đảm bảo độ ổn định của bùn và hiệu suất nhất quán. Bằng cách điều chỉnh hoạt động hóa học, pH cho phép loại bỏ vật liệu hiệu quả thông qua các phản ứng có kiểm soát. Nó cũng đảm bảo loại bỏ vật liệu đồng đều và có chọn lọc, góp phần tạo ra bề mặt nhẵn. Ngoài ra, độ pH thích hợp giảm thiểu sự ăn mòn và khuyết tật, dẫn đến lớp hoàn thiện chất lượng cao.
Bề mặt sẽ nhận các lớp kim loại để tạo ra các kết nối điện giữa các phần khác nhau của mạch. Một khi chúng được thiết lập, quá trình quang khắc và khắc cuối cùng sẽ xác định hoàn hảo từng kết nối kim loại, một lần nữa đảm bảo các xung điện sẽ đi chính xác đến nơi mà chúng cần.
Trong sản xuất chất bán dẫn, việc làm sạch giữa mỗi bước của quy trình là điều cần thiết để duy trì chất lượng cuối cùng của chip. Làm sạch không đúng cách có thể để lại tạp chất và cặn bẩn ảnh hưởng tiêu cực đến các bước xử lý tiếp theo trong quá trình chế tạo tấm wafer và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. METTLER TOLEDO nâng cao quy trình này bằng cách cung cấp các giải pháp tiên tiến giúp cải thiện hoạt động của nhà sản xuất:
Mô-đun cân cho phép tích hợp dễ dàng và mang lại độ chính xác cao trong việc cân hóa chất tẩy rửa. Tính năng giám sát tình trạng tích hợp giúp các nhà sản xuất tự tin rằng hệ thống của họ hoạt động đáng tin cậy, giảm nguy cơ hư hỏng tấm wafer và thiết bị xử lý.
Bằng cách tuân theo khuyến nghị Thực hành cân tốt (GWP®), các nhà sản xuất có thể đảm bảo họ sử dụng các giải pháp phù hợp nhất cho nhu cầu của họ, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động.
Với việc giám sát chính xác tại chỗ các thành phần bể làm sạch, các nhà sản xuất có thể tránh các hành động khắc phục tốn kém phát sinh từ tạp chất và dư lượng ảnh hưởng đến quá trình xử lý hạ nguồn.
Các giải pháp chuẩn độ tự động hợp lý hóa việc chuẩn bị mẫu và loại bỏ nhu cầu can thiệp của người vận hành, giúp tăng thông lượng. Tự động hóa này giúp các nhà sản xuất duy trì hiệu quả của dung dịch làm sạch tối ưu mà không tốn thêm chi phí lao động.
Bằng cách kết hợp phân phối thuốc thử tự động và xử lý chất thải, các nhà sản xuất có thể tăng cường an toàn bằng cách giảm thiểu tiếp xúc của người vận hành với các hóa chất độc hại.
Bước cuối cùng của thử nghiệm và kiểm tra hiện đã được thực hiện. Giai đoạn này sẽ khác nhau giữa các nhà sản xuất vi mạch, nhưng nó thường liên quan đến kiểm tra điện, kiểm tra vật lý và kiểm tra có sự hỗ trợ của camera. Các kiểm tra này kiểm tra các khuyết tật hoặc chất gây ô nhiễm kéo dài có thể làm tổn hại đến chức năng của IC.
Sau khi kiểm tra lần cuối, chip có thể chuyển sang giai đoạn tiếp theo, chế tạo back-end.
Trong từng bước sản xuất front-end, METTLER TOLEDO luôn sẵn sàng trợ giúp. Thiết bị của chúng tôi sẽ đáp ứng các yêu cầu về thông lượng, chất lượng và độ chính xác của dự án của bạn.
.png/_jcr_content/renditions/cq5dam.web.1280.1280.png "Đầu dò pH in-line / Đầu dò ORP (Oxy hóa khử)")
Chúng tôi hiểu rằng độ chính xác và độ tin cậy là điều cần thiết trong công việc của bạn và các giải pháp của chúng tôi được thiết kế để hỗ trợ bạn từng bước. Đội ngũ của chúng tôi luôn tận tâm giữ cho thiết bị của bạn hoạt động trơn tru, vì vậy bạn có thể tập trung vào những gì quan trọng nhất — đạt được kết quả đột phá. Hãy cùng nhau làm việc để tăng cường nỗ lực của bạn và thúc đẩy sự đổi mới trong lĩnh vực bán dẫn.
