Nieuwe ultrasone sensor van SensoTech voor halfgeleider natte processen

De nieuwe SensoTech-sensor maakt continue inline-monitoring van chemische concentraties in halfgeleider-nassprocessen mogelijk. (Afbeelding: SensoTech GmbH)

De controller visualiseert de inline gemeten concentraties van bijvoorbeeld TMAH en H₂O₂, evenals de proces-temperatuur, in realtime. (Afbeelding: SensoTech GmbH)

De controller visualiseert de inline gemeten concentraties van bijvoorbeeld TMAH en H₂O₂, evenals de proces-temperatuur, in realtime. (Afbeelding: SensoTech GmbH)

Nieuwe sensortechnologie meet kritische chemicaliën direct in het lopende proces en ondersteunt halfgeleiderfabrikanten bij het eerder detecteren van procesafwijkingen, het verminderen van (laboratorium)inspanning en het stabieler uitvoeren van natte processen.

In de halfgeleiderproductie bepalen betrouwbare, gecontroleerde natte processen de opbrengst, kwaliteit en reproduceerbaarheid. Vooral bij processtappen zoals SC1, SC2 of BOE (Buffered Oxide Etch) moeten chemische concentraties nauwkeurig worden gehandhaafd, omdat zelfs kleine afwijkingen reinigings- en etseresultaten negatief kunnen beïnvloeden. Met een nieuwe, speciaal voor de halfgeleidersector ontwikkelde sensor brengt SensoTech nu een ultrasone oplossing op de markt waarmee deze concentraties direct inline en in realtime kunnen worden bewaakt.

Inline-metingen voor kritische reinigings- en etprocessen

De focus ligt op klassieke en gemodificeerde SC1- en SC2-chemieën in de waferproductie, concreet NH₄OH / H₂O₂ / H₂O of HCl / H₂O₂ / H₂O, niet alleen in standaardoplossingen, maar ook in proceseigen verdunningen, concentratiewindows en aangepaste recepten, bijvoorbeeld met TMAH. Hetzelfde geldt voor BOE (respectievelijk BHF) op basis van HF en NH₄F, waarbij zelfs kleine afwijkingen de ettingsnelheid, selectiviteit en processtabiliteit kunnen beïnvloeden. Precis voor deze chemisch gevoelige natte processen is de nieuwe sensor ontworpen.

Uitdaging in de dagelijkse praktijk: proceschemie betrouwbaar en economisch bewaken

De doelgroep bestaat vooral uit halfgeleiderfabrikanten, exploitanten van Wet Benches en natte procesinstallaties, evenals proces-, equipment-, integratie- en kwaliteitsingenieurs die chemische processtabiliteit in cleanrooms moeten waarborgen. Hun dagelijkse werkzaamheden worden gekenmerkt door strakke procesvensters, hoge kwaliteitsdruk, beperkte ruimte in de cleanroom en de behoefte om chemische samenstellingen zo veel mogelijk zonder extra bemonstering of handmatig handelen te bewaken. Hoewel er al inline-analyselösungen bestaan voor deze taken, zijn deze vaak gebaseerd op complexere meetmethoden en daardoor moeilijk te integreren en te bedienen. Hier komt de nieuwe sensor in beeld: in plaats van te vertrouwen op tijdsvertraagde laboratoriumanalyses of complexe analytiek, zijn de informatie over de betreffende concentratie direct beschikbaar in het proces.

Ultrasoon-gebaseerd, temperatuurgecompenseerd en voorbereid voor eenvoudige integratie

De SensoTech-oplossing gebruikt de ultrasone doorlooptijd of de specifieke geluidsnelheid in het medium als centrale meetwaarde voor de bepaling van de concentratie. Afhankelijk van het medium en het proces kan dit meetprincipe worden gecombineerd met andere parameters zoals geleidbaarheid of andere proceseigen grootheden. Het systeem combineert de beschikbare meetsignalen, compenseert temperatuureffecten en berekent daaruit de relevante concentratie-informatie in realtime. Zo ontstaat een flexibele meetarchitectuur voor verschillende natte processen, zonder de integratie te compliceren. Het systeem is volledig onderhoudsvrij, vereist geen verbruiksartikelen en kan via gangbare interfaces worden geïntegreerd in bestaande automatiseringsomgevingen.

Meer controle over kritische natte processen

De nieuwe oplossing is vooral relevant waar stabiele chemische concentraties direct bepalend zijn voor proceskwaliteit en beschikbaarheid van de installatie. In SC1- en SC2-baden betreft dat de betrouwbare naleving van voorgeschreven recepten, in BOE-processen daarnaast de precieze leiding van een bijzonder gevoelig etsmiddel. De continue concentratiebewaking creëert hier een betrouwbare gegevensbasis om procesafwijkingen vroeg te detecteren, badstandtijden gerichter te evalueren en ingrepen in onderhoud en chemiebeheer beter af te stemmen op de werkelijke processtatus.

Direct voordeel voor productie en procescontrole

Voor exploitanten van natte procesinstallaties betekent dit vooral meer zekerheid in de dagelijkse procesvoering. Concentratieverlopen worden transparant, procesvensters kunnen stabieler worden gehandhaafd en veranderingen in de badtoestand kunnen eerder worden geëvalueerd. Dit ondersteunt een reproduceerbare werking van de installaties, vermindert onnodig conservatieve badwissels en verbetert de basis voor kwaliteitsborging, documentatie en voortdurende procesoptimalisatie.