芯片“智造”，“晶”益求精

時間：2023-5-22 閱讀：297

濕電子化學(xué)品廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體制造工藝過程的清洗、光刻、蝕刻中。半導(dǎo)體制造工藝過程中對于化學(xué)品有極高的清潔度要求，微小的雜質(zhì)都會對半導(dǎo)體產(chǎn)品的成品率、電性能和可靠性產(chǎn)生不良的影響。

隨著下游半導(dǎo)體，顯示面板、光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)快速進(jìn)步及規(guī)模提高，對于上游濕電子化學(xué)品的產(chǎn)品純度和品質(zhì)要求也日益增高。同時對于濕電子化學(xué)品生產(chǎn)相配套的分析檢驗技術(shù)、環(huán)境處理與監(jiān)測技術(shù)也提出了高精度、快速、自動化智能化的更高需求。

應(yīng)對這些新需求，梅特勒托利多作為行業(yè)優(yōu)秀的精密儀器及衡器制造商與服務(wù)提供商，為半導(dǎo)體行業(yè)帶來了多種解決方案。

1、超純水分析

為了更精準(zhǔn)的測量介質(zhì)中的電阻率，自1964年以來，梅特勒托利多Thornton就開發(fā)了同軸設(shè)計的電阻率探頭來讓整個測量系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

圖1：1985 年Thornton開發(fā)出第一臺

用于半導(dǎo)體應(yīng)用電阻率測量的數(shù)字變送器DOT2

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，在1989年，與 770PC 變送器一起開發(fā)的“智能傳感器”?？梢韵蜃兯推魈峁┬?zhǔn)和測量數(shù)據(jù)，通過自動電子識別“握手”改變“傳感器”，實現(xiàn)快速“即插即測”啟動，是梅特勒托利多的數(shù)字智能傳感器管理 (ISM®) 技術(shù)的雛形。

圖2：使用超過20年，現(xiàn)在還在正常工作的770PC

而現(xiàn)如今，2023年，Thornton憑借在超純水分析領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累和行業(yè)供應(yīng)商合作努力下，將抗干擾的智能芯片集成在了全新的UPW Unicond 電阻率探頭中，從而進(jìn)一步把電阻率的測量精度提升至±0.5%。

圖3：UPW Unicond電極中的智能芯片

智能測量系統(tǒng)相比模擬測量系統(tǒng)，提升10倍抗外界電磁干擾能力。這些突破離不開半導(dǎo)體行業(yè)的進(jìn)步，讓更高精度和穩(wěn)定性的測量成為了可能。

同時，更高準(zhǔn)確度的電阻率控制，又可以保障生產(chǎn)更高端芯片的愈加純凈的UPW水質(zhì)。這無疑是印證了一句老話，工欲善其事必先利其器。

圖4：全新的UPW Unicond電阻率電極

2、數(shù)字稱重技術(shù)解決方案

PBK高精度工業(yè)天平解決方案

從微量到重載，PBK工業(yè)型高精度天平不僅帶來精確的稱重性能，而且量程范圍的選擇更寬，從0.6kg 一直到3000kg，都可以帶來 30,000e的準(zhǔn)確度選擇（其中0.6kg可以選擇60,000e）。因此，它能幫助您更好地控制產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，還能確保企業(yè)經(jīng)營的合規(guī)性。比如濕電子化學(xué)品在生產(chǎn)和使用過程中化學(xué)品配料和稀釋場合，經(jīng)常需要準(zhǔn)確地進(jìn)行各種物料的配比，尤其是微量物料的添加，借助高精度天平可以確保生產(chǎn)質(zhì)量。（量程 600~3000kg的高精度天平經(jīng)常在這個場合下使用）。

高精度系列數(shù)字式電子汽車衡解決方案

產(chǎn)品選用高精度C6/C10數(shù)字式稱重傳感器和智能稱重儀表IND880，滿足高端用戶實現(xiàn)高精度稱重和穩(wěn)定可靠使用的需要。系統(tǒng)計量性能優(yōu)秀，長期穩(wěn)定性好，環(huán)境適應(yīng)性強，安裝調(diào)試方便。特別適用于電子化學(xué)品等高價值物料稱重的行業(yè)。因為采用數(shù)字技術(shù)，數(shù)字式電子汽車衡能對溫度、非線性、滯后和蠕變性能等進(jìn)行自動數(shù)字化補償，實現(xiàn)優(yōu)秀的計量性能。配套梅特勒托利多新推出的工業(yè)級高端智能稱重儀表IND880，友好的人機交互，可集成稱重管理軟件實現(xiàn)儀表、電腦一體化方案。

數(shù)字模塊解決方案

得益于POWERCELL PDX數(shù)字補償技術(shù)，梅特勒托利多數(shù)字模塊可獲得比C3更高精度要求的C6甚至C10精度，從而滿足電子化學(xué)品等精度要求較高的行業(yè)使用。POWERCELL PDX數(shù)字傳感器自帶智能預(yù)診斷功能，可通過儀表實時讀取傳感器的各項工作參數(shù)，例如：溫度、電壓、超載等，從而實時了解稱重系統(tǒng)是否健康工作。

數(shù)字平臺秤PowerDeck™ PFD7系列解決方案

PowerDeck™ PFD7系列平臺秤，結(jié)合了先進(jìn)的POWERCELL® 數(shù)字科技，創(chuàng)新設(shè)計的全密封秤臺和圖形化的智能APP，始終讓稱重保持較好的性能，最大限度地提高您的生產(chǎn)率和產(chǎn)量。全新的10,000e檢定分度，自我監(jiān)控的智能傳感器檢測和補償精度偏差，確保精準(zhǔn)。更緊的允許誤差減少了生產(chǎn)浪費并提高您的利潤率。PowerDeck™ 的監(jiān)測功能，實時提醒和用戶指導(dǎo)功能能夠幫助免除這些影響，保證了精確的計量結(jié)果，減少調(diào)整的次數(shù)，在重新全面維護(hù)之前促進(jìn)了計量性能的長期穩(wěn)定。

3、電子化學(xué)品濃度檢測及熱分析測試

濕電子化學(xué)品是在半導(dǎo)體制程工藝中使用非常廣泛，其質(zhì)量的控制對于芯片制造過程有著重要的影響，因此無論是上游的濕電子化學(xué)品生產(chǎn)商，還是Fab廠，對于化學(xué)品的各項檢測都至關(guān)重要。

濕電子化學(xué)品的基本要求是超純超凈，對于雜質(zhì)的要求嚴(yán)格到ppt級別，但另一方面由于不同工藝流程使用化學(xué)品種類的不同，會對同類化學(xué)品稀釋得到不同濃度的藥液，或者不同種類的化學(xué)品混配，以滿足特定工藝段的應(yīng)用需求。因此無論是在電子化學(xué)品的生產(chǎn)端和使用端，都涉及到對于化學(xué)品實際濃度的直接測定，確保使用的化學(xué)品濃度符合工藝段的需求，以避免影響生產(chǎn)。

梅特勒托利多自動電位滴定儀不僅能夠快速準(zhǔn)確的針對電子化學(xué)品濃度進(jìn)行測定，同時其輔助的功能也能夠更好地從細(xì)節(jié)上便于客戶使用，如24位自動進(jìn)樣器提供自動化解決方案節(jié)省操作時間，Cover up自動揭蓋及溶劑管理器功能實現(xiàn)對于實驗人員健康的保護(hù)等等。

自動電位滴定儀

微量天平

另一方面，對于分立器件等廠商而言，由于生產(chǎn)工藝的不同，對于檢測方面的需求也大不相同。比如對于MLCC（多層陶瓷電容器），其原料主要成分是鈦酸鋇和粘合劑，通過流延、印刷、疊層、層壓、切割、燒結(jié)、退火、封端等工藝制備得到最終的陶瓷電容器。采用梅特勒托利多的TMA可以分析燒結(jié)溫度和燒結(jié)前后電容器的收縮率，而且儀器獨有的SDTA信號可以輔助判斷尺寸變化時樣品是否有相變過程，通過監(jiān)測燒結(jié)過程中的熱效應(yīng)，實現(xiàn)對配方的優(yōu)化和工藝的調(diào)整。

比如圖一為模擬陶瓷生坯的燒結(jié)過程，測試其燒結(jié)溫度和燒結(jié)過程中的收縮率，圖二為SDTA信號在陶瓷坯燒結(jié)過程中對相變和分解過程的判斷。

針對陶瓷漿料的固含量測定，梅特勒托利多快速水分測定儀能夠提供快速準(zhǔn)確的監(jiān)測方案，5-10分鐘快速響應(yīng)結(jié)果，自動化分析和數(shù)據(jù)采集，及時為生產(chǎn)工藝提供反饋；同時稱量單元校準(zhǔn)和加熱單元溫度校準(zhǔn)部件也能夠確保測定的結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

圖一 TMA研究陶瓷生坯燒結(jié)溫度和收縮率

圖二TMA的SDTA信號在陶瓷坯燒結(jié)過程中

對相變和分解過程的判斷

熱機械分析儀

快速水分測定儀

4、液體灌裝解決方案

提供結(jié)合潔凈技術(shù)的高精度定量灌裝方案，配備自動化灌裝工藝流程，保障精益生產(chǎn)。

設(shè)備結(jié)構(gòu)針對濕電子化學(xué)品高純特性進(jìn)行了全新設(shè)計，避免機械摩擦帶來的顆粒污染，搭配潔凈室方案，全方位控制成品質(zhì)量。
在灌裝過程中過流件全PFA材質(zhì)，配合高度的自動化水平，減少人工干預(yù)，節(jié)約人力成本，保證過程的可重復(fù)性，工作過程可視化全透明，杜絕成品包裝過程中的污染。
超凈高純物料灌裝工藝控制過程特殊，流體截止控制和防滴漏模塊尤為重要，我們提供完備的接液系統(tǒng)和大小閥門雙管路高精度控制，保證灌裝車間的潔凈環(huán)境和成品精度，防止液體過量灌入帶來的泄漏污染和成本損失。
輸送端我們搭配成熟的管理系統(tǒng)，個性化設(shè)置配方和包材切換，所有關(guān)鍵數(shù)據(jù)一鍵顯現(xiàn)。