Surveillance de la concentration en EKC®

L’élimination des résidus après gravure est une étape importante du nettoyage dans la fabrication des semi-conducteurs. Après la gravure par plasma, des résidus polymériques et d’autres substances peuvent subsister à la surface des wafers et doivent être éliminés avant les étapes de fabrication suivantes. L’efficacité du processus de nettoyage dépend non seulement de la chimie utilisée, mais aussi du maintien d’une composition chimique appropriée. La réfractométrie en ligne fournit des informations continues et en temps réel sur les variations de composition des solutions de nettoyage EKC® directement dans le procédé.

Pourquoi la composition des solutions EKC® est-elle importante pour l’élimination des résidus après gravure ?

Les solutions chimiques de nettoyage EKC® sont utilisées dans les procédés de nettoyage après gravure pour éliminer les résidus polymériques et d’autres substances indésirables des surfaces des wafers. La teneur en eau de la solution EKC® doit rester dans la plage de fonctionnement spécifiée. Une teneur en eau excessive peut augmenter le risque de corrosion, tandis qu’une teneur insuffisante peut réduire l’efficacité de l’élimination des polymères.

Une surveillance fiable de la composition EKC®/eau est donc importante pour maintenir des conditions de nettoyage stables, protéger les surfaces des wafers et favoriser la régularité des résultats du procédé.

Comment fonctionne l’élimination des résidus après gravure ?

Lors de la gravure par plasma, le matériau est éliminé de manière sélective du wafer afin de créer les structures semi-conductrices souhaitées. L’interaction entre les espèces du plasma, la résine photosensible et les matériaux du wafer peut entraîner la formation de résidus qui subsistent à la surface après la gravure.

Ces résidus doivent être éliminés avant les étapes de traitement suivantes, car les contaminations restantes peuvent perturber les opérations de fabrication ultérieures et affecter la qualité des wafers. Dans un procédé typique de nettoyage après gravure, le wafer est exposé à une solution chimique conçue pour dissoudre ou éliminer les résidus restants. Des équipements de nettoyage par pulvérisation de solvants peuvent utiliser des solutions chimiques EKC® à cette fin.

Selon la configuration du procédé, la solution de nettoyage peut être récupérée après traitement et renvoyée vers un réservoir, formant ainsi un système de recirculation chimique. Dans ce circuit, la composition de la solution peut évoluer au fil du temps. L’eau peut s’évaporer pendant le fonctionnement, les produits chimiques peuvent être réapprovisionnés ou remplacés, et des changements liés au procédé peuvent modifier la composition de la solution.

Pourquoi une surveillance précise de la concentration en EKC® est-elle importante ?

Le rapport EKC®/eau influence l’efficacité du procédé de nettoyage après gravure. Le maintien de la composition requise est donc essentiel pour obtenir une élimination reproductible des résidus.

Une teneur en eau trop faible ou trop élevée peut poser problème. Si la teneur en eau devient excessive, le risque de corrosion peut augmenter. À l’inverse, si elle est trop faible, la solution de nettoyage peut ne plus offrir les performances nécessaires pour éliminer efficacement les résidus polymériques.

Les variations de composition peuvent être dues à l’évaporation, au réapprovisionnement, au remplacement des produits chimiques, à l’entraînement de substances au cours du procédé ou à d’autres changements dans le système de recirculation. Les prélèvements manuels périodiques permettent de détecter ces écarts, mais ne fournissent des informations qu’à des moments précis. La mesure continue en ligne donne aux opérateurs des informations immédiates sur les changements de composition de la solution de nettoyage pendant le fonctionnement du procédé.

Comment la mesure de l’indice de réfraction permet-elle de surveiller la composition des solutions EKC® ?

L’indice de réfraction constitue un paramètre permettant de caractériser la composition des mélanges chimiques liquides. Lorsque le rapport entre les produits chimiques EKC® et l’eau change, les propriétés optiques de la solution évoluent également.

Une fois qu’une relation spécifique à l’application entre l’indice de réfraction, la température et la composition chimique a été établie, la mesure réfractométrique peut être utilisée pour surveiller en continu les variations du rapport EKC®/eau.

Contrairement aux prélèvements périodiques destinés aux analyses en laboratoire, un réfractomètre de process en ligne effectue les mesures directement dans le flux de produits chimiques en circulation. La mesure de l’indice de réfraction peut ainsi être intégrée comme paramètre de la technologie analytique des procédés (Process Analytical Technology, PAT) pour la surveillance continue des procédés de fabrication de semi-conducteurs.

Comment la composition des solutions EKC® est-elle surveillée pendant le fonctionnement ?

Les analyses manuelles en laboratoire peuvent être utilisées pour vérifier périodiquement l’état de la solution de nettoyage. Cependant, les procédés de fabrication de semi-conducteurs fonctionnent en continu ou selon des cycles de production répétés, et des variations de composition chimique peuvent survenir entre deux prélèvements.

La mesure en ligne fournit des informations continues entre les prélèvements en mesurant directement l’indice de réfraction dans le circuit de recirculation EKC®. Les opérateurs peuvent ainsi identifier les variations de concentration dès leur apparition, sans attendre le prochain prélèvement manuel.

La surveillance continue des solutions EKC® peut offrir les avantages suivants :

• Surveillance en temps réel de la composition de la solution de nettoyage
• Détection immédiate des variations de la teneur en eau
• Détection des dérives de concentration inattendues
• Vérification des limites supérieures et inférieures définies pour le procédé
• Réduction de la dépendance aux prélèvements manuels
• Identification précoce des écarts de composition chimique
• Amélioration de la transparence du procédé de nettoyage après gravure
• Intégration dans des systèmes automatisés de surveillance et de contrôle des procédés

Le signal de mesure peut être transmis à un automate programmable industriel (API) ou à un système de contrôle des procédés de niveau supérieur. Cela permet de surveiller l’état de la solution EKC® conjointement avec d’autres paramètres pertinents et de disposer d’informations continues sur le procédé de nettoyage.

Quels sont les avantages de la surveillance continue de la concentration en EKC® ?

La surveillance réfractométrique continue offre des avantages importants pour les procédés d’élimination des résidus après gravure. En mesurant directement la solution de nettoyage dans le procédé, les variations de la composition EKC®/eau peuvent être détectées immédiatement, au lieu d’être identifiées uniquement lors des analyses périodiques en laboratoire.

Les principaux avantages comprennent :

• Surveillance continue et en temps réel des solutions de nettoyage EKC®
• Détection immédiate des variations de la teneur en eau
• Identification précoce des dérives de concentration
• Surveillance fiable des limites supérieures et inférieures définies pour le procédé
• Maintien de conditions favorables à une élimination régulière des polymères et des résidus après gravure
• Réduction de la dépendance aux prélèvements manuels et aux analyses en laboratoire
• Amélioration de la transparence du procédé et du contrôle de la composition chimique
• Contribution à un réapprovisionnement contrôlé en produits chimiques et à une meilleure gestion des bains de nettoyage
• Intégration de la surveillance chimique dans les systèmes automatisés de contrôle des procédés
• Identification précoce des écarts avant qu’ils ne puissent affecter les étapes de fabrication suivantes
• Maintien de conditions de nettoyage stables et reproductibles après gravure

La mesure continue transforme ainsi la composition chimique, auparavant contrôlée périodiquement en laboratoire, en un paramètre de procédé disponible en permanence. Cela peut aider les opérateurs à maintenir la solution de nettoyage dans sa plage de fonctionnement spécifiée et à réagir plus rapidement aux changements de composition dans le circuit de recirculation.