केमिकल मेकॅनिकल प्लॅनरायझेशनमध्ये स्लरी घनता मापन

स्लरी एकाग्रता नियंत्रण धोरणे

रासायनिक यांत्रिक प्लॅनरायझेशन प्रक्रियेत प्रभावी स्लरी एकाग्रता नियंत्रण हे सातत्यपूर्ण मटेरियल काढून टाकण्याचे दर राखण्यासाठी, वेफर पृष्ठभागावरील दोष कमी करण्यासाठी आणि सेमीकंडक्टर वेफर्समध्ये एकसमानता सुनिश्चित करण्यासाठी आवश्यक आहे. ही अचूकता साध्य करण्यासाठी अनेक पद्धती आणि तंत्रज्ञान वापरले जातात, जे सुव्यवस्थित ऑपरेशन्स आणि उच्च डिव्हाइस उत्पन्न दोन्हीला समर्थन देतात.

स्लरीची इष्टतम एकाग्रता राखण्यासाठी तंत्रे आणि साधने

स्लरीच्या एकाग्रतेचे नियंत्रण पॉलिशिंग स्लरीमधील अपघर्षक कण आणि रासायनिक प्रजातींचे रिअल-टाइम निरीक्षण करून सुरू होते. सेरियम ऑक्साईड (CeO₂) पॉलिशिंग स्लरी आणि इतर CMP फॉर्म्युलेशनसाठी, इनलाइन स्लरी घनता मापन सारख्या थेट पद्धती मूलभूत आहेत. लोनमीटरने उत्पादित केलेले अल्ट्रासोनिक स्लरी घनता मीटर, स्लरी घनतेचे सतत मोजमाप देतात, जे एकूण घन सामग्री आणि एकरूपतेशी जोरदारपणे संबंधित आहे.

पूरक तंत्रांमध्ये टर्बिडिटी विश्लेषण समाविष्ट आहे - जिथे ऑप्टिकल सेन्सर निलंबित अपघर्षक कणांमधून विखुरलेले पदार्थ शोधतात - आणि स्लरी स्ट्रीममधील प्रमुख अभिक्रियाकांचे प्रमाण मोजण्यासाठी UV-Vis किंवा Near-Infrared (NIR) स्पेक्ट्रोस्कोपी सारख्या स्पेक्ट्रोस्कोपिक पद्धती. हे मोजमाप CMP प्रक्रिया नियंत्रण प्रणालींचा कणा बनवतात, ज्यामुळे लक्ष्य एकाग्रता विंडो राखण्यासाठी आणि बॅच-टू-बॅच परिवर्तनशीलता कमी करण्यासाठी थेट समायोजन सक्षम होते.

इलेक्ट्रोकेमिकल सेन्सर्स धातूच्या आयनांनी समृद्ध असलेल्या फॉर्म्युलेशनमध्ये वापरले जातात, जे विशिष्ट आयनिक सांद्रतेबद्दल जलद प्रतिसाद माहिती प्रदान करतात आणि प्रगत अर्धसंवाहक उद्योग अनुप्रयोगांमध्ये पुढील फाइन-ट्यूनिंगला समर्थन देतात.

बंद-लूप नियंत्रणासाठी फीडबॅक लूप्स आणि ऑटोमेशन

आधुनिक केमिकल-मेकॅनिकल प्लॅनरायझेशन उपकरणांच्या स्थापनेत वाढत्या प्रमाणात क्लोज्ड-लूप कंट्रोल सिस्टम वापरल्या जातात ज्या इनलाइन मेट्रोलॉजीला ऑटोमेटेड डिस्पेंसिंग सिस्टमशी जोडतात. स्लरी डेन्सिटी मीटर आणि संबंधित सेन्सर्समधील डेटा थेट प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर्स (पीएलसी) किंवा डिस्ट्रिब्युटेड कंट्रोल सिस्टम (डीसीएस) ला दिला जातो. या सिस्टम्स मेक-अप वॉटर अॅडिशन, कॉन्सन्ट्रेटेड स्लरी डोसिंग आणि स्टॅबिलायझर इंजेक्शनसाठी व्हॉल्व्ह स्वयंचलितपणे सक्रिय करतात, ज्यामुळे प्रक्रिया नेहमीच आवश्यक ऑपरेटिंग लिफाफ्यात राहते याची खात्री होते.

या अभिप्राय आर्किटेक्चरमुळे रिअल-टाइम सेन्सर्सद्वारे आढळलेल्या कोणत्याही विचलनांमध्ये सतत सुधारणा करणे, अति-पातळीकरण टाळणे, इष्टतम अपघर्षक एकाग्रता राखणे आणि अतिरिक्त रासायनिक वापर कमी करणे शक्य होते. उदाहरणार्थ, प्रगत वेफर नोड्ससाठी उच्च-थ्रूपुट CMP टूलमध्ये, इनलाइन अल्ट्रासोनिक स्लरी डेन्सिटी मीटर अपघर्षक एकाग्रतेत घट शोधेल आणि घनता त्याच्या सेटपॉइंटवर परत येईपर्यंत डोसिंग सिस्टमला स्लरी इंट्रोडक्शन वाढवण्यासाठी ताबडतोब सिग्नल देईल. उलट, जर मोजलेली घनता स्पेसिफिकेशनपेक्षा जास्त असेल, तर नियंत्रण तर्क योग्य सांद्रता पुनर्संचयित करण्यासाठी मेक-अप वॉटर अॅडिशन सुरू करतो.

मेक-अप पाणी आणि स्लरी अॅडिशन दर समायोजित करण्यात घनता मापनाची भूमिका

स्लरी घनता मोजमाप हे सक्रिय एकाग्रता नियंत्रणाचा मुख्य आधार आहे. लोनमीटरच्या इनलाइन घनता मीटरसारख्या उपकरणांद्वारे प्रदान केलेले घनता मूल्य थेट दोन महत्त्वपूर्ण ऑपरेशनल पॅरामीटर्सची माहिती देते: मेक-अप वॉटर व्हॉल्यूम आणि कॉन्सन्ट्रेटेड स्लरी फीड रेट.

सीएमपी टूल इनपुट करण्यापूर्वी किंवा पॉइंट-ऑफ-यूज मिक्सर नंतर - अशा मोक्याच्या ठिकाणी घनता मीटर शोधून, रिअल-टाइम डेटा स्वयंचलित प्रणालींना मेक-अप वॉटर अॅडिशन रेट समायोजित करण्यास सक्षम करतो, ज्यामुळे स्लरी इच्छित वैशिष्ट्यांनुसार पातळ होते. त्याच वेळी, सिस्टम अँब्रेसिव्ह आणि रासायनिक सांद्रता अचूकपणे राखण्यासाठी एकाग्र स्लरीच्या फीड रेटमध्ये बदल करू शकते, ज्यामुळे टूलचा वापर, वृद्धत्वाचे परिणाम आणि प्रक्रिया-प्रेरित नुकसान यांचा विचार केला जाऊ शकतो.

उदाहरणार्थ, 3D NAND स्ट्रक्चर्ससाठी विस्तारित प्लॅनरायझेशन रन दरम्यान, सतत घनता देखरेख स्लरी एकत्रीकरण किंवा सेटलिंग ट्रेंड शोधते, ज्यामुळे प्रक्रियेच्या स्थिरतेसाठी आवश्यकतेनुसार मेक-अप वॉटर किंवा अ‍ॅडिटेशनमध्ये स्वयंचलित वाढ होते. हे कडकपणे नियंत्रित नियंत्रण लूप कठोर वेफर-टू-वेफर आणि इन-वेफर एकरूपता लक्ष्य राखण्यासाठी पायाभूत आहे, विशेषतः डिव्हाइस परिमाणे आणि प्रक्रिया खिडक्या अरुंद असल्याने.

थोडक्यात, सीएमपीमधील स्लरी कॉन्सन्ट्रेसन कंट्रोल स्ट्रॅटेजीज प्रगत इन-लाइन मापन आणि ऑटोमेटेड क्लोज-लूप रिस्पॉन्सच्या मिश्रणावर अवलंबून असतात. स्लरी डेन्सिटी मीटर, विशेषतः लोनमीटर सारख्या अल्ट्रासोनिक युनिट्स, गंभीर सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंग चरणांमध्ये कठोर प्रक्रिया व्यवस्थापनासाठी आवश्यक असलेला उच्च-रिझोल्यूशन, वेळेवर डेटा वितरित करण्यात मध्यवर्ती भूमिका बजावतात. ही साधने आणि पद्धती परिवर्तनशीलता कमी करतात, रासायनिक वापराचे ऑप्टिमायझेशन करून शाश्वततेला समर्थन देतात आणि आधुनिक नोड तंत्रज्ञानासाठी आवश्यक असलेली अचूकता सक्षम करतात.

सेमीकंडक्टर उद्योगासाठी स्लरी डेन्सिटी मीटर निवड मार्गदर्शक

सेमीकंडक्टर उद्योगात केमिकल मेकॅनिकल प्लॅनरायझेशन (CMP) साठी स्लरी डेन्सिटी मीटर निवडताना विविध तांत्रिक आवश्यकतांकडे काळजीपूर्वक लक्ष देणे आवश्यक आहे. प्रमुख कामगिरी आणि अनुप्रयोग निकषांमध्ये संवेदनशीलता, अचूकता, आक्रमक स्लरी रसायनशास्त्रांशी सुसंगतता आणि CMP स्लरी वितरण प्रणाली आणि उपकरणे स्थापनेमध्ये एकात्मतेची सुलभता यांचा समावेश आहे.

संवेदनशीलता आणि अचूकता आवश्यकता

CMP प्रक्रिया नियंत्रण स्लरी रचनेतील लहान फरकांवर अवलंबून असते. घनता मीटरने किमान 0.001 g/cm³ किंवा त्याहून अधिक बदल शोधले पाहिजेत. CeO₂ पॉलिशिंग स्लरी किंवा सिलिका-आधारित स्लरीमध्ये आढळणाऱ्या अ‍ॅब्रेसिव्ह कंटेंटमधील अगदी किरकोळ बदल ओळखण्यासाठी संवेदनशीलतेची ही पातळी आवश्यक आहे कारण ते मटेरियल काढण्याचे दर, वेफर प्लॅनॅरिटी आणि डिफेक्टिव्हिटीवर परिणाम करतात. सेमीकंडक्टर स्लरी डेन्सिटी मीटरसाठी एक सामान्य स्वीकार्य अचूकता श्रेणी ±0.001–0.002 g/cm³ आहे.

आक्रमक स्लरीजशी सुसंगतता

सीएमपीमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या स्लरीमध्ये सेरियम ऑक्साईड (सीओओ₂), अॅल्युमिना किंवा सिलिका सारखे अपघर्षक नॅनोपार्टिकल्स असू शकतात, जे रासायनिकदृष्ट्या सक्रिय माध्यमात लटकलेले असतात. घनता मीटरने कॅलिब्रेशनमधून बाहेर पडल्याशिवाय किंवा दूषित न होता भौतिक घर्षण आणि संक्षारक वातावरणात दीर्घकाळ संपर्क साधला पाहिजे. ओल्या भागांमध्ये वापरले जाणारे साहित्य सर्व सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या स्लरी रसायनशास्त्रांसाठी निष्क्रिय असले पाहिजे.

एकत्रीकरणाची सोय

इनलाइन स्लरी डेन्सिटी मीटर विद्यमान सीएमपी उपकरणांच्या स्थापनेत सहजपणे बसले पाहिजेत. विचारांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

• स्लरी डिलिव्हरीवर परिणाम होऊ नये म्हणून कमीत कमी डेड व्हॉल्यूम आणि कमी दाबाचा ड्रॉप.
• जलद स्थापना आणि देखभालीसाठी मानक औद्योगिक प्रक्रिया कनेक्शनसाठी समर्थन.
• स्लरी कॉन्सन्ट्रेसन कंट्रोल सिस्टीमसह रिअल-टाइम इंटिग्रेशनसाठी आउटपुट कंपॅटिबिलिटी (उदा. अॅनालॉग/डिजिटल सिग्नल), परंतु त्या सिस्टीम स्वतः प्रदान न करता.

आघाडीच्या सेन्सर तंत्रज्ञानाची तुलनात्मक वैशिष्ट्ये

पॉलिशिंग स्लरीजचे घनता नियंत्रण प्रामुख्याने दोन सेन्सर वर्गांद्वारे व्यवस्थापित केले जाते: डेन्सिटोमेट्री-आधारित आणि रिफ्रॅक्टोमेट्री-आधारित मीटर. प्रत्येक सेमीकंडक्टर उद्योग अनुप्रयोगांशी संबंधित ताकद आणते.

घनता मोजण्याचे मीटर (उदा., अल्ट्रासोनिक स्लरी घनता मीटर)

• स्लरीमधून ध्वनीच्या प्रसार वेगाचा वापर करते, जो थेट घनतेशी संबंधित आहे.
• विविध प्रकारच्या स्लरी सांद्रता आणि अपघर्षक प्रकारांमध्ये घनता मापनात उच्च रेषीयता प्रदान करते.
• सेन्सिंग घटकांना रसायनांपासून भौतिकरित्या वेगळे करता येते म्हणून, आक्रमक पॉलिशिंग स्लरीसाठी, ज्यामध्ये CeO₂ आणि सिलिका फॉर्म्युलेशनचा समावेश आहे, योग्य आहे.
• सामान्य संवेदनशीलता आणि अचूकता ०.००१ ग्रॅम/सेमी³ पेक्षा कमी आवश्यकता पूर्ण करते.
• स्थापना सामान्यत: इनलाइन असते, ज्यामुळे रासायनिक यांत्रिक प्लॅनरायझेशन उपकरणांच्या ऑपरेशन दरम्यान सतत रिअल-टाइम मापन करता येते.

रेफ्रेक्टोमेट्री-आधारित मीटर

• स्लरी घनतेचा अंदाज घेण्यासाठी अपवर्तनांक मोजतो.
• एकाग्रता बदलांना उच्च संवेदनशीलतेमुळे स्लरी रचनेतील सूक्ष्म बदल शोधण्यासाठी प्रभावी; <0.1% वस्तुमान अपूर्णांक बदलांचे निराकरण करण्यास सक्षम.
• तथापि, अपवर्तन निर्देशांक तापमानासारख्या पर्यावरणीय चलांसाठी संवेदनशील असतो, त्यामुळे काळजीपूर्वक कॅलिब्रेशन आणि तापमान भरपाई अनिवार्य असते.
• विशेषतः अत्यंत आक्रमक किंवा अपारदर्शक स्लरीमध्ये मर्यादित रासायनिक सुसंगतता असू शकते.

पूरक म्हणून कण आकार मापनशास्त्र

• कण आकार वितरण किंवा संचयनातील बदलांमुळे घनता वाचन विकृत होऊ शकते.
• उद्योगातील सर्वोत्तम पद्धतींद्वारे नियतकालिक कण आकार विश्लेषणासह (उदा. गतिमान प्रकाश विखुरणे किंवा इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी) एकत्रीकरण करण्याची शिफारस केली जाते, जेणेकरून स्पष्ट घनतेतील बदल केवळ कणांच्या संचयनामुळे होत नाहीत याची खात्री करता येते.

लोनमीटर इनलाइन घनता मीटरसाठी विचार

• लोनमीटर हे इनलाइन घनता आणि व्हिस्कोसिटी मीटर तयार करण्यात माहिर आहे, ज्यामध्ये सपोर्टिंग सॉफ्टवेअर किंवा सिस्टम इंटिग्रेशनचा समावेश नाही.
• लोनमीटर मीटर हे अपघर्षक, रासायनिकदृष्ट्या सक्रिय सीएमपी स्लरींना तोंड देण्यासाठी निर्दिष्ट केले जाऊ शकतात आणि ते सेमीकंडक्टर प्रक्रिया उपकरणांमध्ये थेट इनलाइन स्थापनेसाठी डिझाइन केलेले आहेत, जे रिअल-टाइम स्लरी घनता मापनाच्या गरजा पूर्ण करतात.

पर्यायांचा आढावा घेताना, मुख्य अनुप्रयोग निकषांवर लक्ष केंद्रित करा: घनता मीटर आवश्यक संवेदनशीलता आणि अचूकता प्राप्त करतो याची खात्री करा, तुमच्या स्लरी रसायनशास्त्राशी सुसंगत सामग्रीपासून बनवलेला आहे, सतत ऑपरेशन सहन करतो आणि CMP प्रक्रियेत स्लरी डिलिव्हरी लाइन पॉलिशिंगमध्ये अखंडपणे एकत्रित होतो. सेमीकंडक्टर उद्योगासाठी, अचूक स्लरी घनता मापन वेफर एकरूपता, उत्पन्न आणि उत्पादन थ्रूपुटला आधार देते.

प्रभावी स्लरी घनता नियंत्रणाचा CMP परिणामांवर परिणाम

रासायनिक यांत्रिक प्लॅनरायझेशन प्रक्रियेत अचूक स्लरी घनता नियंत्रण अत्यंत महत्त्वाचे आहे. जेव्हा घनता स्थिर ठेवली जाते, तेव्हा पॉलिशिंग दरम्यान उपस्थित असलेल्या अपघर्षक कणांचे प्रमाण स्थिर राहते. याचा थेट परिणाम वेफरच्या मटेरियल रिमूव्हल रेट (MRR) आणि पृष्ठभागाच्या गुणवत्तेवर होतो.

वेफर पृष्ठभागातील दोष कमी करणे आणि सुधारित WIWNU

इष्टतम स्लरी घनता राखल्याने मायक्रोस्क्रॅच, डिशिंग, इरोशन आणि कण दूषित होणे यासारख्या वेफर पृष्ठभागावरील दोष कमी होतात हे सिद्ध झाले आहे. २०२४ च्या संशोधनातून असे दिसून आले आहे की कोलाइडल सिलिका-आधारित फॉर्म्युलेशनसाठी नियंत्रित घनता श्रेणी, सामान्यतः १ wt% ते ५ wt% दरम्यान, काढून टाकण्याची कार्यक्षमता आणि दोष कमी करणे यांच्यातील सर्वोत्तम संतुलन निर्माण करते. अत्याधिक उच्च घनतेमुळे अपघर्षक टक्कर वाढतात, ज्यामुळे प्रति चौरस सेंटीमीटर दोष संख्येत दोन ते तीन पट वाढ होते, हे अणुशक्ती सूक्ष्मदर्शक आणि इलिप्सोमेट्री विश्लेषणाद्वारे पुष्टी केले आहे. घट्ट घनता नियंत्रण वेफरच्या आत नॉन-युनिफॉर्मिटी (WIWNU) देखील सुधारते, ज्यामुळे वेफरमध्ये सामग्री समान रीतीने काढून टाकली जाते हे सुनिश्चित होते, जे प्रगत नोड सेमीकंडक्टर उपकरणांसाठी आवश्यक आहे. सुसंगत घनता फिल्म जाडी लक्ष्य किंवा सपाटपणा धोक्यात आणू शकणार्‍या प्रक्रिया भ्रमणांना प्रतिबंधित करण्यास मदत करते.

स्लरीच्या आयुष्यमानात वाढ आणि उपभोग्य वस्तूंच्या किमतीत घट

स्लरी कॉन्सन्ट्रेसन कंट्रोल तंत्रे—ज्यात अल्ट्रासोनिक स्लरी डेन्सिटी मीटरसह रिअल-टाइम मॉनिटरिंगचा समावेश आहे—सीएमपी पॉलिशिंग स्लरीचे उपयुक्त आयुष्य वाढवतात. ओव्हरडोजिंग किंवा जास्त प्रमाणात डायल्युशन रोखून, रासायनिक यांत्रिक प्लॅनरायझेशन उपकरणे उपभोग्य वस्तूंचा इष्टतम वापर साध्य करतात. हा दृष्टिकोन स्लरी बदलण्याची वारंवारता कमी करतो आणि पुनर्वापर धोरणांना सक्षम करतो, एकूण खर्च कमी करतो. उदाहरणार्थ, CeO₂ पॉलिशिंग स्लरी अनुप्रयोगांमध्ये, काळजीपूर्वक घनता देखभाल स्लरी बॅचेसचे पुनर्स्थित करण्यास अनुमती देते आणि कामगिरीला तडा न देता कचऱ्याचे प्रमाण कमी करते. प्रभावी घनता नियंत्रण प्रक्रिया अभियंत्यांना स्वीकार्य कामगिरीच्या मर्यादेत राहणाऱ्या पॉलिशिंग स्लरी पुनर्प्राप्त करण्यास आणि पुन्हा वापरण्यास सक्षम करते, ज्यामुळे खर्चात बचत होते.

प्रगत नोड उत्पादनासाठी वाढीव पुनरावृत्तीक्षमता आणि प्रक्रिया नियंत्रण

आधुनिक सेमीकंडक्टर उद्योग अनुप्रयोगांना रासायनिक-यांत्रिक प्लॅनरायझेशन चरणात उच्च पुनरावृत्तीक्षमतेची आवश्यकता असते. प्रगत नोड उत्पादनात, स्लरी घनतेमध्ये किरकोळ चढउतार देखील वेफर परिणामांमध्ये अस्वीकार्य फरक आणू शकतात. इनलाइन अल्ट्रासोनिक स्लरी घनता मीटरचे ऑटोमेशन आणि एकत्रीकरण - जसे की लोनमीटरने उत्पादित केलेले - प्रक्रिया नियंत्रणासाठी सतत, रिअल-टाइम अभिप्राय सुलभ करतात. ही उपकरणे CMP च्या विशिष्ट कठोर रासायनिक वातावरणात अचूक मोजमाप देतात, विचलनांना त्वरित प्रतिसाद देणाऱ्या क्लोज-लूप सिस्टमला समर्थन देतात. विश्वसनीय घनता मापन म्हणजे वेफर ते वेफर पर्यंत अधिक एकरूपता आणि MRR वर कडक नियंत्रण, जे सब-7nm सेमीकंडक्टर उत्पादनासाठी महत्वाचे आहे. योग्य उपकरणांची स्थापना - स्लरी डिलिव्हरी लाइनमध्ये योग्य स्थिती - आणि नियमित देखभाल आवश्यक आहे जेणेकरून मीटर विश्वसनीयरित्या कार्य करतील आणि प्रक्रिया स्थिरतेसाठी महत्त्वपूर्ण डेटा प्रदान करतील.

उत्पादनाचे उत्पन्न जास्तीत जास्त वाढवण्यासाठी, दोष कमी करण्यासाठी आणि CMP प्रक्रियांमध्ये किफायतशीर फॅब्रिकेशन सुनिश्चित करण्यासाठी पुरेशी स्लरी घनता राखणे मूलभूत आहे.