Produtos semicondutores de qualidade precisam de maquinário de qualidade aprimorado com os melhores equipamentos de monitoramento

Em um artigo anterior, discutimos soluções de medição para o processo de fabricação de semicondutores. Neste blog, analisamos a linha de sensores de umidade e pressão da Vaisala que garantem medições precisas para fabricantes de máquinas usadas para produzir semicondutores. 

No processo de fabricação de semicondutores, um wafer de silício inteiro, ou mesmo todo o lote, pode ser estragado por pequenas variações nas condições, como temperatura, tempo de exposição, concentração química, qualidade do material ou contaminação. As fontes dessas variações devem, portanto, ser eliminadas para garantir um processo estável e facilmente replicável, e as medições usadas para ajustar os vários parâmetros do processo são fundamentais para isso. As etapas mais importantes no processo de fabricação de wafers de silício são limpeza química, litografia, revestimento e desenvolvimento de wafer, expansão e corte de wafer, sondagem e teste de chip, embalagem e transporte para o fabricante de eletrônicos. 

As soluções de medição da Vaisala para fornecedores de equipamentos semicondutores são apresentadas abaixo. 

Limpeza química 

O objetivo do processo de limpeza do wafer é remover impurezas químicas e de partículas sem alterar ou danificar a superfície, ou substrato do wafer. Como a maioria das técnicas de limpeza usa produtos químicos, é imperativo que os sensores de medição consigam tolerá-los. 

Os sensores de umidade Vaisala têm uma função de purga química que frequentemente aquece o elemento sensor para evaporar poluentes químicos, como vapores de solvente, permitindo que ele sobreviva em atmosferas ricas em produtos químicos. O próprio sensor também é protegido mecanicamente para resistir à corrosão, e alguns instrumentos são equipados com um elemento aquecedor que mantém a sonda seca enquanto fornece cálculos de ponto de orvalho em tempo real. Se houver outro sensor medindo a temperatura real, a umidade relativa pode ser calculada com relativa facilidade com base no ponto de orvalho e nas temperaturas do processo, e a maioria dos instrumentos Vaisala consegue fazer isso automaticamente 

Gravura 

Após o processo de limpeza química, microestruturas são gravadas na superfície do wafer, adicionando impurezas para criar uma estrutura semicondutora e oxidar as diferentes camadas de isolamento. O resultado são várias camadas sobrepostas de estruturas elétricas que criam, por exemplo, um chip microprocessador complexo. 

A crescente demanda por componentes menores e mais leves para produtos modernos, como wearables, cria a necessidade de um controle mais preciso no processo de gravação, onde são utilizados equipamentos ópticos. Para produzir estruturas em escala nanométrica, a exposição deve ser extremamente precisa, pois mesmo pequenas variações na pressão ambiente, umidade relativa e temperatura podem alterar o comportamento óptico da lente. Isso significa que a lente deve ser ajustada em tempo real com base nessas medições. 

Os parâmetros a seguir são essenciais para melhorar a qualidade do stepper que imprime os padrões nas pastilhas de silício: umidade, temperatura e pressão ambiente. Enquanto isso, a máquina de revestimento e revelação precisa de medições de água no processo de secagem do dispositivo. 

O Vaisala Indigo520 com sondas inteligentes compatíveis com Indigo pode ser usado como um instrumento de umidade individual e, se forem necessárias várias sondas, ele pode ser combinado com o transmissor Indigo520, que também oferece a capacidade opcional de medir pressão absoluta. 

Corte de bolacha 

Uma vez que as estruturas semicondutoras estejam preparadas, os chips individuais devem ser separados do wafer. Existem várias técnicas para este processo de corte de wafer, por exemplo, usando um laser. Um passo importante no processo é controlar a formação de orvalho medindo a temperatura do ponto de orvalho enquanto a fita de processamento de wafer ou fita de corte é descascada. Os componentes semicondutores também são testados em diferentes condições de temperatura para garantir que atendam às especificações exigidas do produto; diferentes graus estão disponíveis, incluindo consumidor, industrial, automotivo, militar e aeroespacial. 

Normalmente, o teste é realizado em toda a faixa de temperatura a partir de –40°C (-40°F) ou até menos. Quando o teste é concluído e a temperatura volta a subir, existe o risco de condensação no wafer que pode danificar o circuito sensível. 

Integração OEM 

A Vaisala oferece soluções eficientes com fácil integração OEM para monitorar os pontos de orvalho e geada nas máquinas usadas para testar chips individuais depois que eles são separados do wafer por corte em cubos. Pequenas sondas podem ser integradas dentro de uma câmara de teste para fornecer dados em tempo real conforme os requisitos. O DMT143 é um transmissor universal capaz de lidar com uma ampla faixa de medições de –70°C (–94°F) até 60°C (140°F), e o DMT152 é um transmissor especial otimizado para ultra -condições secas a temperaturas entre –80°C (–112°F) e –20°C (–4°F). 

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