Chapter 1
为什么温度管理在半导体制造中很重要
在半导体制造中,温度与材料状态、反应、薄膜沉积、扩散和热处理等诸多过程密切相关。根据工艺的不同,即使温度条件发生微小的变化也会影响产品特性和工艺的重复性。因此,不仅要接近目标温度,还要能够稳定地重复相同的温度条件。
温度条件影响品质和成品率
在半导体制造中,每道工序给予材料的热历史和温度条件都不同。如果温度控制不当,可能会导致工艺条件变化和质量差异。
因此,不仅要考虑测量温度,还要考虑将其与设定条件进行比较,记录温度历史,监测异常情况,并实施必要的控制作为一个完整的过程。
温度稳定性对于工艺条件的重复性至关重要。
为了重复使用相同的制造条件,能够稳定地再现工序的状态是很重要的。其中,温度根据设备条件、工作条件、传感器的安装状态等而变化,因此必须明确管理哪个位置的温度。
这不仅仅是测量温度;它还涉及记录、监控和控制
时间点测量可能不能确定异常发生的时间和变化。通过记录温度历史记录并根据需要连接到警报和远程监控,它可用于发现过程异常并确认原因。
有关半导体制造中测量的整体思路,另请参阅“什么是半导体测量?”。
Chapter 2
半导体制造的哪个工序需要温度管理?
在半导体制造中,温度的管理方法和测量对象因工序而异。在这里,我们将在考虑温度管理时组织代表性过程。
成膜·热处理·退火
稳定控制加热、保温和冷却等温度条件对于确保工艺重复性和质量验证至关重要。
除了设备的控制条件外,还需要检查实际测量位置和温度历史记录。
CMP·研磨
在研磨过程中,可能会测量难以接触的对象或快速变化的现象。非接触式温度测量和实时监视可能是候选。
Chapter 3
如何正确测量半导体制造的温度
在测量半导体制造中的温度时,重要的是组织测量对象,测量位置,温度范围,响应性,可接触性,周围环境等,而不是认为“可以测量,因为有温度计”。
使用接触式温度传感器的场合
如果可以将传感器连接到物体上,或者如果要直接测量物体的温度,接触式温度传感器(如热电偶或热电阻是合适的选择。
在高温工序中,还需要确认传感器的材质、保护结构、安装位置、插入深度、可交换性等。
使用红外温度仪情况
当难以接触物体、测量高温物体、运动物体或表面温度时,使用红外温度仪进行非接触式温度测量是一种可行的选择。
在选择过程中,我们会检查温度范围、测量距离、目标尺寸、辐射率、测量窗口和周围环境等因素。
分别考虑炉内温度、晶片温度、表面温度
控制仪器观测到的温度不一定与你想管理的工件或晶圆的实际温度相符。明确应使用哪个温度位置作为工艺管理的标准非常重要。
管理温度分布、多点测量、温度履历
炉内和设备内有时会因位置产生温差。多点测量和温度分布检查有助于确定单点温度无法看到的温度不均。
记录温度历史记录也很重要,以便在发生异常时检查原因并记录质量。
选择温度测量仪器时的确认项目
| 确认项目 | 想确认的内容 |
|---|---|
| 测量对象 | 我们在哪里测量炉内,晶圆,晶体,表面,设备周围等? |
| 温度范围 | 不仅要检查正常温度,还要检查峰值温度和异常温度。 |
| 测量位置 | 确认作为代表温度管理的位置以及是否可以安装。 |
| 能否接触 | 传感器是否可以与物体接触,是否需要进行非接触测量? |
| 响应速度 | 需要以多快的速度跟踪温度变化? |
| 记录和监视 | 您是否需要历史记录、警报、远程监控和报告? |
| 校对、证明 | 质量保证、审核、客户要求等需要多少证明? |
关于温度测量仪器的整体选择方法,也请参阅「温度测量仪器的选择方法」。
Chapter 4
支持测定值可靠性的校正
当温度测量值用于半导体制造中的过程管理,质量保证,审计,研究和开发时,能够解释“测量值的可靠性”非常重要。
为什么测量值的可靠性在半导体制造中很重要
当温度条件用于确定工序时,如果测量仪器的指示值偏差,实际状态和记录值可能会有所不同。因此,需要根据用途确认测量器的状态和测量值的可靠性。
校对和调整・检查不一样
校正是确认测量器的显示值和基准值之间关系的工作。校正本身并不意味着修改测量仪器的指示值。
在实际操作中,可能会根据校准结果考虑调整或更换。根据各自的目的整理校正、检查、调整是很重要的。
什么是可追溯性?
为了说明测量值的可靠性,有时需要确认使用的标准仪器和校正结果与哪个基准相关联。对于质量保证和审计响应,通过提前组织必要的证书和可追溯性范围,可以更轻松地选择校对方法。
如何看待校正周期?
校正周期不是对所有的测量仪器统一规定,重要的是根据使用环境、使用频率、重要度、过去的校正结果、要求事项等进行研究。
如何区分JCSS校对和一般校对
所需的认证级别取决于测量仪器的用途、客户要求和审计要求。重要的是组织和选择必要的范围,而不是以相同的方式校正所有测量仪器。
关于校对本身的基础,在“什么是校对?”中有详细说明。
Chapter 5
半导体制造的温度管理中常见的课题
Chapter 6
CHINO可以支持的半导体温度管理
Chino 通过结合温度传感器、红外温度仪、记录仪、控制器、温湿度监测器、校准设备和标准传感器以及校准服务,为半导体制造中的测量和管理提供全方位支持。
| 角色 | 主要设备和服务 | 想法 |
|---|---|---|
| 测量 | 温度传感器、红外温度仪、热成像设备 | 从测量对象、温度范围、测量位置、能否接触、响应速度等中选择方式。 |
| 记录 | 记录器、数据记录器 | 留下温度履历和异常时的数据,用于工程确认和原因调查。 |
| 监视 | 监控系统、无线电设备 | 持续确认温湿度和设备状态,掌握异常和变化。 |
| 控制 | 调节仪、仪表系统 | 根据测量值调整工序条件,接近目标温度。 |
| 校正 | 温度校准装置、标准传感器、校准服务 | 确认测量值的可靠性和所要求的证明级别,支持品质管理。 |
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Chapter 7
探讨半导体制造的温度管理时需要确认的事项
在考虑温度测量和监控时,如果您先组织测量目标和工艺条件,而不是从产品名称中搜索,则更容易考虑必要的配置。
| 确认项目 | 您想要组织的内容 |
|---|---|
| 工序、测定对象 | 结晶成长、CVD、扩散、热处理、CMP、保管、无尘室等,在哪里测量? |
| 温度范围 | 所需的测量范围,例如正常温度、峰值温度和异常温度。 |
| 测量位置 | 炉内、晶圆、结晶、表面、设备周边等,在哪里作为代表值进行管理? |
| 能否接触 | 是接触式测量还是非接触式测量? |
| 响应速度 | 需要以多快的速度跟踪温度变化? |
| 记录和监视 | 您是否需要历史记录保留、警报、远程监控和报告? |
| 校对、证明 | 质量保证、审核、客户要求等需要多少证明? |
FAQ
常见问题
在半导体制造中,为什么温度管理很重要?
这是因为在晶体生长、扩散、CVD、热处理等工艺中,温度条件与工艺状态及重复性密切相关。因此,测量温度,并根据需要进行记录、监控,甚至控制进行管理,这一点至关重要。
在半导体制造中使用什么样的温度计呢?
可选方案包括接触式温度传感器(例如热电偶)和非接触式温度测量设备(例如红外温度仪。选择时应考虑被测物体、温度范围、测量位置、是否可接触以及响应速度等因素。
炉内温度和工件温度一样吗?
它们不一定相同。根据传感器位置、炉内温度分布以及工件的材料和形状,控制观察到的温度与你想控制的目标温度之间可能会存在差异。
为什么要校正温度计?
这是为了确认测量仪器指示值和基准值之间的关系,维持测量值的可靠性。在品质管理、监查、工序条件比较等中利用测量值时,应根据用途考虑校正管理。
所有的温度计都需要JCSS校准吗?
不一定要一律决定。根据测量仪器的用途,质量保证的重要性,客户要求,审计要求等考虑必要的认证级别是重要的。
要有什么样的信息才能容易选择温度测量机器呢?
如果您组织测量对象,温度范围,测量位置,所需精度,是否可以接触,响应速度,是否需要记录/监视,校对/证书的必要性等,则更容易进行讨论。