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Konzentrationsmessung
in der
Halbleiterindustrie

Inline-Konzentrationsmessung für Halbleiter-Nassprozesse:

LiquiSonic® überwacht chemische Konzentrationen in SC1-, SC2-, BOE/BHF-, Reinigungs- und Ätzprozessen in Echtzeit.

Bis zu ±0,02 wt%

Echtzeit-Messung

Wartungsfrei

Kostensparend

Inline-Konzentrationsmessung für SC1, SC2, BOE/BHF und Wafer-Reinigung

In der Waferfertigung müssen chemische Konzentrationen in Reinigungs- und Ätzbädern präzise eingehalten werden. LiquiSonic® ermöglicht die kontinuierliche Inline-Überwachung von Nassprozessen wie SC1, SC2, SPM, DHF, BOE/BHF und TMAH-basierten Entwicklungsprozessen - ohne zeitverzögerte Laboranalyse und ohne Verbrauchsmaterialien.

Herausforderungen

In der Halbleiterfertigung ist das genaue Verhältnis von chemischen Konzentrationen entscheidend, doch klassische Laboranalysen liefern Ergebnisse oft zu spät. Mit LiquiSonic® ermöglicht SensoTech eine zuverlässige Echtzeit-Überwachung, die sich problemlos in bestehende Prozesse integrieren lässt. Das System liefert wartungsfrei präzise Messdaten und steigert so Prozesssicherheit und Effizienz.

Herausforderungen

  • Chemische Konzentrationen nicht im Sollbereich
  • Zeitaufwändige Laboranalysen
  • Keine sofortigen und verlässlichen Informationen zur chemischen Zusammensetzung

Lösung

  • Eindeutige Überwachung mit LiquiSonic®

  • Sofortige Anzeige der chemischen Konzentration
  • Nahtlose Integration in bestehende Systeme
  • Wartungsfrei und ohne Verbrauchsmaterialien

Vorteile

  • Rückverfolgbare und zuverlässige Messergebnisse
  • Messergebnisse in Echtzeit
  • Vollständig wartungsfreie Sensoren und chemikalienbeständige Materialien
  • Einfache Integration in Systeme jeder Größe und Konfiguration

Unsere Lösung: Das LiquiSonic® Messsystem

Konzentration in Echtzeit überwachen

LiquiSonic® kombiniert moderne Ultraschalltechnologie mit temperaturkompensierter Messung, um präzise Ergebnisse bei kritischen Chemikalienmischungen in der Halbleiterfertigung zu liefern. Die Echtzeitüberwachung sorgt für eine stabile Produktqualität, reduziert Abweichungen und stellt Daten für Prozessoptimierungen bereit. Dadurch sinken Betriebskosten und Chemikalienverbrauch, während Prozesssicherheit und Effizienz steigen.

  • Qualität sichern: Echtzeit-Überwachung garantiert präzise Ergebnisse ohne Abweichungen.
  • Kosten senken: Optimierte Prozesse für maximale Zuverlässigkeit und geringerer Verbrauch.
  • Effizienz steigern: Höhere Produktqualität bei reduzierten Betriebskosten.

Technische Details und Spezifikationen

Ultraschall-Messprinzip

Die Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten steht in direktem Zusammenhang mit der Konzentration gelöster Stoffe. Hochpräzise Zeitmessungen ermöglichen eine exakte Bestimmung der Konzentration.

Leitfähigkeitsintegration

Bei Drei-Komponenten-Systemen wird die Leitfähigkeit als zweiter physikalischer Parameter eingesetzt, um beide Konzentrationen eindeutig zu bestimmen.

Temperaturkompensation

Zwei in die Messzelle integrierte PT1000-Sensoren sorgen für eine automatische Temperaturkompensation und damit für präzise Messwerte unter allen Bedingungen. Durch die direkte Erfassung der Prozesstemperatur wird die Schallgeschwindigkeit in Echtzeit korrigiert, was die Stabilität und Genauigkeit auch bei Schwankungen verbessert.

Wirtschaftlicher Nutzen

Echtzeit-Konzentrationsmessung steigert Qualität, Effizienz und Zuverlässigkeit, während gleichzeitig Kosten und Ressourcenverbrauch sinken:

  • Reduzierte Betriebskosten durch geringeren Chemikalienverbrauch und weniger Laboranalysen
  • Weniger Ausschuss und Nacharbeit, da Abweichungen sofort erkannt und korrigiert werden können
  • Stabile Produktqualität sichert die Wettbewerbsfähigkeit und reduziert Reklamationen
  • Effizientere Prozesse durch Echtzeitdaten statt zeitverzögerter Labormessungen
  • Höhere Anlagenverfügbarkeit durch wartungsfreie Sensorik ohne Verbrauchsmaterialien
  • Prozessoptimierung durch präzise Daten führt zu kontinuierlicher Verbesserung und besserer Ressourcennutzung
  • Schneller ROI dank Einsparungen bei Energie- und Betriebskosten

Technische Spezifikationen

Messgenauigkeit

Bis zu ±0,02 wt%

Temperaturbereich

5 °C bis 60 °C

Druckbereich

Bis 4 bar

Material & Beschichtung

PFA

Digitale Übertragung

Bis 1.000 m (mehr auf Anfrage)

Schnittstellen

4-20 mA, Profibus, Ethernet, Modbus, Feldbus, ...

Schutzart

IP65

Kalibrierung

Einmalige Werkskalibrierung

Wartung

Vollständig wartungsfrei

Anwendungsbeispiele

Typische chemische Prozessschritte und unsere dafür verwendeten Prozesslösungen für Reinigungs- und Ätzprozesse sowie spezielle Ätz- und Entwicklungsprozesse:


SC-1 (APM)

NH4OH/H2O2

SC-2 (HPM)

HCI/H2O2

SPM (Piranha)

H2SO4/H2O2

Oxidentfernung (DHF)

HF

Oxidentfernung (BOE/BHF)

HF/NH4F

Si₃N₄ Ätzung

H3PO4

Isotrope Silizium-Ätzung

HF/HNO3

Anisotrope Silizium-Ätzung (MEMS)

KOH/Si

TMAH/Si

Fotolack-Entwicklung

TMAH

Salpetersäure / Essigsäure

HNO3/CH3COOH

HF / HCl

HF/HCl


Erfolgsgeschichten und Referenzen:

Detaillierte Fallstudien und Kundenreferenzen erhalten Sie von unserem Vertriebsteam. Kontaktieren Sie uns für spezifische Anwendungsbeispiele aus Ihrer Branche.

Die wichtigsten Vorteile auf einen Blick


Konstante Qualität

Echtzeit-Überwachung verhindert Abweichungen und sichert konstante Produktqualität.

Kosteneinsparungen

Weniger Chemikalienverbrauch und geringere Betriebskosten durch optimierte Prozesse.

Höchste Effizienz

Daten in Echtzeit ermöglichen schnellere Entscheidungen und optimierte Abläufe.

Wartungsfrei

Sensoren sind chemikalienbeständig und benötigen keine Verbrauchsmaterialien.


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Häufig gestellte Fragen

Was unterscheidet LiquiSonic von herkömmlicher Messtechnik?

Im Gegensatz zu optischen Verfahren, die durch Farbe oder Trübung beeinflusst werden, leitfähigkeitsbasierten Verfahren, die empfindlich auf elektrische Leitfähigkeit reagieren, oder dichtebasierten Verfahren, die durch Temperatur oder Gasblasen gestört werden können, ist unser Ultraschall-Verfahren unabhängig von diesen Einflüssen.

Die LiquiSonic® Messtechnik enthält zudem weder bewegliche Teile noch Komponenten, die verschleißen oder verbraucht werden können. Nach der Installation ist das Messsystem daher vollständig wartungsfrei und driftfrei.

Die Sensoren bieten digitale Signalübertragung bis zu 1000 m und ermöglichen kontinuierliche Inline-Messung ohne Probenentnahme.

Wie präzise sind die Konzentrationsmessungen in der Halbleiterindustrie?

Unser System nutzt die Ultraschall-Laufzeitmessung zur Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in Flüssigkeiten. Diese Schallgeschwindigkeit korreliert direkt mit der chemischen Konzentration und ermöglicht Messgenauigkeiten von bis zu ±0,02 wt% für die Halbleiterindustrie. Die integrierte Temperaturkompensation gewährleistet stabile Ergebnisse auch bei schwankenden Prozessbedingungen.

Wie schnell liefert LiquiSonic Messergebnisse?

Das System liefert Ergebnisse in Echtzeit. Es werden über 30 Messungen pro Sekunde durchgeführt. Basierend auf diesen Messungen erhalten Sie jede Sekunde einen aktuellen Messwert. Diese schnelle Reaktionszeit ermöglicht eine effektive Prozessregelung und eine frühzeitige Erkennung von Abweichungen.

Welche Nassprozesse in der Halbleiterfertigung können mit LiquiSonic® überwacht werden?

LiquiSonic® kann zur Inline-Konzentrationsmessung in verschiedenen nasschemischen Halbleiterprozessen eingesetzt werden, zum Beispiel in SC1/APM, SC2/HPM, SPM/Piranha, DHF, BOE/BHF, TMAH-basierten Entwicklungsprozessen sowie in ausgewählten Ätzprozessen mit HF, H₃PO₄, KOH oder HNO₃. Die konkrete Auslegung hängt von Medium, Konzentrationsbereich, Temperatur, Druck und Prozessaufbau ab.

Kann LiquiSonic® SC1- und SC2-Bäder inline überwachen?

Ja, LiquiSonic® ermöglicht die kontinuierliche Überwachung chemischer Konzentrationen in SC1- und SC2-Prozessen direkt im laufenden Prozess. Dadurch werden Konzentrationsabweichungen früh sichtbar, sodass Rezepturen stabiler eingehalten und Reinigungsprozesse besser kontrolliert werden können.

Eignet sich LiquiSonic® für BOE- und BHF-Prozesse?

Ja, BOE- und BHF-Prozesse auf Basis von HF und NH₄F können mit LiquiSonic® inline überwacht werden. Besonders bei sensiblen Ätzprozessen hilft die kontinuierliche Konzentrationsmessung dabei, Prozessfenster stabil zu halten und Schwankungen frühzeitig zu erkennen.

Kann LiquiSonic® in Wet Benches und Nassprozessanlagen integriert werden?

Ja, LiquiSonic® kann in bestehende Nassprozessanlagen, Wet Benches oder Versorgungssysteme integriert werden. Die Anbindung erfolgt abhängig vom Anlagenaufbau über geeignete Prozessanschlüsse und industrielle Schnittstellen wie 4–20 mA, Profibus, Ethernet, Modbus oder Feldbus.

Welche Prozessbedingungen können abgedeckt werden?

Unsere Halbleiter-Sensoren arbeiten zuverlässig in einem Temperaturbereich von 5 °C bis 60 °C und Drücken bis zu 4 bar.

Können mehrere Komponenten gleichzeitig überwacht werden?

Ja, durch Kombination der Schallgeschwindigkeitsmessung mit zusätzlichen physikalischen Größen (z. B. Leitfähigkeit) können mehrere Komponenten gleichzeitig bestimmt werden. So lassen sich auch weitere Zusatzstoffe in der Halbleiterfertigung überwachen.

Welche Wartung ist für zuverlässige Messergebnisse erforderlich?

Das Halbleiter-Messsystem ist vollständig wartungsfrei. Es gibt keine mechanischen Verschleißteile, Dichtungen oder optische Fenster, die angegriffen werden könnten. Eine regelmäßige Kalibrierung ist nicht erforderlich - die LiquiSonic® Sensoren bleiben über Jahre stabil.

Wie erfolgt die Integration in bestehende Automatisierungssysteme?

Das System bietet verschiedene digitale Schnittstellen (z. B. Profibus, Ethernet / IP, Foundation Fieldbus) sowie analoge 4-20 mA Ausgänge. Die Integration erfolgt problemlos über standardisierte Protokolle.

Wie funktioniert die Temperaturkompensation bei der Konzentrationsmessung?

Die Schallgeschwindigkeit einer Flüssigkeit ist temperaturabhängig. LiquiSonic® erfasst deshalb neben der Schallgeschwindigkeit auch die Prozesstemperatur und kompensiert Temperatureinflüsse automatisch. So bleiben die Konzentrationswerte auch bei Temperaturschwankungen stabil und zuverlässig.

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