Messung der Brechzahl als Alternativmethode zur Bestimmung der TMAH-Konzentration von MIF-Entwicklern

2019PkDkCs 65

Projektbetreuer: Herr Dr. Schwarz-Verhoefen, Herr Dr. Faber, Herr Dr. Kätzel
Projektteam: Petra Kirschenmann, Dominik Köhler, Christoph Seipel
Projekt-Phase: Juni 2019-Januar 2020



Kurzfassung:

Die Merck Performance Materials GmbH aus Wiesbaden stellt unter anderem verschiedene metallionenfreie (MIF) Entwickler her. MIF-Entwickler übernehmen eine wichtige Rolle während des Prozesses der Fotolithografie zur Herstellung von Mikrochips. Während dieses Prozesses ist eine sehr genaue Wirkstoffkonzentration (Tetramethylammoniumhydroxid, TMAH) in den eingesetzten MIF-Entwicklern essenziell. Während der Produktion der Entwickler werden Titrationen zur Bestimmung der TMAH-Stoffmengenkonzentration durchgeführt. Diese Analysen verlangen die Anwesenheit der Labormitarbeiter. Außerdem ist die Durchführung der Titrationen zeitintensiv.

Aufgrund der Nachteile, die die aktuelle Methode bietet, soll eine neue Methode zur TMAH-Bestimmung eingeführt werden. Zukünftig soll die Messung der Brechzahl erfolgen. Diese soll mittels eines Sensors direkt in der Produktion gemessen werden, sodass eine Korrektur der Ansätze direkt von Mitarbeitern vor Ort durchgeführt werden kann.

Es zeigt sich, dass der für die Spezifikation wichtige CO2-Gehalt bei variierenden Konzentrationen keinen Einfluss auf die Brechzahl hat. Außerdem genügt der Sensor den Ansprüchen der sehr enggefassten Spezifikation der TMAH-Stoffmengenkonzentration nicht. Die Einführung der neuen Methode zur TMAH-Bestimmung konnte nicht realisiert werden.

Abstract:
The product range of Merck Performance Materials GmbH in Wiesbaden includes different metal-ion-free (MIF) developers which play an important role in the fabrication of microchips by means of photolithography. In this process, a very precise compliance with the concentration of the active ingredient tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is indispensable. Measurements by means of titration are performed during production to ensure the required concentration of TMAH. Titrations can only be performed by laboratory staff and are time consuming.

Due to the disadvantages of the current method, a new technique shall be employed to determinate TMAH concentrations, which is based on the measurement of the refractive index. This measurement can be carried out with a sensor directly during the production, enabling a correction by employees on site.

It turns out that the CO2 content which is important for the specification has no influence on the refractive index at varying concentrations. Besides, it does not meet the requirements of the narrow specification for the TMAH concentration. The introduction of the new method to measure the TMAH concentration during the production could not be realized. 

   

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