El hidróxido de tetrametilamonio (TMAH) es una sal de amonio cuaternario que se utiliza principalmente en la producción de circuitos integrados (IC), placas de circuito impreso (PCB) y pantallas planas (LCD), y la fotolitografía es el proceso más común utilizado para fabricar estos dispositivos. 

En este proceso, se utiliza un revelador fotorresistente para transferir un patrón sobre un sustrato. Los productos químicos utilizados en la industria de los semiconductores deben ser excepcionalmente puros porque incluso las trazas de contaminantes tienen un efecto negativo en las propiedades eléctricas.

La etapa de desarrollo es un paso crítico en la fotolitografía y, para tener éxito, este proceso debe optimizarse para aumentar la eficiencia de la producción. Esta Nota de aplicación del proceso presenta un método para monitorear la concentración de TMAH en la solución de revelador a través de la titulación del proceso en línea. Esta es una técnica analítica multiparamétrica que puede monitorear con precisión TMAH utilizando un electrodo de pH combinado.

Para la producción de semiconductores es de suma importancia utilizar productos químicos de pureza extremadamente alta. La presencia de impurezas (incluso concentraciones mínimas) puede afectar significativamente las propiedades eléctricas del material. Lo mismo se aplica a las concentraciones de los productos químicos utilizados durante el proceso de producción. En el procesamiento final de línea (BEOL), el proceso de fotolitografía utiliza luz para imprimir patrones de película delgada de una fotomáscara (una placa opaca con aberturas para la luz) en una escala micrométrica (o más pequeña) con un químico fotorresistente sensible a la luz aplicado en una capa delgada sobre la oblea de silicio. 

Después de un cierto tiempo de exposición, se revela el circuito impreso y se puede quitar la fotoprotección como preparación para los siguientes pasos (Figura 1). Hidróxido de tetrametilamonio (TMAH, N(CH₃)₄OH) es un ingrediente alcalino en el revelador fotorresistente que se mantiene en una concentración entre 2,38 y 2,62 % en muchas aplicaciones (Figura 2). TMAH es muy eficaz para eliminar la fotoprotección ácida a medida que se vuelve soluble en el revelador. Los reveladores de fotoprotección basados en TMAH han reemplazado a muchos reveladores tradicionales (como KOH y NaOH), ya que estos procesos necesitan cada vez más estar libres de iones metálicos.

Una solución concentrada de TMAH (25%) se diluye en el Sistema de Suministro Central de Químicos (CCSS) y luego se agrega el porcentaje apropiado a la línea de producción. Se devuelve el revelador de TMAH usado que contiene el residuo fotoprotector y se añade más TMAH para ajustar la concentración. Una vez que la cantidad de residuos ha alcanzado un cierto nivel, se eliminan los desechos. Se puede usar una unidad de purificación para minimizar TMAH en la corriente de desechos. 

El desarrollo es un paso crítico, y el Analizador de procesos 2035: potenciométrico de Metrohm Process Analytics (figura 3) puede monitorear e incluso estabilizar la concentración de TMAH en la solución de revelado, lo que garantiza una eliminación adecuada del fotorresistente y minimiza la exposición del personal a TMAH altamente tóxico, proporcionando así una solución llave en mano completa. El análisis continuo en línea también es fundamental para la liberación de lotes de un sistema de mezcla/dilución química para TMAH diluido. 

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• Rendimiento mejorado del circuito impreso con composiciones calificadas de TMAH
• Mayor rendimiento del producto con menos defectos de obleas
• Mayor integridad y pureza de mezcla en la CCSS
• Mejorado reproducibilidad, tasas de producción y rentabilidad (menos desperdicio)