Yêu cầu điển hình cho phép đo dấu vết tạp chất trong sản xuất chất bán dẫn

Yêu cầu để tránh ô nhiễm rất đơn giản: không nên có oxy hoặc độ ẩm trong khí được sử dụng trong các quá trình quan trọng như lắng đọng hơi hóa học hoặc khắc plasma.

Bất kỳ máy phân tích hoặc cảm biến nào được chọn cho độ ẩm hoặc oxy phải có mức phát hiện (LDL) thấp như ppb. Các phép đo cần được thực hiện gần điểm sử dụng để giảm khả năng rò rỉ sau khi đo, mặc dù chất lượng khí cũng có thể được kiểm tra sau khi lưu trữ.

Công nghệ kiểm soát oxy thường được sử dụng trong quá trình sản xuất chất bán dẫn

Thông thường, zirconia và cảm biến điện hóa được sử dụng để đo dấu vết của oxy trong các ứng dụng này.

Tùy chọn cảm biến oxy điện hóa là pin hiện tại/hạt hoặc Hertz. Ưu điểm của các sản phẩm này là giới hạn phát hiện thấp (LDL) là 100 ppt và có dấu chân nhỏ để dễ dàng cài đặt gần mỗi điểm sử dụng. Cả hai công nghệ này đều rất đáng tin cậy và phản hồi rất nhanh từ mức đọc ppm thấp đến mức đọc ppm cao. Các máy phân tích điện hóa hiệu quả về chi phí sử dụng các cảm biến cạn kiệt và cần được thay thế trong vòng 12 đến 18 tháng, tùy thuộc vào ứng dụng và khí mà chúng đo được. Tuy nhiên, việc thay thế cảm biến rất dễ dàng, không cần chuyên môn và thường được đưa vào kế hoạch thông thường. Pin Hertz không cần phải thay thế, nhưng chất điện phân cần được đổ đầy vài tuần một lần.

Đối với nhiều khách hàng, việc kiểm tra thường xuyên thiết bị điều khiển là một sự sắp xếp chất lượng hàng ngày tiêu chuẩn sẽ được áp dụng bất kể thiết bị nào được sử dụng. Tuy nhiên, một số người có thể nghĩ rằng nó làm tăng chi phí bảo trì.

Ưu điểm của công nghệ cảm biến oxy zirconia là phản ứng nhanh với các điều kiện thay đổi, từ ppm thấp đến ppm cao hoặc từ ppm cao đến ppm thấp, và cảm biến không thể sử dụng được. Không giống như cảm biến điện hóa, cảm biến zirconia không bị tiêu thụ khi tiếp xúc với không khí.

Nhược điểm chính là giới hạn phát hiện thấp hơn tương đối cao (khoảng 0,01ppm O2), khiến chúng không phù hợp với một số ứng dụng. Do nhiệt độ cảm biến quá cao, bất kỳ hydrocarbon nào cũng sẽ phản ứng với oxy trên cảm biến và đưa ra kết quả đọc sai thấp.

Công nghệ kiểm soát độ ẩm thường được sử dụng trong quá trình sản xuất chất bán dẫn

Thông thường có ba kỹ thuật để đo dấu vết độ ẩm trong sản xuất chất bán dẫn:

Quang phổ suy giảm khoang quang học (CRDS) có khả năng cung cấp các phép đo chính xác, ổn định và nhanh chóng nhờ vào công nghệ cảm biến quang học. Giới hạn phát hiện thấp hơn của thiết bị giảm xuống 0,1 ppb tùy thuộc vào khí được đo. Do chi phí tương đối cao, chúng được sử dụng chủ yếu tại các điểm phân phối trung tâm. Nếu bị ô nhiễm, công việc bảo trì có thể tốn kém và tốn kém.

Quartz Crystal Micro Balance (QCM) là gì? Mặc dù không nhanh như CRDS, các máy phân tích này có giới hạn phát hiện thấp hơn 0,05 ppmV và cung cấp các phép đo dài hạn đáng tin cậy và các tính năng hiệu chuẩn tự động. Do kích thước vỏ máy phân tích, mặc dù có lợi thế đáng kể về chi phí so với công nghệ quang học, các máy phân tích này thường sẽ được lắp đặt ở vị trí trung tâm, chẳng hạn như phân phối khí. Nhiều mô hình cung cấp tỷ lệ chi phí cuộc sống rất tốt và thời gian bảo trì kéo dài.

Máy phát điểm sương trở kháng gốm. Với tỷ lệ tình dục-giá cao, một phần nhỏ của chi phí của các công nghệ khác, cảm biến có thể đo thấp tới 1 ppbV, cũng như nhỏ gọn và dễ lắp đặt tại điểm sử dụng. Để đảm bảo kết quả đo phù hợp, cần phải hiệu chuẩn lại hàng năm. Tuy nhiên, điều này có thể được thực hiện bởi người dùng hoặc kết hợp với bảo trì thường xuyên khác trên hệ thống. Khi người dùng tham gia vào chương trình thay thế cảm biến của nhà sản xuất, cảm biến của họ sẽ được bảo hành trọn đời một cách hiệu quả.

Tầm quan trọng của Sampling

Cho dù đó là đo oxy hay độ ẩm, quyết định lấy mẫu chính xác cũng quan trọng như việc chọn máy phân tích chính xác, vì tốc độ và độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào tất cả các bộ phận của hệ thống, không chỉ công nghệ cảm biến. Loại ống lấy mẫu là rất quan trọng, chọn phụ kiện phù hợp để đo mức thấp. Lý tưởng nhất, nên sử dụng ống thép không gỉ được đánh bóng bằng điện với các phụ kiện có độ toàn vẹn cao.

Nếu bạn muốn mua một hệ thống đo độ ẩm hoặc oxy, hãy chắc chắn xem xét lấy mẫu trong giai đoạn ra quyết định sớm và lắng nghe lời khuyên của chuyên gia bất cứ khi nào có thể. Chỉ có sự kết hợp chính xác giữa máy phân tích và hệ thống lấy mẫu mới mang lại kết quả tốt, ngăn ngừa thiệt hại sớm và đảm bảo kết quả đo đáng tin cậy và nhất quán.

Tóm tắt

Chúng tôi hy vọng bài viết ngắn này cung cấp một số hiểu biết về việc lựa chọn nhiều phép đo chính xác dấu vết độ ẩm và oxy hiện đang được sử dụng trên thị trường để sản xuất chất bán dẫn.

Một loạt các công nghệ, phân tích và thương hiệu trên thị trường cung cấp cho người dùng cơ hội lựa chọn hiệu suất và ngân sách phù hợp với ứng dụng của họ. Tuy nhiên, nó luôn luôn là một ý tưởng tốt để hỏi ý kiến chuyên gia trước khi đưa ra quyết định, đặc biệt là đối với một hệ thống đo lường nhiều thông số, đảm bảo rằng công nghệ và các thành phần lấy mẫu tương thích.