氧和濕度：一個(gè)昂貴的組合

半導(dǎo)體生產(chǎn)中微量雜質(zhì)測量的典型要求

避免污染的要求很簡單：在化學(xué)氣相沉積或等離子刻蝕等關(guān)鍵過程中使用的氣體中不應(yīng)存在氧氣或水分。

任何為水分或氧氣選擇的分析儀或傳感器必須具有低至ppb的檢測水平（LDL）。需要在使用點(diǎn)附近進(jìn)行測量，以減少測量后發(fā)生泄漏的可能性，盡管也可以在儲(chǔ)存后檢查氣體質(zhì)量。

半導(dǎo)體制造過程中常用的氧控制技術(shù)

通常，氧化鋯和電化學(xué)傳感器用于測量這些應(yīng)用中的微量氧。

電化學(xué)氧傳感選項(xiàng)是電流/微粒子或赫氏電池。這些產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)是100 ppt的低檢測下限（LDL），占地面積小，便于在每個(gè)使用點(diǎn)附近安裝。這兩種技術(shù)都非常可靠，從低ppm讀數(shù)到高ppm讀數(shù)的響應(yīng)速度都非常快。具有成本效益的電化學(xué)分析儀使用的傳感器耗盡，需要在12至18個(gè)月內(nèi)更換，這取決于其測量的應(yīng)用和氣體。然而，更換傳感器非常容易，無需專業(yè)知識(shí)，并且通常會(huì)納入常規(guī)計(jì)劃。赫氏電池不需要更換，但電解液需要每隔幾周加滿一次。

對(duì)于許多客戶來說，控制設(shè)備的定期檢查是一種標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量日常安排，無論使用什么設(shè)備，都將適用。然而，有些人可能認(rèn)為這是增加了維護(hù)成本。

氧化鋯氧傳感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)變化條件的快速響應(yīng)，無論是從低ppm到高ppm還是從高ppm到低ppm，以及傳感器是非消耗性的。與電化學(xué)傳感器不同，暴露在空氣中不會(huì)消耗氧化鋯傳感器。

主要缺點(diǎn)是相對(duì)較高的檢測下限（約0.01ppm O2），這使得它們不適合某些應(yīng)用。由于傳感器溫度過高，任何碳?xì)浠衔锒紩?huì)與傳感器上的氧發(fā)生反應(yīng)，并給出錯(cuò)誤的低讀數(shù)。

半導(dǎo)體制造過程中常用的濕度控制技術(shù)

半導(dǎo)體制造中測量微量水分的技術(shù)通常有三種：

光腔衰蕩光譜（CRDS）由于采用了光學(xué)傳感器技術(shù)，能夠提供精確、穩(wěn)定和快速的測量。根據(jù)測量的氣體，儀器的檢測下限降至0.1 ppb。由于成本相對(duì)較高，它們主要在中心分布點(diǎn)使用。如果受到污染，維護(hù)工作可能會(huì)很繁重，成本也很高。

石英晶體微平衡（QCM）。盡管沒有CRDS那么快，但這些分析儀的檢測下限為0.05 ppmV，并提供可靠的長期測量和自動(dòng)校準(zhǔn)功能。由于分析儀外殼尺寸的原因，盡管相對(duì)于光學(xué)技術(shù)具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)，但這些分析儀通常將安裝在中心位置，例如氣體分配處。許多型號(hào)提供非常好的壽命成本比和延長的維修期。

陶瓷阻抗露點(diǎn)變送器。具有很高的性價(jià)比，是其他技術(shù)成本的小部分，傳感器能夠測量低至1ppbV，以及小巧和易于安裝在使用點(diǎn)。為確保測量結(jié)果一致，需要每年進(jìn)行一次重新校準(zhǔn)。但是，這可以由用戶執(zhí)行，也可以與系統(tǒng)上的其他常規(guī)維護(hù)相結(jié)合。當(dāng)用戶參與制造商的傳感器更換計(jì)劃時(shí)，他或她的傳感器將有效地獲得終身保修。

取樣的重要性

無論是測量氧氣還是水分，正確的取樣決定與選擇正確的分析儀同樣重要，因?yàn)闇y量的速度和精度依賴于系統(tǒng)的所有部分，而不僅僅是傳感器技術(shù)。取樣管的類型是重要的，選擇合適的配件進(jìn)行低水平測量。理想情況下，應(yīng)使用具有高完整性配件的電拋光不銹鋼管。

如果您想購買水分或氧氣測量系統(tǒng)，請(qǐng)務(wù)必在早期決策階段考慮取樣，并盡可能聽取專家建議。只有分析儀和取樣系統(tǒng)的正確組合才能提供佳結(jié)果，防止過早損壞，并確保測量結(jié)果可靠和一致。

總結(jié)

我們希望這篇簡短的文章給予目前市場上用于半導(dǎo)體制造的許多微量水分和氧氣精確測量的選擇一些見解。

市場上廣泛的技術(shù)、分析儀和品牌為用戶提供了從性能和預(yù)算方面選擇適合其應(yīng)用的機(jī)會(huì)。然而，在做出決定之前征求專家意見總是一個(gè)好主意，尤其是對(duì)于一個(gè)測量多個(gè)參數(shù)的系統(tǒng)，要確保技術(shù)和取樣組件兼容。