Typische Anforderungen an die Messung von Spurenereinheiten in der Halbleiterproduktion

Die Voraussetzungen zur Vermeidung von Verschmutzung sind einfach: In Gasen, die bei kritischen Prozessen wie chemischer Gasabscheidung oder Plasmagravierung verwendet werden, sollte kein Sauerstoff oder Feuchtigkeit vorhanden sein.

Jeder für Feuchtigkeit oder Sauerstoff ausgewählte Analyzer oder Sensor muss einen Detektionsspiegel (LDL) von bis zu ppb aufweisen. Die Messungen müssen in der Nähe des Einsatzpunkts durchgeführt werden, um die Wahrscheinlichkeit eines Lecks nach der Messung zu verringern, obwohl die Gasqualität auch nach der Lagerung überprüft werden kann.

Sauerstoffkontrolltechnologie bei der Halbleiterherstellung

Normalerweise werden Zirconium- und elektrochemische Sensoren verwendet, um Spuren von Sauerstoff in diesen Anwendungen zu messen.

Die elektrochemischen Sauerstoffsensoroptionen sind Strom/Mikropartikel oder Hertz-Batterien. Die Vorteile dieser Produkte sind eine niedrige Detektionsgrenze (LDL) von 100 ppt, eine kleine Fläche und eine einfache Installation in der Nähe jedes Einsatzpunkts. Beide Technologien sind sehr zuverlässig und reagieren sehr schnell von niedrigen ppm-Messwerten bis zu hohen ppm-Messwerten. Die Sensoren, die ein kostengünstiger elektrochemischer Analyzer verwendet, sind erschöpft und müssen je nach Anwendung und Gas innerhalb von 12 bis 18 Monaten ersetzt werden. Der Austausch von Sensoren ist jedoch sehr einfach, erfordert keine Fachwissen und ist in der Regel in den regelmäßigen Plänen enthalten. Hertz-Batterien müssen nicht ersetzt werden, aber der Elektrolyt muss alle paar Wochen aufgefüllt werden.

Für viele Kunden ist die regelmäßige Inspektion von Steuergeräten eine Standardroutine für die Qualität, die unabhängig davon gilt, welche Geräte verwendet werden. Einige Leute denken jedoch, dass dies eine Erhöhung der Wartungskosten ist.

Die Vorteile der Zirkonoxid-Sauerstoffsensortechnologie sind die schnelle Reaktion auf sich ändernde Bedingungen, sei es von niedrigen auf hohe ppm oder von hohen auf niedrige ppm, und der Sensor ist nicht verbrauchbar. Im Gegensatz zu elektrochemischen Sensoren verbraucht die Exposition an der Luft keinen Zirconiumsensor.

Der Hauptnachteil ist die relativ hohe Untersuchungsgrenze (ca. 0,01 ppm O2), was sie für bestimmte Anwendungen nicht geeignet macht. Aufgrund der übermäßigen Temperatur des Sensors reagiert jeder Kohlenwasserstoff mit dem Sauerstoff auf dem Sensor und gibt eine falsch niedrige Messung.

Häufig verwendete Feuchtigkeitskontrolltechnologie bei der Halbleiterherstellung

In der Halbleiterherstellung gibt es in der Regel drei Techniken zur Messung von Spurfeuchte:

Durch den Einsatz optischer Sensortechnik ermöglicht das Lichtkammerdämpfungsspektrum (CRDS) eine präzise, stabile und schnelle Messung. Abhängig vom gemessenen Gas wird die Untersuchungsgrenze des Instruments auf 0,1 ppb gesenkt. Aufgrund der relativ hohen Kosten werden sie hauptsächlich an zentralen Verteilungspunkten verwendet. Wenn sie kontaminiert sind, können die Wartungsarbeiten aufwendig und kostspielig sein.

Quarzkristallmikrobilanz (QCM). Obwohl sie nicht so schnell wie CRDS sind, bieten diese Analyzer eine Untersuchungsgrenze von 0,05 ppmV und eine zuverlässige Langzeitmessung und automatische Kalibrierung. Aufgrund der Gehäusegröße der Analysatoren werden diese Analysatoren trotz erheblicher Kostenvorteile gegenüber der optischen Technologie in der Regel an einer zentralen Stelle wie einer Gasverteilungsstelle installiert. Viele Modelle bieten ein sehr gutes Lebensdauer-Kostenverhältnis und eine verlängerte Wartungszeit.

Keramik Impedanz Taupunkt Transmitter. Das hohe Preis-Leistungs-Verhältnis ist ein kleiner Teil der Kosten anderer Technologien, der Sensor ist in der Lage, bis zu 1 ppbV zu messen, sowie kompakt und einfach am Einsatzpunkt zu installieren. Um konsistente Messergebnisse zu gewährleisten, ist eine jährliche Neukalibrierung erforderlich. Dies kann jedoch vom Benutzer durchgeführt werden oder mit anderen regelmäßigen Wartungsarbeiten auf dem System kombiniert werden. Wenn der Benutzer an einem Sensoraustauschprogramm des Herstellers teilnimmt, erhalten seine oder ihre Sensoren effektiv eine lebenslange Garantie.

Wichtigkeit der Probenahme

Ob bei der Messung von Sauerstoff oder Feuchtigkeit, die richtige Probenahme ist genauso wichtig wie die Wahl des richtigen Analyzers, da die Geschwindigkeit und Genauigkeit der Messung von allen Teilen des Systems abhängig sind, nicht nur von der Sensortechnologie. Die Art des Probenrohres ist wichtig und die Wahl des richtigen Zubehörs für die Messung des niedrigen Niveaus. Idealerweise sollten elektropolierte Edelstahlrohre mit Zubehör mit hoher Integrität verwendet werden.

Wenn Sie ein Feuchtigkeits- oder Sauerstoffmesssystem kaufen möchten, sollten Sie die Probenahme in einer frühen Entscheidungsphase in Erwägung ziehen und möglichst Experten beraten. Nur die richtige Kombination von Analyzer und Probenahmesystem liefert optimale Ergebnisse, verhindert vorzeitige Schäden und gewährleistet zuverlässige und konsistente Messergebnisse.

Zusammenfassung

Wir hoffen, dass dieser kurze Artikel einige Einblicke in die vielen Optionen zur präzisen Messung von Spuren von Feuchtigkeit und Sauerstoff gibt, die derzeit auf dem Markt für die Halbleiterherstellung verfügbar sind.

Die breite Palette an Technologien, Analysatoren und Marken auf dem Markt bietet den Anwendern die Möglichkeit, sich in Bezug auf Leistung und Budget für ihre Anwendungen zu entscheiden. Es ist jedoch immer eine gute Idee, vor einer Entscheidung einen Experten zu konsultieren, insbesondere bei einem System, das mehrere Parameter misst, um sicherzustellen, dass die Technik und die Probenahme kompatibel sind.